核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料及其製備工藝的製作方法
2023-05-19 15:04:11
本發明涉及核電站用低煙無滷電纜料技術領域，尤其涉及一種核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料及其製備工藝。
背景技術：
AP1000核電技術是唯一通過美國核管理委員會最終設計批准的第三代核電技術，是全球核電市場中最安全、最先進的核電技術，已成為中國未來核電技術主流。
AP1000核電站的設計壽命為60年，1E級是核島內電氣系統和設備的安全等級，要求在緊急情況下整個系統能正常運轉。K1類線纜主要安裝在安全殼內，通過正常的K1類質量驗證程序，要求其在正常情況下、地震以及事故環境下或事故後都能完成規定功能的電纜。核電通信光纜的作用是信號傳輸，動態監控，實現核電智能化的紐帶，因此要滿足1E級K1類要求，通信光纜材料要滿足60年使用壽命、優異的耐輻射性能、化學性能穩定，電性能穩定、耐長期熱老化性能等。常用的通信光纜材料在使用壽命達不到要求，在高輻射環境中，線纜材料易發生老化降解，不能滿足核電站的1E級K1類要求，目前在使用的輻照交聯低煙無滷在性能上可以滿足要求，但是存在設備投資大，交聯過程對材料有損傷，輻照成本高的問題。
核電通信光纜要求通過單根垂直燃燒，耐輻照試驗，普通通信光纜材料通過單根垂直燃燒比較困難，耐輻照試驗達不到要求。
綜上所述，如何開發一種使用壽命超過60年，抗輻射能力強，通過單根垂直燃燒的AP1000核電站通信光纜用1E級K1類矽烷交聯低煙無滷阻燃電纜料，成為本領域普通技術人員努力的方向。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料，該1E級K1類無滷阻燃電纜料解決了普通通信光纜材料不能滿足1E級K1類要求的問題，同時解決了輻照交聯低煙無滷通過加速器設備投資大，高能射線對材料傷害和輻照成本高的弊端。使用本發明材料製成的通信光纜符合AP1000核電站通信光纜用1E級K1類要求，能通過單根垂直燃燒試驗，使用壽命超過60年；同時，提供一種用於上述AP1000核電站通信光纜用1E級K1類矽烷交聯無滷阻燃電纜料的製備工藝。
為達到上述發明目的，本發明採用的護套料技術方案是：一種核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料，由30~50重量份數的矽烷接枝彈性體和50~70重量份數的阻燃催化劑母粒組成，所述矽烷接枝彈性體由以下重量份的組分熔融接枝後獲得：
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物 65份，
聚乙烯辛烯共聚物 35份，
乙烯基三甲氧基矽烷 2份，
過氧化二異丙基苯 0.2份；
所述乙烯-丙烯酸乙酯共聚物由乙烯單體和丙烯酸乙酯在反應器中聚合而成，所述聚乙烯辛烯共聚物由乙烯單體和辛烯單體在反應器中聚合而成；
所述阻燃催化劑母粒由以下重量份的組分熔融共混獲得：
乙烯-丙烯酸乙酯共聚物 10~15份，
氫氧化鎂 70~80份，
硼酸鋅 2~5份，
納米蒙脫土 2~4份，
二月桂酸二正辛基錫 0.01~0.04份，
抗氧劑 1~5份，
防老劑MBZ 0.4~1份，
光穩定劑770 1~2份，
潤滑劑 0.5~3份。
上述技術方案進一步改進的技術方案如下：
1. 上述方案中，所述抗氧劑為四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硫代二丙酸二月桂酯、三［2,4-二叔丁基苯基］亞磷酸酯、2-硫醇基苯並咪唑鋅鹽、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯中的至少2種。
2. 上述方案中，所述潤滑劑為聚乙烯蠟、硬脂酸鈣、矽油中至少2種形成的混合物。
為達到上述發明目的，本發明採用的方法技術方案是：一種用於上述1E級K1類矽烷交聯無滷阻燃電纜料的製備方法，包括以下步驟：
步驟一、將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚乙烯辛烯共聚物、乙烯基三甲氧基矽烷、過氧化二異丙基苯質量份數稱取，將全部材料在高速混合機中混合攪拌3~5分鐘後放出，通過雙螺杆擠出機在160～200℃工藝溫度下熔融接枝、造粒獲得矽烷接枝彈性體；
步驟二、將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、氫氧化鎂、硼酸鋅、納米蒙脫土、二月桂酸二正辛基錫、抗氧劑、防老劑MBZ、光穩定劑770、潤滑劑按質量份數稱取，將全部材料在密煉機中混合塑化10～20分鐘後放出，通過雙階擠出機在160～200℃工藝溫度下熔融共混，造粒，包裝，即得阻燃催化劑母粒；
步驟三、矽烷接枝彈性體與阻燃催化劑母粒按比例混合，得到所述AP1000核電站通信光纜用1E級K1類矽烷交聯無滷阻燃電纜料。
由於上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：
1. 本發明核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料，其採用特定組分的矽烷交聯彈性體和特定組分的阻燃催化劑母粒組成，矽烷交聯彈性體可以方便的控制材料的交聯程度，通過調整阻燃催化劑母粒的添加比例可以調整阻燃性能和交聯速度，使整個材料方便可控。
2. 本發明核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料，其在基礎材料，抗氧劑的組合上進行了合理配伍，使產品具有優異的熱老化性能，抗輻射性能，滿足AP1000核電站1E級K1類的苛刻要求；解決了普通通信光纜材料不能滿足1E級K1類要求的問題，同時可以替代輻照交聯低煙無滷使用，節省設備投資，減少輻照交聯過程對材料的傷害，節能減排。具體實施方式
下面結合實施例對本發明作進一步描述：
實施例1：一種核電站通信光纜用1E級K1類無滷阻燃電纜料，由30~50重量份數的矽烷接枝彈性體和50~70重量份數的阻燃催化劑母粒組成，所述矽烷接枝彈性體由以下重量份的組分熔融接枝後獲得：
矽烷交聯彈性體：
EEA 65份，
POE 35份，
乙烯基三甲氧基矽烷 2份，
過氧化二異丙基苯 0.2份；
阻燃催化劑母粒：
EEA 15份，
氫氧化鎂 80份，
硼酸鋅 3份，
納米蒙脫土 2份，
二月桂酸二正辛基錫 0.02份，
抗氧劑1010 1份，
抗氧劑DLTP 0.5份，
抗氧劑168 1份，
防老劑MBZ 0.8份，
光穩定劑770 1.5份，
聚乙烯蠟 0.8份，
硬脂酸鈣 0.5份，
矽油 1份；
本實施例AP1000核電站通信光纜用1E級K1類矽烷交聯無滷阻燃電纜料的製備方法，其包括以下工藝步驟：
將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚乙烯辛烯共聚物、偶聯劑、引發劑按質量份數稱取，將全部材料在高速混合機中混合攪拌3~5分鐘後放出，通過雙螺杆擠出機在160~200℃工藝溫度下熔融接枝，造粒，包裝，即得矽烷接枝彈性體。將乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、阻燃劑、催化劑、抗氧劑、潤滑劑按質量份數稱取，將全部材料在密煉機中混合塑化10~20分鐘後放出，通過雙階擠出機在160~200℃工藝溫度下熔融共混，造粒，包裝，即得阻燃催化劑母粒。矽烷接枝彈性體與阻燃催化劑母粒按3：7比例混合，即的本產品。
對實施例1 中的產品進行性能檢測試驗，各性能數值如表1：
表1實施例1產品性能測試結果：
實施例2： 一種AP1000核電站通信光纜用1E級K1類矽烷交聯無滷阻燃電纜料，由30~50重量份數的矽烷接枝彈性體和50~70重量份數的阻燃催化劑母粒組成，所述矽烷接枝彈性體由以下重量份的組分熔融接枝後獲得：
矽烷交聯彈性體：
EEA 70份，
POE 30份，
乙烯基三甲氧基矽烷 1.5份，
過氧化二異丙基苯 0.15份；
阻燃催化劑母粒：
EEA 10份，
氫氧化鎂 75份，
硼酸鋅 4份，
納米蒙脫土 3份，
二月桂酸二正辛基錫 0.03份，
抗氧劑1010 1.5份，
抗氧劑DLTP 1份，
抗氧劑168 1.5份，
防老劑MBZ 0.5份，
光穩定劑770 2份，
聚乙烯蠟 1份，
硬脂酸鈣 1份，
矽油 0.5份；
上述電纜料的製備方法與實施例1 相同。矽烷接枝彈性體與阻燃催化劑母粒按3.5：6.5比例混合。
表2 實施例2 產品性能測試結果：
所述老化性能（150℃×720h）測定表明，本發明在90℃使用溫度下，壽命可以達到60 年。
其餘實施例達到指標值。
本發明具有機械性能好、阻燃性能好、耐火性能好、安全環保，無滷、無毒、無味，通過ROHS檢驗標準、材料在受熱時形成多微孔的堅硬炭層具有非常優異的隔熱、降溫、阻燃、耐火效果，能通過國家標準的耐火測試。該電纜料擠出加工性能好，設備要求低，安裝敷設方便，遇高溫著火後經過瓷化轉變成堅硬的膨脹炭層，並且具有一定的機械強度，能保證電線電纜線路的正常運行。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。