專利名稱：核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核電站用1E級(jí)K1類電纜。尤其是涉及一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料。屬電纜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核電作為一種技術(shù)成熟、可大規(guī)模利用的清潔能源已成為越來越多的國家共識(shí)，特別是當(dāng)今石油價(jià)格居高不下，可用資源越來越少尤其顯出發(fā)展核電的迫切性和重要性。核電站的建設(shè)，離不開與之配套的電線電纜，特別是1E級(jí)K1類電纜。
由于K1類電纜是用于核電站安全殼內(nèi)，有可能受到高溫、高壓水蒸汽和化學(xué)藥劑及高劑量γ射線輻射等嚴(yán)酷環(huán)境因素的作用，因此K1類電纜在正常環(huán)境條件下或地震以及事故狀態(tài)下和事故后應(yīng)仍能保持其傳輸功能。從而在失水事故試驗(yàn)中，電纜所承受的高溫(達(dá)到160℃)高蒸汽壓(達(dá)到0.56MPa)和高劑量輻射(達(dá)到850kGy)是極為嚴(yán)酷的，使用常規(guī)材料絕對(duì)經(jīng)受不起如此嚴(yán)酷的環(huán)境條件，其結(jié)果表現(xiàn)為電纜脆化，開裂甚至崩潰，完全失去傳導(dǎo)功能。所以，研制K1類電纜，首要的問題是要找到合適于核電站安全殼內(nèi)環(huán)境的電纜絕緣與護(hù)套料，它們必須具備以下四個(gè)條件1、是無鹵阻燃材料，燃燒時(shí)必須具有低煙(濃度)、低毒、低腐蝕性。
2、耐熱老化壽命期望值應(yīng)大于40年，并具有良好的機(jī)械物理性能和電性能。
3、能耐γ射線輻照。
4、有良好的工藝擠出性能和輻照交聯(lián)性能。
以往電纜絕緣與護(hù)套用無鹵阻燃料都是以聚烯烴為基礎(chǔ)樹脂，以水合氫氧化物為阻燃劑，配以其它助劑組合而成。由于阻燃劑的阻燃效率較低，為了保證材料的阻燃性，大量添加阻燃劑，使得材料的機(jī)械性能和工藝擠出性能大為惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種高機(jī)械強(qiáng)度、長壽命、抗輻射、擠出性能良好的核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅樹脂為基礎(chǔ)樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強(qiáng)，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化硅或硅樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑組合而成，所述防老劑采用四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯或4，4′硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)為主防老劑，同時(shí)選用亞磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯作為輔助防老劑，所述輻照敏化劑為異氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機(jī)硅樹脂、苯撐硅膠或酚醛樹脂，
所述加工助劑為脂肪酸鹽和有機(jī)硅，所述絕緣與護(hù)套料中各組份的重量份為基礎(chǔ)樹脂 70~90份聚烯烴接技聚合物 10~30份阻燃劑 90~150份主防老劑 0.3~3份防老劑亞磷酸-苯二辛酯1~2份防老劑三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 1~2份輻照敏化劑 2~3份脂肪酸鹽 1~2份有機(jī)硅聚合物 1~2份顏料適量。
基礎(chǔ)樹脂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或硅樹脂的優(yōu)點(diǎn)是燃燒時(shí)發(fā)煙量小，毒性低，且加工性能優(yōu)異，材料來源廣，價(jià)格低。乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂牌號(hào)要求如下醋酸乙烯(VA)含量15~28％，融熔指數(shù)0.8~6。
為了保證材料有較高的機(jī)械強(qiáng)度，必須增強(qiáng)樹脂與阻燃劑的結(jié)合能力，其途徑是增加基礎(chǔ)樹脂的極性。目前可行的是接入酯基或酰胺基等強(qiáng)極性基團(tuán)。本發(fā)明采用的是聚烯烴接枝聚合物，例如馬來酸酐接枝聚乙烯，馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、酰胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物等。這樣可以提高材料的機(jī)械強(qiáng)度。
由于核電站用電纜絕緣與護(hù)套料要求具有低煙、無鹵、低毒等要求，所以阻燃劑選用氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化硅或硅樹脂。但是，這幾種阻燃劑的阻燃效率較低，且與基礎(chǔ)樹脂結(jié)合不牢靠。所以在選材時(shí)，必須選用表面處理良好，細(xì)度達(dá)到微米級(jí)的粉末。
由于核電站用電纜的期望壽命要求大于40年，其工作環(huán)境應(yīng)能經(jīng)受高能輻射、高溫、高濕的作用，因此其它助劑中防老體系的確定是本發(fā)明的核心技術(shù)。本發(fā)明選擇非污染型的受阻酚類抗氧劑作為主防老劑，同時(shí)選用二種亞磷酸酯作為輔助防老劑，起協(xié)同效應(yīng)，加入這些防老劑能保證電纜的使用壽命大于40年。
為了降低輻照劑量，提高電線電纜輻照交聯(lián)的生產(chǎn)效率，應(yīng)在材料中加入適量的輻照敏化劑，這類敏化劑屬多功能含雙鍵酯類。另外，試驗(yàn)表明，在配方中加入某些在分子鏈上含有苯環(huán)的、含有硅氧烷的聚合物可以大大提高復(fù)合物的抗輻射性能。
由于本發(fā)明中選用的阻燃劑是水合氫氧化物、水合二氧化硅或硅樹脂，加入的量只有大于基礎(chǔ)樹脂時(shí)，才能滿足核電站電纜的阻燃要求。但是，其結(jié)果使配方混合物的粘度急劇增高，最終造成難于擠出，或擠出物質(zhì)表面粗糙。因此必須加入適當(dāng)?shù)募庸ぶ鷦越档驼扯?，改善工藝性能，增加出膠量。本發(fā)明選用脂肪酸鹽與有機(jī)硅聚合物協(xié)同，以改善材料的擠出性能。
通過采用上述措施，本發(fā)明絕緣與護(hù)套料符合K1類電纜使用的高強(qiáng)度(15＞MPa)，長壽命(40＞40年)，耐高劑量輻射，擠出性能良好(用通用螺桿即可生產(chǎn))的要求。下表為本發(fā)明電纜絕緣與護(hù)套料性能



圖1為本發(fā)明核電站用1E級(jí)K1類電纜橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中鍍錫銅導(dǎo)體1、低煙、無鹵、阻燃絕緣層(單層或雙層)2、包帶3、阻燃玻璃絲帶層4、鍍錫銅絲編織屏蔽層5、阻燃玻璃絲帶層6、包帶7、外護(hù)套8、填充料9。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅樹脂為基礎(chǔ)樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強(qiáng)，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化硅或硅樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑經(jīng)混煉加工、造粒、擠出和交聯(lián)成型。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂牌號(hào)如下醋酸乙烯含量15~28％，融熔指數(shù)0.8~6。阻燃劑為微米級(jí)的粉末。
實(shí)施例1步驟一、配料與高速混合取乙烯-醋酸乙烯共聚物70kg，馬來酸酐接枝聚乙烯30kg，氫氧化鋁90kg，四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸)季戊四醇酯3kg，亞磷酸-苯二辛酯1kg，三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯2kg，異氰尿酸三烯丙酯2kg，硬脂酸鎂、硬脂酸鋅或硬脂酸鈣2kg，二甲基硅油1kg和顏料適量，置于高速攪拌器內(nèi)，高速混合配制成混合料。
步驟二、擠出塑化造粒將步驟一得混合料置于同向雙螺桿擠出塑化造粒。
步驟三、將步驟二得粒料與其它料一起擠成線纜。
步驟四、將步驟三得線纜進(jìn)行電子射線輻照交聯(lián)得核電站用1E級(jí)K1類電纜。
實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處僅在于步驟一之配料，其余均同實(shí)施例1。
步驟一、配料與高速混合取硅樹脂90kg，馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物10kg，氫氧化鎂150kg，1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯0.3kg，亞磷酸-苯二辛酯2kg，三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯3kg，1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機(jī)硅樹脂、苯撐硅膠或酚醛樹脂3kg，硬脂酸鎂1kg，羥基硅油2kg和顏料適量，置于高速攪拌器內(nèi)，高速混合配制成混合料。
實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處僅在于步驟一之配料，其余均同實(shí)施例1。
步驟一、配料與高速混合取硅樹脂80kg，酰胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物20kg，水合二氧化硅120kg，4，4′硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)1kg，亞磷酸-苯二辛酯1.5，三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯1.5kg，1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯2.5kg，硬脂酸鋅1.5kg，羥基硅油1.5kg和顏料適量，置于高速攪拌器內(nèi)，高速混合配制成混合料。
權(quán)利要求
1.一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅樹脂為基礎(chǔ)樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強(qiáng)，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化硅或硅樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑組合而成，所述防老劑采用四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯或4，4′硫代雙(6-叔丁基-3-甲基苯酚)為主防老劑，同時(shí)選用亞磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯作為輔助防老劑，所述輻照敏化劑為異氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機(jī)硅樹脂、苯撐硅膠或酚醛樹脂，所述加工助劑為脂肪酸鹽和有機(jī)硅，絕緣與護(hù)套料中各組份的重量份為基礎(chǔ)樹脂70~90份聚烯烴接技聚合物10~30份阻燃劑 90~150份主防老劑0.3~3份防老劑亞磷酸-苯二辛酯 1~2份防老劑三(2，4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 1~2份輻照敏化劑 2~3份脂肪酸鹽 1~2份有機(jī)硅聚合物 1~2份顏料適量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于所述聚烯烴接枝聚合物為馬來酸酐接枝聚乙烯、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物或酰胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于所述脂肪酸鹽為硬脂酸鎂、硬脂酸鋅或硬脂酸鈣；有機(jī)硅聚合物為二甲基硅油或羥基硅油。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于所述乙烯-醋酸乙烯共聚物樹脂牌號(hào)如下醋酸乙烯含量15~28％，融熔指數(shù)0.8~6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，其特征在于所述阻燃劑為微米級(jí)的粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核電站用低煙無鹵阻燃電纜絕緣與護(hù)套料，它是以乙烯－醋酸乙烯共聚物或硅樹脂為基礎(chǔ)樹脂，接入聚烯烴接技聚合物增強(qiáng)，以氫氧化鋁、氫氧化鎂、水合二氧化硅或硅樹脂為阻燃劑，配以防老劑、輻照敏化劑和加工助劑組合而成，所述防老劑采用四－(3，5－二叔丁基－4－羥基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基－2，4，6－三(3，5－二叔丁基－4－羥基芐基)苯或4，4′硫代雙(6－叔丁基－3－甲基苯酚)為主防老劑，同時(shí)選用亞磷酸－苯二辛酯和三(2，4－二叔丁基苯基)亞磷酸酯作為輔助防老劑，輻照敏化劑為異氰尿酸三烯丙酯、1，1，1－三羥甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有機(jī)硅樹脂、苯撐硅膠或酚醛樹脂，加工助劑為脂肪酸鹽和有機(jī)硅。本電纜絕緣與護(hù)套料高機(jī)械強(qiáng)度、長壽命、抗輻射、擠出性能良好。
文檔編號(hào)C08L23/00GK1996502SQ20061016642
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月25日
發(fā)明者金友友 申請人:金友友