本发明专利技术公开了一种核岛内电缆无卤阻燃外护套材料、电缆外护套层及制备方法。该核岛内电缆无卤阻燃外护套料原料包括：聚合物基材、无机阻燃剂、硼酸锌、聚磷腈阻燃剂、磷氮系阻燃剂、销烟剂、防老剂、复合抗氧剂、抗辐照剂和加工助剂。制备方法为将聚合物基材、无机阻燃剂、硼酸锌、聚磷腈阻燃剂、磷氮系阻燃剂、防老剂、复合抗氧剂、抗辐照剂、润滑剂及环保型色母粒放入密炼机中混炼，然后提升至双阶双螺杆挤出机风冷挤出造粒。本发明专利技术的护套料具有超长寿命（90℃≥70年）、高耐辐照（γ射线、≥2400kGy）、良好电气性能（≥3670MΩ·cm）、良好的阻燃性能（电缆通过A/B类成束燃烧），且低烟、无卤、低毒。
【技术实现步骤摘要】
核岛内电缆无卤阻燃外护套材料、电缆外护套层及制备方法
本专利技术属于核岛内电缆护套料领域，具体涉及一种核岛内电缆无卤阻燃外护套材料、电缆外护套层及其制备方法。
技术介绍
核电是一种安全、清洁、经济的能源。三代核电如AP1000、CAP1400、华龙一号等堆型在二代核电堆型90℃下长期使用寿命40年基础上提升至90℃下长期使用寿命为60年。核电站中使用的核电1E级电缆(特别是核岛内K1电缆)工作环境十分严酷，在整个寿命期内，电缆必须经受核环境条件下电场、温度、氧气、核辐射、蒸汽湿气和化学药品等多因素交集于一体的综合作用。但在正常运行时，湿度、化学物质等对电缆的老化影响很小，而极端条件下的湿度、化学物质的影响可以通过LOCA实验及浸没试验进行检测，对核电电缆各种试验主要是对电缆材料加速老化试验，通过热老化性能和辐照老化性能评定试验来研究核电站用电缆材料的物理化学性能变化，研究长期的电场、热、辐照、氧气等环境因素对电缆材料的影响，对电缆的使用寿命进行预测进而评估其安全性。常规核电站用电缆护套材料的基材料通常采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)材料，EVA材料中的乙酸乙烯酯-CH2CHCOOCH3-在长期热老化作用下及大量射线照射下，产生活性自由基(COO-)或活性离子，并会进一步发生化学反应，活性自由基或活性离子引发大分子链的降解反应、交联反应、氧化反应及分子异构化反应，这些反应使材料分子反应速率加快，护套材料会变脆，机械性能变差，特别是材料的断裂伸长率大幅下降，影响材料使用。中国专利(CA102875947B)公开的一种核用电缆无卤阻燃护套料，具体配方为：聚合物基材：100份；无机阻燃剂：100-140份；聚磷腈阻燃剂：15-25份；氮系阻燃剂：15-30；复合抗氧剂：4-8份；抗辐照剂：5-15份；加工助剂：6-12份；聚合物基材包括辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，该护套料性能优越、具有良好的阻燃性能、稳定的耐辐照性能、电气性能和机械性能，且低烟、无卤、低毒。该护套料具有三代核电60年使用寿命及耐1500kGyγ射线。该专利材料为了满足电缆阻燃性能，添加了大量阻燃剂，总量为无机阻燃剂：100-140份；聚磷腈阻燃剂：15-25份；氮系阻燃剂：15-30；影响了材料机械性能，同时耐辐照总剂量为1500kGy,不能满足如三代核电AP1000耐辐照剂量2000kGy以上要求。三代核电如AP1000、华龙一号等核电站，在安全性能方面比二代要求更高，因此，在二代核电的基础上，其对核电设备辐照老化和事故辐照考验提出了更加苛刻的要求，在γ射线辐照考验的基础上，增加了低剂量率静态β射线辐照考验，β辐射的能量为1.2MeV，其条件严格定为剂量率为每小时二十千格瑞(20kGy/h)，样品β射线辐照考验时处于静止状态，AP1000总吸收剂量为2700kGy，华龙一号总吸收剂量为1800kGy，以考察相应设备、仪表或材料(如电线电缆)的低剂量率静态β射线辐照损伤，按美国西喔公司进行的β射线与γ射线辐照等效试验结果为1.8:1。文献“AP1000核电厂安全壳内电缆鉴定试验研究”，电工电气2016NO.4，三代核电AP1000耐辐照：正常工况γ射线累计辐照剂量231kGy(含10％裕量)，DBA下γ射线累计辐照剂量429kGy(含10％裕量)，DBA下β射线辐照总剂量2970kGy(含10％裕量)，2970kGyβ射线等效至γ射线1650kGy，总剂量231+429+1650＝2309kGy。该文献确定了三代核电AP1000核电核岛内电缆总辐照剂量为2309kGy，但目前使用的三代核电电缆护套材料耐辐照剂量通常在1500kGy左右，只能满足某些三代核电电缆需求，不能满足所有三代核电电缆需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有护套材料热老化及耐辐照性能不能满足所有三代核电电缆护套要求、无卤阻燃性能不够理想等缺陷，提供核岛内用电缆无卤阻燃外护套料、电缆外护套层的制备方法和应用，该护套料具有超长寿命(90℃、≥70年、高耐辐照性能(γ射线、≥2400kGy)、护套层通过成束燃烧A/B类，且低烟、无卤、低毒。本专利技术的技术方案之一是，提供一种核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，该材料原料包括以重量份计的如下组分：聚合物基材80-112份；无机阻燃剂80-100份；硼酸锌15-25份；聚磷腈阻燃剂8-12份；磷氮系阻燃剂8-12份；防老剂1-3份；硝烟剂1-3份；复合抗氧剂4-8份；抗辐照剂3-8份；加工助剂6-12份；其中，所述的聚合物基材包括辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA-g-MAH)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)或乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)中的一种或几种的组合。所述的无机阻燃剂包括氢氧化镁。所述的防老剂为防老剂RD。所述的硝烟剂为八钼酸铵。所述的聚磷腈阻燃剂包括六苯氧基环三磷腈和/或苯氧基聚聚磷腈。较佳的，所述的六苯氧基环三磷腈和苯氧基聚聚磷腈的质量比为8-12:0-4。所述的磷氮系阻燃剂包括次磷酸铝。所述的复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂。其中，所述的主抗氧剂包括季戊四醇酯和/或β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯。所述的辅助抗氧剂包括硫酯类抗氧剂。较佳的，所述的硫酯类抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯和/或硫代二丙酸双十八酯。所述的紫外线吸收剂包括2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-特辛基苯基)苯并三唑或2-(2'-羟基-3',5'-双(a、a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的一种或几种。较佳的，所述的主抗氧剂、辅助抗氧剂、紫外线吸收剂的添加量的质量比为1:1-3:0.1-0.7。所述的抗辐照剂包括抗辐照剂A和抗辐照剂B，其中抗辐照剂A为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶；抗辐照剂B为碳化硼和/或氮化硼；较佳的，所述抗辐照剂A和抗辐照剂B的质量比为3-4:1-2；较佳的，所述的高苯基硅橡胶苯基含量为40％。更佳的，所述的苯撑基硅橡胶苯撑含量为60％，苯基含量为30％。所述的加工助剂包括交联敏化剂和润滑剂；较佳的，所述的交联敏化剂包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和/或三烯丙基异三聚氰酸酯，所述的润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌或硬脂酸钙中的一种或几种的组合。较佳的，所述的交联敏化剂和润滑剂的质量比为1-2:1.5-4。更佳的，所述的加工助剂还包括环保型色母粒；所述的交联敏化剂、润滑剂和环保型色母粒的质量比为1-2:1.5-4:1.5-4。其中，上述物质的成分和含量如前所述。本专利技术中较佳的，所述的所述聚合物基材为辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA-g-MAH)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)和乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)，辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA-g-MAH)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚物(POE)和乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物(EMMA)重量份数比为5-15:10-30:5-15:60-80。更佳的，所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)中VA含量在14-40％；乙烯-甲基丙本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在于，原料包括以重量份计的如下组分：聚合物基材80‑112份；无机阻燃剂80‑100份；硼酸锌15‑25份；聚磷腈阻燃剂8‑12份；磷氮系阻燃剂8‑12份；防老剂1‑3份；硝烟剂1‑3份；复合抗氧剂4‑8份；抗辐照剂3‑8份；加工助剂6‑12份；其中，所述的聚合物基材包括辐射接枝马来酸酐的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、乙烯‑辛烯共聚物或乙烯‑甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或几种的组合。
【技术特征摘要】
1.一种核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在于，原料包括以重量份计的如下组分：聚合物基材80-112份；无机阻燃剂80-100份；硼酸锌15-25份；聚磷腈阻燃剂8-12份；磷氮系阻燃剂8-12份；防老剂1-3份；硝烟剂1-3份；复合抗氧剂4-8份；抗辐照剂3-8份；加工助剂6-12份；其中，所述的聚合物基材包括辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物或乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种或几种的组合。2.根据权利要求1所述的核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在于，所述复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂；其中，所述主抗氧剂包括季戊四醇酯和/或β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯；所述辅助抗氧剂包括硫酯类抗氧剂；所述紫外线吸收剂包括2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-特辛基苯基)苯并三唑或2-(2'-羟基-3',5'-双(a、a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在于，所述抗辐照剂包括抗辐照剂A和抗辐照剂B，其中抗辐照剂A为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶；抗辐照剂B为碳化硼和/或氮化硼。4.根据权利要求3所述的核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在于，所述加工助剂包括交联敏化剂和润滑剂。5.根据权利要求4所述的核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在于，所述交联敏化剂包括三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯和/或三烯丙基异三聚氰酸酯，所述的润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种的组合。6.根据权利要求1所述的核岛内电缆无卤阻燃外护套材料，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张立刚，张聪，朱峰，朱洁，郭大利，王长春，朱强中，蒲守林，史佳麟，胡敦胜，刘成伟，李林繁，武磊，蒋文明，
申请(专利权)人：常州八益电缆股份有限公司，青岛中科汉缆高分子材料有限公司，中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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