一种核电站1E级K3类高绝缘电缆料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种核电站1E级K3类高绝缘电缆料及其制备方法和应用。所述的电缆绝缘料的配方包括如下以重量份计算的组分：基础树脂100份；阻燃剂150份；相容剂10～20份；润滑剂1～3份；抗氧剂3～8份；紫外线吸收剂1～4份；交联敏化剂2～5份。基础树脂为40～60份的乙烯

【技术实现步骤摘要】
一种核电站1E级K3类高绝缘电缆料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电线电缆料领域，具体涉及一种核电站1E级K3类高绝缘电缆料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]核电被认为是一种安全、清洁、可靠的能源。由于核电站发电需要用到放射性的核燃料，核电站运行的安全性成为核电产业发展的重中之重问题。根据国家标准，1E级(核安全级)是反应堆和核电厂(站)的电气系统和设备的安全级别。这些系统和设备是完成反应堆紧急停堆、安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆和反应堆厂房余热排出、以及防止放射性物质向周围环境大量排放等各项功能所必需。核电站的电缆线路系统，是核电站的一个重要电气部件，在核电站的正常运行以及安全停堆等方面起着非常重要的作用，属于核电安全课题的关键要素之一。
[0003]核电站用1E级电缆按核电站电气系统设备的安全类别分为三类：K1、K2、K3。K1类电缆是安装在安全壳内，在正常环境条件下、地震荷载下以及在事故环境下和事故后都能完成其规定功能的电缆。K2类电缆是安装在安全壳内或安全壳外对辐射有要求的场合，在正常环境条件下和地震荷载下都能完成其规定功能的电缆。K3类电缆是安装在安全壳外，在正常环境条件下和地震荷载下以及在对一些设备规定的事故条件下都能完成其规定功能的电缆。三类电缆中，K1类和K2类电缆需要具备耐辐射性能，K3类电缆则对耐辐射性能没有要求。鉴于核电站运行环境的特殊性，对三类电缆的综合性能都提出了极高的要求。根据国内外的有关标准，理想的核电站用电缆应为无卤、低烟、低毒、阻燃电缆，需要同时具备优良的力学性能、阻燃性能、抗热老化性能、绝缘性能以及化学稳定性，具有90℃环境下60年以上的使用寿命。此外，还需要具备优异的耐环境性能，比如耐暴晒(紫外线)、耐蒸汽、耐浸水、耐高温等。
[0004]对于电缆而言，其力学性能、阻燃性能、抗热老化性能、绝缘性能、化学稳定性、耐环境性能等诸性能之间存在着一定的相互制约关系。比如，随着阻燃填料用量的增加，电缆的阻燃性能上升，但力学性能、加工性能和绝缘性能却会随之下降。因此，如何选择电缆料中基础树脂、阻燃填料、以及偶联剂/抗氧剂/润滑剂等各种助剂的成分及其用量，以便得到综合性能优良的核电电缆料，一直是电缆领域的难点和堵点问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一目的在于提供一种可满足核电市场需求，阻燃性能、抗热老化性能、绝缘性能、力学性能、耐环境性能等综合性能优越，满足三代核电60年使用寿命要求的核电K3电缆料及配方。本专利技术的第二目的在于提供所述的核电K3电缆料的制备方法。
[0006]下面对本专利技术的各个方面进行详述。如无具体说明，本专利技术的各种原料均可以通过市售获得，或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的专业术语与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相
似或等同的方法及材料皆可应用于本专利技术方法中。
[0007]本专利技术提供了一种阻燃性能、抗老化性能、绝缘性能和力学性能优良，满足三代核电60年使用寿命要求的核电K3电缆料。本专利技术所述的核电K3电缆料，在引入抗辐射剂后，可用于核电站1E级K2类电缆。
[0008]本专利技术所述的核电K3电缆料，包括如下以重量份计算的组分：
[0009][0010]所述组分(A)的基础树脂为40～60份的乙烯
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丙烯酸酯共聚物或三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物或两者的组合、10～40份的茂金属乙烯
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α
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烯烃共聚物和10～40份的三元乙丙共聚物三者的组合。在本专利技术的具体实施方式中，所述的乙烯
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丙烯酸酯共聚物的熔融指数为0.4～8.0g/10min，丙烯酸酯含量≥15％；所述的三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物的门尼粘度ML(1+4)125℃≤45，乙烯含量≥60％，丙烯酸酯含量≥15％；所述的茂金属乙烯
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α
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烯烃共聚物的熔融指数为2～6g/10min；所述的三元乙丙共聚物的门尼粘度ML(1+4)125℃≤45，乙烯含量≥60％。与聚烯烃均聚物相比，乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物、乙烯
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丙烯酸酯共聚物、三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物等包含极性酯基侧链基团的聚烯烃共聚物，展现更佳的耐火性，有助于高分子共混材料极限氧指数的提高，还可与更多的无机填料共混同时保持良好的加工性能、力学性能和耐油、耐热、耐酸碱、耐磨、耐疲劳性能。乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物、乙烯
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丙烯酸酯共聚物和三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物均具备优良的耐低温性和耐环境应力开裂性。与乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物相比，乙烯
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丙烯酸酯共聚物和三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物因为其化学结构上的特点而具备优异的电绝缘性能，可将高分子共混材料的体积电阻率提升1～2个数量级。乙烯
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丙烯酸酯共聚物和三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物的热稳定性也远优于乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物，更有利于高分子共混材料极限氧指数的提高。基于乙烯
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丙烯酸酯共聚物和三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物的高分子共混材料的抗老化性能也优于基于乙烯
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乙酸乙烯酯共聚物的高分子共混材料。茂金属乙烯
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α
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烯烃共聚物分子量分布窄，流动性良好，具备良好的聚烯烃相容性、热稳定性、耐冲击性、耐穿刺性和耐环境应力开裂性，其韧性/刚性比一般聚乙烯更好。茂金属乙烯
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α
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烯烃共聚物还可改善无机填料的分散效果。三元乙丙共聚物比重低，可吸收大量填料，耐臭氧、耐热、耐光、耐候等抗老化性能优异，具备良好的耐酸碱、耐水/水蒸气、耐油等特性。
[0011]在本专利技术的具体实施方式中，所述的阻燃剂为40～60份的氢氧化铝、40～60份的氢氧化镁、20～30份的三氧化二锑、20～30份的绢云母的组合。氢氧化铝、氢氧化镁、三氧化二锑和绢云母的粒度均应在2500目以上。绢云母可提高聚合物共混材料的力学性能、绝缘性、耐热性、耐酸碱性、耐磨性、抗紫外性、防水性和尺寸稳定性。专利技术人通过长期研究发现，
所述四种阻燃剂在复配使用的情况下，展现出优异的协同阻燃效果，极限氧指数可达35～40，通过单根线缆垂直燃烧试验。其特异协同阻燃机制如下：氢氧化铝的脱水吸热起始温度为180～200摄氏度，其脱水吸热峰出现于310～330摄氏度；氢氧化镁的脱水吸热起始温度为320～330摄氏度，其脱水吸热峰出现于410～430摄氏度；在一定的配比下，氢氧化铝和氢氧化镁两者的脱水吸热温度区域叠加在一起可覆盖聚烯烃类高聚物的主要热分解温度区域，大量吸收高聚物热分解时放出的热量；同时绢云母、三氧化二锑、氧化镁三者协同强力促进材料表面炭化结焦，隔绝空气中的氧，降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核电站1E级K3类高绝缘电缆料，其特征在于，材料配方包括如下重量组分：所述基础树脂为40～60份的乙烯
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丙烯酸酯共聚物或三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物或两者的组合、10～40份的茂金属乙烯
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α
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烯烃共聚物以及10～40份的三元乙丙共聚物三者的组合。2.如权利要求1所述的核电站1E级K3类高绝缘电缆料，其特征在于，所述的乙烯
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丙烯酸酯共聚物、三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物的熔融指数为0.4～8.0g/10min，丙烯酸酯含量≥15％；所述的三元乙丙
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丙烯酸酯共聚物的门尼粘度ML(1+4)125℃≤45，乙烯含量≥60％，丙烯酸酯含量≥15％；所述的茂金属乙烯
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α
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烯烃共聚物的熔融指数为2～6g/10min；所述的三元乙丙共聚物的门尼粘度ML(1+4)125℃≤45，乙烯含量≥60％。3.如权利要求1所述的核电站1E级K3类高绝缘电缆料，其特征在于，所述的阻燃剂为40～60份的氢氧化铝、40～60份的氢氧化镁、20～30份的三氧化二锑、20～30份的绢云母四者的组合。4.如权利要求1所述的核电站1E级K3类高绝缘电缆料，其特征在于，所述的相容剂为10～20份的马来酸酐接枝三元乙丙共聚物或马来酸酐接枝聚乙烯或两者的组合；所述的马来酸酐接枝三元乙丙共聚物的熔融指数为15
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20g/10min，接枝率0.5
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1.3％；所述的马来酸酐接枝聚乙烯的熔融指数为10
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15g/10min，接枝率0.5
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1.0％。5.如权利要求1所述的核电站1E级K3类高绝缘电缆料，其特征在于，所述的润滑剂为1～3份的硬脂酸钙、1～3份的硬脂酸锌、1～3份的硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：何佺，潘远江，孙翠荣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：