CN100487820C - 核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅树脂为基础树脂，接入聚烯烃接技聚合物增强，以氢氧化铝、氢氧化镁、水合二氧化硅或硅树脂为阻燃剂，配以防老剂、辐照敏化剂和加工助剂组合而成，所述防老剂采用四-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或4，4′硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)为主防老剂，同时选用亚磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯作为辅助防老剂，辐照敏化剂为异氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有机硅树脂、苯撑硅胶或酚醛树脂，加工助剂为脂肪酸盐和有机硅。本电缆绝缘与护套料高机械强度、长寿命、抗辐射、挤出性能良好。

Description

核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料

技术领域

本发明涉及一种核电站用1E级K1类电缆。尤其是涉及一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料。属电缆技术领域。

背景技术

核电作为一种技术成熟、可大规模利用的清洁能源已成为越来越多的国家共识，特别是当今石油价格居高不下，可用资源越来越少尤其显出发展核电的迫切性和重要性。核电站的建设，离不开与之配套的电线电缆，特别是1E级K1类电缆。

由于K1类电缆是用于核电站安全壳内，有可能受到高温、高压水蒸汽和化学药剂及高剂量γ射线辐射等严酷环境因素的作用，因此K1类电缆在正常环境条件下或地震以及事故状态下和事故后应仍能保持其传输功能。从而在失水事故试验中，电缆所承受的高温(达到160℃)高蒸汽压(达到0.56MPa)和高剂量辐射(达到850kGy)是极为严酷的，使用常规材料绝对经受不起如此严酷的环境条件，其结果表现为电缆脆化，开裂甚至崩溃，完全失去传导功能。所以，研制K1类电缆，首要的问题是要找到合适于核电站安全壳内环境的电缆绝缘与护套料，它们必须具备以下四个条件：

1、是无卤阻燃材料，燃烧时必须具有低烟(浓度)、低毒、低腐蚀性。

2、耐热老化寿命期望值应大于40年，并具有良好的机械物理性能和电性能。

3、能耐γ射线辐照。

4、有良好的工艺挤出性能和辐照交联性能。

以往电缆绝缘与护套用无卤阻燃料都是以聚烯烃为基础树脂，以水合氢氧化物为阻燃剂，配以其它助剂组合而成。由于阻燃剂的阻燃效率较低，为了保证材料的阻燃性，大量添加阻燃剂，使得材料的机械性能和工艺挤出性能大为恶化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高机械强度、长寿命、抗辐射、挤出性能良好的核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料。

本发明的目的是这样实现的：一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅树脂为基础树脂，接入聚烯烃接技聚合物增强，以氢氧化铝、氢氧化镁、水合二氧化硅或硅树脂为阻燃剂，配以防老剂、辐照敏化剂和加工助剂组合而成，

所述防老剂采用四-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或4，4′硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)为主防老剂，同时选用亚磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯作为辅助防老剂，

所述辐照敏化剂为异氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有机硅树脂、苯撑硅胶或酚醛树脂，

所述加工助剂为脂肪酸盐和有机硅聚合物，

所述绝缘与护套料中各组份的重量份为：

基础树脂                                  70～90份

聚烯烃接技聚合物                          10～30份

阻燃剂                                    90～150份

主防老剂                                  0.3～3份

防老剂亚磷酸-苯二辛酯                     1～2份

防老剂三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯       1～2份

辐照敏化剂                                2～3份

脂肪酸盐                                  1～2份

有机硅聚合物                              1～2份

颜料适量。

基础树脂乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或硅树脂的优点是燃烧时发烟量小，毒性低，且加工性能优异，材料来源广，价格低。乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂牌号要求如下：醋酸乙烯(VA)含量：15～28％，融熔指数：0.8～6。

为了保证材料有较高的机械强度，必须增强树脂与阻燃剂的结合能力，其途径是增加基础树脂的极性。目前可行的是接入酯基或酰胺基等强极性基团。本发明采用的是聚烯烃接枝聚合物，例如马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、酰胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物等。这样可以提高材料的机械强度。

由于核电站用电缆绝缘与护套料要求具有低烟、无卤、低毒等要求，所以阻燃剂选用氢氧化铝、氢氧化镁、水合二氧化硅或硅树脂。但是，这几种阻燃剂的阻燃效率较低，且与基础树脂结合不牢靠。所以在选材时，必须选用表面处理良好，细度达到微米级的粉末。

由于核电站用电缆的期望寿命要求大于40年，其工作环境应能经受高能辐射、高温、高湿的作用，因此其它助剂中防老体系的确定是本发明的核心技术。本发明选择非污染型的受阻酚类抗氧剂作为主防老剂，同时选用二种亚磷酸酯作为辅助防老剂，起协同效应，加入这些防老剂能保证电缆的使用寿命大于40年。

为了降低辐照剂量，提高电线电缆辐照交联的生产效率，应在材料中加入适量的辐照敏化剂，这类敏化剂属多功能含双键酯类。另外，试验表明，在配方中加入某些在分子链上含有苯环的、含有硅氧烷的聚合物可以大大提高复合物的抗辐射性能。

由于本发明中选用的阻燃剂是水合氢氧化物、水合二氧化硅或硅树脂，加入的量只有大于基础树脂时，才能满足核电站电缆的阻燃要求。但是，其结果使配方混合物的粘度急剧增高，最终造成难于挤出，或挤出物质表面粗糙。因此必须加入适当的加工助剂，以降低粘度，改善工艺性能，增加出胶量。本发明选用脂肪酸盐与有机硅聚合物协同，以改善材料的挤出性能。

通过采用上述措施，本发明绝缘与护套料符合K1类电缆使用的高强度(15>MPa)，长寿命(40>40年)，耐高剂量辐射，挤出性能良好(用通用螺杆即可生产)的要求。下表为本发明电缆绝缘与护套料性能：

附图说明

图1为本发明核电站用1E级K1类电缆横截面结构示意图。

图中：镀锡铜导体1、低烟、无卤、阻燃绝缘层(单层或双层)2、包带3、阻燃玻璃丝带层4、镀锡铜丝编织屏蔽层5、阻燃玻璃丝带层6、包带7、外护套8、填充料9。

具体实施方式

本发明为一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅树脂为基础树脂，接入聚烯烃接技聚合物增强，以氢氧化铝、氢氧化镁、水合二氧化硅或硅树脂为阻燃剂，配以防老剂、辐照敏化剂和加工助剂经混炼加工、造粒、挤出和交联成型。所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂牌号如下：醋酸乙烯含量：15～28％，融熔指数：0.8～6。阻燃剂为微米级的粉末。

实施例1：

步骤一、配料与高速混合

取乙烯-醋酸乙烯共聚物70kg，马来酸酐接枝聚乙烯30kg，氢氧化铝90kg，四-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)季戊四醇酯3kg，亚磷酸-苯二辛酯1kg，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯2kg，异氰尿酸三烯丙酯2kg，硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸钙2kg，二甲基硅油1kg和颜料适量，置于高速搅拌器内，高速混合配制成混合料。

步骤二、挤出塑化造粒

将步骤一得混合料置于同向双螺杆挤出塑化造粒。

步骤三、将步骤二得粒料与其它料一起挤成线缆。

步骤四、将步骤三得线缆进行电子射线辐照交联得核电站用1E级K1类电缆。

实施例2：本实施例与实施例1的不同之处仅在于步骤一之配料，其余均同实施例1。

步骤一、配料与高速混合

取硅树脂90kg，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物10kg，氢氧化镁150kg，1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯0.3kg，亚磷酸-苯二辛酯2kg，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯3kg，1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有机硅树脂、苯撑硅胶或酚醛树脂3kg，硬脂酸镁1kg，羟基硅油2kg和颜料适量，置于高速搅拌器内，高速混合配制成混合料。

实施例3：本实施例与实施例1的不同之处仅在于步骤一之配料，其余均同实施例1。

步骤一、配料与高速混合

取硅树脂80kg，酰胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物20kg，水合二氧化硅120kg，4，4′硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)1kg，亚磷酸-苯二辛酯1.5，三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯1.5kg，1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯2.5kg，硬脂酸锌1.5kg，羟基硅油1.5kg和颜料适量，置于高速搅拌器内，高速混合配制成混合料。

Claims (5)

1、一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物或硅树脂为基础树脂，接入聚烯烃接技聚合物增强，以氢氧化铝、氢氧化镁、水合二氧化硅或硅树脂为阻燃剂，配以防老剂、辐照敏化剂和加工助剂组合而成，

所述防老剂采用四-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸)季戊四醇酯、1，3，5三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯或4，4′硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)为主防老剂，同时选用亚磷酸-苯二辛酯和三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯作为辅助防老剂，

所述辐照敏化剂为异氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯、有机硅树脂、苯撑硅胶或酚醛树脂，

所述加工助剂为脂肪酸盐和有机硅聚合物，

绝缘与护套料中各组份的重量份为：

基础树脂                            70～90份

聚烯烃接技聚合物                    10～30份

阻燃剂                              90～150份

主防老剂                            0.3～3份

防老剂亚磷酸-苯二辛酯               1～2份

防老剂三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯 1～2份

辐照敏化剂                          2～3份

脂肪酸盐                1～2份

有机硅聚合物            1～2份

颜料适量。

2、根据权利要求1所述的一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：所述聚烯烃接枝聚合物为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物或酰胺接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物。

3、根据权利要求1或2所述的一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：所述脂肪酸盐为硬脂酸镁、硬脂酸锌或硬脂酸钙；有机硅聚合物为二甲基硅油或羟基硅油。

4、根据权利要求1所述的一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂牌号如下：醋酸乙烯含量：15～28％，融熔指数：0.8～6。

5、根据权利要求1或2所述的一种核电站用低烟无卤阻燃电缆绝缘与护套料，其特征在于：所述阻燃剂为微米级的粉末。

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