背景技术
核电属于清洁能源,是我国优先发展的产业。截至2008年底,我国已建成浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地,现役核电机组11台、装机容量910万千瓦。按照2007年《核电中长期发展规划》确定的我国核电发展目标,到2020年我国要建设4000万千瓦的核电,核电的比例要从2%提高到4%。
K1类热缩管安装在安全壳内,能够在正常环境条件下、地震荷载下以及在事故环境下和事故后能完成其规定功能。
我国已建成的浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地,使用寿命为40年,核电站用1E级K1类热缩管只要达到90℃温度下使用40年,就能满足要求,可是从现在开始核电站的使用寿命提高到60年,相应的核电站用1E级K1类热缩管也要能在90℃温度下使用60年。
核电站用1E级K1类热缩管在90℃温度条件下使用60年,要求达到如下性能:
阻燃性:通过VW-1,拉伸强度最小值:9Mpa,断裂伸长率最小值:250%;
175℃、230小时的热老化以后,拉伸强度最小值:7Mpa,断裂伸长率最小值:100%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量750KGy以后,拉伸强度最小值:5.5Mpa,断裂伸长率最小值:50%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量2400KGy以后,置于300mm的水下24小时,其绝缘电阻要大于2.5MΩ,耐电压3150V/mm,5min不击穿。
目前,核电站用1E级K1类热缩管都是有卤阻燃,就连美国泰科提供的1E级K1类热缩管也含有卤素,可是核电站用1E级K1类电缆能够做到无卤阻燃,核电站用1E级K1类无卤电缆已经大量应用在核电站建设中,因此核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管是一种发展趋势,它必将取代核电站用1E级K1类有卤阻燃热缩管而广泛应用在核电站建设中。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于:克服现有的热缩管无法达到核电站1E级K1类热缩管的技术要求的问题,提供一种核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明提出下列第一个技术方案:一种核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管,由下列按照重量计的组分组成:乙烯基聚合物100份;微胶囊红磷5-15份;氢氧化铝20-60份;光稳定剂0.5-3份;紫外线吸收剂0.5-2份;抗氧剂4-12份;润滑剂2-5份;
所述乙烯基聚合物为下述物质中的一种或多种:低密度聚乙烯;中密度聚乙烯;乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物;乙烯-丙烯酸甲酯共聚物;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物;乙烯-丙烯酸丁酯共聚物;乙烯-醋酸已烯共聚物;乙烯-辛烯共聚物;乙丙橡胶;
所述光稳定剂为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯;
所述的紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′,5′-二特戊基苯基)苯并三唑;
所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯与4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)按照1:1混配而成;
所述润滑剂为下述物质中的一种或多种:聚乙烯蜡;硬脂酸锌;硬脂酸钙;硬脂酸。
为了解决上述技术问题,本发明还提出下列第二个技术方案:一种制备所述核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管的制备方法,按重量取乙烯基聚合物100份,微胶囊红磷5--15份,氢氧化铝20--60份,光稳定剂0.5-3份,紫外线吸收剂0.5-2份,抗氧剂4-12份,润滑剂2-5份,经过密炼混炼造粒或者平行双螺杆挤出机混炼造粒,然后用单螺杆挤出机挤出成管材,所述管材经过钴60或者电子加速器50-180KGy辐射交联,辐射交联后的管材在90-150℃温度下扩张2-6倍;所述润滑剂为下述物质中的一种或多种:聚乙烯蜡;硬脂酸锌;硬脂酸钙;硬脂酸。
本发明具有以下有益效果:
1、光稳定剂、紫外线吸收剂与抗氧剂共用,具有抗热老化的协同效应,能显著提高材料的抗热老化性能,满足核电站对核电站用1E级K1类热缩管90℃温度下使用60年的要求;
2、光稳定剂、紫外线吸收剂与抗氧剂共用,具有抗辐射老化的协同效应,能显著提高材料的耐辐射性能,满足核电站对核电站用1E级K1类热缩管的辐射耐辐射性能要求,即剂量2400KGy以后,置于300mm的水下24小时,其绝缘电阻要大于2.5MΩ,耐电压3150V/mm,5min不击穿;
3、本发明核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管,不含有卤素,阻燃性能好,能够通过VW-1燃烧试验,能够在90℃温度条件下使用60年,安装在安全壳内,能够在正常环境条件下、地震荷载下以及在事故环境下和事故后能完成其规定功能,具有加热收缩功能,安装在电线电缆的接续部位,起到绝缘和密封作用;
4、在乙烯基聚合物中同时加入光稳定剂、紫外线吸收剂和抗氧剂,材料的耐热老化性能优良、抗强辐射性能以及耐受高温高压水蒸汽性能优异,具体表现为:175℃、240小时的热老化以后,拉伸强度大于9Mpa,断裂伸长率大于200%;175℃、240小时热老化以后,连续承受2400KGy的辐射剂量和经过长达1个月的最高温度218℃、最高压力达到0.85MPa,以6.1L/min/m2的速度喷淋包含0.28mol/L H3BO3、0.064mol/L Na2S2O3与NaOH混合溶液,试验结束后,将其置于300mm的水下24小时,其绝缘电阻大于2.5MΩ,耐电压3150V/mm,5min不击穿。
具体实施方式
本发明提出一种核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管,由下列按照重量计的组分组成:乙烯基聚合物100份;微胶囊红磷5-15份;氢氧化铝20-60份;光稳定剂0.5-3份;紫外线吸收剂0.5-2份;抗氧剂4-12份;润滑剂2-5份。
所述乙烯基聚合物为下述物质中的一种或多种:低密度聚乙烯;中密度聚乙烯;乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物;乙烯-丙烯酸甲酯共聚物;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物;乙烯-丙烯酸丁酯共聚物;乙烯-醋酸已烯共聚物;乙烯-辛烯共聚物;乙丙橡胶。
所述光稳定剂为聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯。
所述的紫外线吸收剂为2-(2′-羟基-3′,5′-二特戊基苯基)苯并三唑。
所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯与4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)按照1:1混配而成。
所述润滑剂为下述物质中的一种或多种:聚乙烯蜡;硬脂酸锌;硬脂酸钙;硬脂酸。
制备所述的核电站用1E级K1类无卤阻燃热缩管的制备方法是:按重量取乙烯基聚合物100份,微胶囊红磷5-15份,氢氧化铝20-60份,光稳定剂0.5-3份,紫外线吸收剂0.5-2份,抗氧剂4-12份,润滑剂2-5份,经过密炼混炼造粒或者平行双螺杆挤出机混炼造粒,然后用单螺杆挤出机挤出成管材,所述管材经过钴60或者电子加速器50-180KGy辐射交联,辐射交联后的管材在90-150℃温度下扩张2-6倍。
制备实施例1
按重量取乙烯-丙烯酸乙酯共聚物50份,乙丙橡胶50份,微胶囊红磷10份,氢氧化铝40份,聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯1.8份,2-(2′-羟基-3′,5′-二特戊基苯基)苯并三唑1.2份,四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯4份,4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)4份,硬脂酸锌3.5份。以上材料经过密炼混炼造粒,然后用单螺杆挤出机挤出成管材,所述管材经过钴60或者电子加速器100KGy辐射交联,辐射交联后的管材在120℃温度下扩张4倍,得到核电站用1E级K1类热缩管,其性能如下:
阻燃性:通过VW-1,拉伸强度:13.2Mpa,断裂伸长率:460%;
175℃、230小时的热老化以后,拉伸强度:10.5Mpa,断裂伸长率:380%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量750KGy以后,拉伸强度:10.6Mpa,断裂伸长率:290%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量2400KGy和LOCA试验以后,置于300mm的水下24小时,其绝缘电阻11.5MΩ,耐电压3150V/mm,5min不击穿。
不含有卤素。
制备实施例2
按重量取低密度聚乙烯50份,乙丙橡胶50份,微胶囊红磷5份,氢氧化铝60份,聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯0.5份,2-(2′-羟基-3′,5′-二特戊基苯基)苯并三唑0.5份,四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯2份,4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)2份,聚乙烯腊1份,硬脂酸锌1份。以上材料经过密炼混炼造粒,然后用单螺杆挤出机挤出成管材,所述管材经过钴60或者电子加速器100KGy辐射交联,辐射交联后的管材在120℃温度下扩张4倍,得到核电站用1E级K1类热缩管,其性能如下:
阻燃性:通过VW-1,拉伸强度:12.9Mpa,断裂伸长率:420%;
175℃、230小时的热老化以后,拉伸强度:10Mpa,断裂伸长率:320%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量750KGy以后,拉伸强度:9.8Mpa,断裂伸长率:260%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量2400KGy和LOCA试验以后,置于300mm的水下24小时,其绝缘电阻12MΩ,耐电压3150V/mm,5min不击穿。
不含有卤素。
制备实施例3
按重量取乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物50份,乙烯-辛烯共聚物50份,微胶囊红磷15份,氢氧化铝20份,聚丁二酸(4-羟基-2,2,6,6-四甲基-1-哌啶乙醇)酯3份,2-(2′-羟基-3′,5′-二特戊基苯基)苯并三唑2份,四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯6份,4,4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)6份,硬脂酸锌2.5份,硬脂酸2.5份。以上材料经过密炼混炼造粒,然后用单螺杆挤出机挤出成管材,所述管材经过钴60或者电子加速器100KGy辐射交联,辐射交联后的管材在120℃温度下扩张4倍,得到核电站用1E级K1类热缩管,其性能如下:
阻燃性:通过VW-1,拉伸强度:13.6Mpa,断裂伸长率:510%;
175℃、230小时的热老化以后,拉伸强度:12Mpa,断裂伸长率:405%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量750KGy以后,拉伸强度:11Mpa,断裂伸长率:360%;
175℃、230小时热老化,辐射剂量2400KGy和LOCA试验以后,置于300mm的水下24小时,其绝缘电阻10MΩ,耐电压3150V/mm,5min不击穿。
不含有卤素。