CN103265762B - Ap1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料及制备方法 - Google Patents

Ap1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料及制备方法，由三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯α-烯烃共聚物、高电性煅烧陶土、烷基化二苯胺、锑白、二氧化铈、纳米级氧化锌、双叔丁过氧异丙基苯98%、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、对，对’-二异丙苯基二苯胺、微结晶石蜡、硬脂酸、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、一氧化铅、石蜡油 等材料经具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线加工制成。本发明绝缘材料生产的电缆，其使用寿命可达60年，满足AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的要求。

Description

AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘材料，特别是第三代AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料及制备方法，属于电缆技术领域。
背景技术
核电是一种安全、清洁、可靠的能源。AP1000核电技术，中国第三代核电自主技术，中国引进消化吸收再创新和自主创新，在世界上率先掌握了第三代核电AP1000的五大核心关键技术，AP1000核电技术是目前唯一一项通过美国核管理委员会最终设计批准的第三代核电技术，这是目前全球核电市场中最安全、最先进的商业核电技术。
作为核电站“血管和神经”的电缆系统，在核电站的正常运行及安全停堆方面起着十分重要的作用，也是安全的关键要素。特别是核电站1区(安全壳内)电缆，使用场所环境条件更加严格，安全方面的要求很高，即要求不仅具有常规低烟、无卤、阻燃电缆的一般特性，还要具有成品电缆通过模拟60年加速老化试验、耐辐照老化试验、事故条件下耐辐照试验、LOCA/HELB模拟试验等。由于电缆材料的落后，目前，一般中国企业仅能生产制造安全壳外用的电线电缆，安全壳内的电缆则很少生产，不能满足市场的需求。所以，研发AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃绝缘材料是电缆科研和生产企业的一项迫在眉睫的任务。
发明内容
鉴于AP1000核电站I区电缆用无卤低烟阻燃单层绝缘无法同时兼顾电气绝缘性能好和阻燃性能好，故设计成双层绝缘。本发明的目的就是为满足市场的需求，提供一种具有优良的抗辐照性能、机械性能优异、电气绝缘性能好、达到60年使用寿命的AP1000核电站I区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料及制备方法。
本发明的技术方案是：AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料，其原料包括：由三元乙丙橡胶-二元乙丙橡胶--乙烯-丙烯-α烯烃共聚物(20～50-10～30-20～50)组成的基体，由高电绝缘性能煅烧陶土组成的填充增强体系，由纳米二氧化铈、一氧化铅组成的抗辐射体系，由双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺组成的硫化体系，由2-巯基苯并咪唑锌盐和对，对’-二异丙苯基二苯胺、烷基化二苯胺、锑白和纳米氧化锌组成的防护体系，由乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷构成的偶联剂，由硬脂酸、微结晶石蜡和石蜡油组成的润滑软化体系。上述电缆绝缘材料的原料包含如下重量份：
上述AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1～3min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合2～5min，待温度升至100～120℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放24小时以上。重复上述过程一次。然后将存放后的胶料加入密炼机，混合1～3min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放8小时以上。制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。
本发明配方、配比科学合理，工艺先进：
采用耐辐照性能好的乙丙橡胶和乙烯-丙烯-α烯烃三元共聚物作为基体材料，并在其中添加抗辐照剂，从而保证了绝缘材料具有优异的耐辐照性能。
适量的高电性煅烧陶土填充补强剂的加入使材料具有极好的电气绝缘性能，保证了绝缘线芯20℃、60℃、90℃绝缘电阻常数能够达到要求，电缆安全性高。
微结晶石蜡、硬脂酸的加入有助于填充剂在基体橡胶材料中的良好分散，保证了胶料有良好的挤出加工性能。
乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷偶联剂的加入，使填充剂与基体材料形成稳定的结合，保证了本发明提供的绝缘材料具有良好的机械性能。同时材料的疏水性，还提升了EPDM耐热水和耐水蒸汽的性能。
要得到一种耐热寿命60年的橡胶共混物。关键在于：一是使用了二元乙丙橡胶和乙烯-丙烯-α烯烃共聚物，由于无第三单体，比三元乙丙橡胶有更好的耐热性能；二是特殊防老剂剂2-巯基苯并咪唑锌盐和对，对’-二异丙苯基二苯胺、烷基化二苯胺、锑白、氧化铈以及纳米氧化锌组成的复合防护体系使材料的抗老化性能得到了很大程度的提高；三是各种基体材料和防老剂的完美配合。加速热老化试验的结果表明，由本发明绝缘材料用于无卤低烟阻燃双层绝缘的内层材料，生产的电缆，其使用寿命可达60年。表1是采用本发明的内绝材料与外绝材料双层共挤连续蒸汽硫化工艺生产的绝缘线芯经测试具有如下的性能：
表1本发明材料生产的2.5mm2绝缘线芯的部分性能
具体实施方式
实施例1：
AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料，其原料包括：由三元乙丙橡胶-二元乙丙橡胶--乙烯-丙烯-α烯烃共聚物(20～50-10～30-20～50)组成的基体，由高电绝缘性能煅烧陶土组成的填充增强体系，由纳米二氧化铈、一氧化铅组成的抗辐射体系，由双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺组成的硫化体系，由2-巯基苯并咪唑锌盐和对，对’-二异丙苯基二苯胺、烷基化二苯胺、锑白和纳米氧化锌组成的防护体系，由乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷构成的偶联剂，由硬脂酸、微结晶石蜡和石蜡油组成的润滑软化体系。上述电缆绝缘材料的原料包含如下重量份：
上述AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1～3min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合2～5min，待温度升至100～120℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放24小时以上。重复上述过程一次。然后将存放后的胶料加入密炼机，混合1～3min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放8小时以上。制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。
实施例2：
AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料，其原料包含如下组份和重量份：
上述AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1～3min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合2～5min，待温度升至100～120℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放24小时以上。重复上述过程一次。然后将存放后的胶料加入密炼机，混合1～3min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放8小时以上。制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。
实施例3：
AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之外层材料，其原料包含如下组份和重量份：
上述AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1～3min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合2～5min，待温度升至100～120℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放24小时以上。重复上述过程一次。然后将存放后的胶料加入密炼机，混合1～3min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放8小时以上。制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。
实施例4：
AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料，其原料包括：由三元乙丙橡胶-二元乙丙橡胶--乙烯-丙烯-α烯烃共聚物(20～50-10～30-20～50)组成的基体，由高电绝缘性能煅烧陶土组成的填充增强体系，由纳米二氧化铈、一氧化铅组成的抗辐射体系，由双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺组成的硫化体系，由2-巯基苯并咪唑锌盐和对，对’-二异丙苯基二苯胺、烷基化二苯胺、锑白和纳米氧化锌组成的防护体系，由乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷构成的偶联剂，由硬脂酸、微结晶石蜡和石蜡油组成的润滑软化体系。上述电缆绝缘材料的原料包含如下重量份：
上述AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合2～5min，待温度升至100℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10℃的贮存温度下存放24小时以上。重复上述过程一次。然后将存放后的胶料加入密炼机，混合1min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10℃的贮存温度下存放8小时以上。制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。
实施例5：
AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料，其原料包括：由三元乙丙橡胶-二元乙丙橡胶--乙烯-丙烯-α烯烃共聚物(20～50-10～30-20～50)组成的基体，由高电绝缘性能煅烧陶土组成的填充增强体系，由纳米二氧化铈、一氧化铅组成的抗辐射体系，由双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺组成的硫化体系，由2-巯基苯并咪唑锌盐和对，对’-二异丙苯基二苯胺、烷基化二苯胺、锑白和纳米氧化锌组成的防护体系，由乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷构成的偶联剂，由硬脂酸、微结晶石蜡和石蜡油组成的润滑软化体系。上述电缆绝缘材料的原料包含如下重量份：
上述AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1～3min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合5min，待温度升至120℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在30℃的贮存温度下存放24小时以上。重复上述过程一次。然后将存放后的胶料加入密炼机，混合3min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在30℃的贮存温度下存放8小时以上。制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。

Claims (2)

1.AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料，其特征是包含如下重量份：
2.如权利要求1所述的AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料的制备方法，其特征是，采用具有电脑自动配料、自动控制的全封闭密炼混炼生产线，首先将三元乙丙橡胶、二元乙丙橡胶、乙烯-丙烯-α烯烃共聚物、二氧化铈、纳米氧化锌、烷基化二苯胺、对，对’-二异丙苯基二苯胺、2-巯基苯并咪唑锌盐、一氧化铅、锑白，加入啮合式密炼机，混合1～3min；再加入高电性煅烧陶土，同时加入乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、石蜡油、微结晶石蜡、硬酯酸混合2～5min，待温度升至100～120℃时排胶，开炼机补充混炼，滤橡机60+80+60目三层滤网滤橡，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框成胶料，在10～30℃的贮存温度下存放24小时以上；然后将存放后的胶料加入密炼机，混合1～3min，控制在温度100℃以下再加入双叔丁过氧异丙基苯、N,N`-间苯撑双马来酰亚胺，30秒后排胶，开炼机补充混炼+压延机压片+冷却机+收页装置收片至胶框，在10～30℃的贮存温度下存放8小时以上，制得AP1000核电站1区电缆用无卤低烟阻燃双层绝缘之内层材料。
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