CN104893080A - 核电1e级k3类电缆用无卤阻燃护套料 - Google Patents

核电1e级k3类电缆用无卤阻燃护套料 Download PDF

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Abstract

本发明一种核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，主要由以下重量份的组分组成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃、无机阻燃剂、协效阻燃剂、三聚氰胺尿酸盐、微胶囊化红磷、抗氧剂、紫外线吸收剂、石墨烯水溶液、交联敏化剂、润滑剂，所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为醋酸乙烯酯质量百分数为20~40%左右；相容剂为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝的聚乙烯的至少一种；所述紫外线吸收剂为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)苯并三唑中的至少一种。本发明具有良好的阻燃性能、耐油性能、电气性能及机械性能，满足三代核电60年的使用寿命。

Description

核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料
技术领域
本发明涉及核电电缆用阻燃护套料领域，尤其涉及一种核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料。
背景技术
核电是一种安全、清洁、可靠的能源，大力发展核电对解决能源危机与环境保护具有非常重要的意义。按照我国最新的能源规划，核电站将成为电力结构的重要支柱之一。预计到2020年核电我国总发电容量中的比重将从目前1.8%上升到4%。国务院总理李克强于2014年8月27日主持召开国务院常务会议时指出，要大力发展清洁能源，并在今明两年开工建设一批沿海新核电项目。2014年8月22日下午，中国广核集团和中国核工业集团先后在其官方网站发布“捷报”，称核电主管部门同意两大核电集团联手打造的“华龙一号”核电技术融合方案的决定。“华龙一号”被视为我国第三代核电技术自主化的里程碑，实现核电出口的一张王牌。三代核电技术的核心要求寿命达到60年，而原来设计的二代或二代半电缆的寿命为40年，因此电缆材料的设计寿命急需提高。
我国核级电缆研发能力与发展需求脱节，特别是，核级电缆及料过多依赖国外进口，我国K3类电缆料的配方和生产工艺仍掌握在少数电缆厂和电缆料生产商手中。然而受其生产能力的制约以及希望占据垄断地位的强烈意愿，限制了核级电缆及料的国产化进程。对于K1类电缆料，国内已有厂家陆续进行了研究开发并申请了若干专利，但实际能够批量生产提供K1类电缆料的厂家几乎没有，产品品种也十分有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，该核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料解决了现有核电站电缆护套料长期热老化、无卤阻燃性能不够理想、机械性能差的技术问题，提供性能优越、具有良好的阻燃性能、耐油性能、电气性能及机械性能满足三代核电60年的使用寿命的核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料。
为达到上述发明目的，本发明采用的聚烯烃复合材料技术方案是：一种核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，主要由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物             100份，
马来酸酐接枝聚烯烃               15~25份，
无机阻燃剂                       150~180份，
协效阻燃剂                       3~8份
三聚氰胺尿酸盐                   15~25份，
微胶囊化红磷                     1~3份，
抗氧剂                           2~6份，
紫外线吸收剂                     0.5~2份，
石墨烯水溶液                     5~10份
交联敏化剂                       1~5份，
润滑剂                           3~7份，
所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯（VA%）质量百分数为20~40%，
所述的马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝的聚乙烯的至少一种；
所述紫外线吸收剂为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)苯并三唑中的至少一种。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
1.    上述方案中，所述无机阻燃剂为氢氧化镁、三氧化二锑中的至少一种。
2. 上述方案中，所述协效阻燃剂为纳米蒙脱土、气相法白炭黑中的至少一种
3. 上述方案中，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、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚), 、硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
4. 上述方案中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硅酮母粒中的至少一种。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，将无机阻燃剂、氮磷阻燃剂与协效阻燃剂复合使用，可以起到多重的阻燃效果，无机阻燃剂氢氧化镁在受热分解后释放水蒸汽，可带走热量，并在聚合物表面形成氧化膜，氮磷系阻燃剂受热分解后，易放出氨气、氮气、深度氮氧化物、水蒸汽等不燃性气体，同时也会带走大部分的热量，降低聚合物的表面温度，三氧化二锑也有很强的阻燃效果，虽然无机阻燃剂与氮磷阻燃剂的阻燃性能很好，可以形成炭层隔绝空气与聚合物的接触，从而达到阻燃的效果，但是炭层并不致密，容易脱落，而协效阻燃剂纳米蒙脱土与气相法白炭黑的加入不但可以促进成炭，而且结成的炭层比较均匀致密，炭层比较坚固不易脱落，可以极大地保护聚合物本身，防止聚合物的延燃，达到良好的阻燃效果，可以稳定通过B类成束阻燃；再次，而少量石墨烯水溶液的加入，除了在促进成炭，提高阻燃性能方面有优势外，在耐热性及耐辐照性能方面都有优异的性能，核级电缆料配方通过添加少量的石墨烯水溶液能够大大改善材料的耐辐照性能，如可未添加石墨烯水溶液，试片在经过一定剂量的辐射后，机械性能的变化率超过50%，未能达到要求，而反映到电缆的结果就是，护套在经过一定剂量的辐射后会出现不同程度的开裂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1~4：一种核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，所述核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料由以下重量份组分组成，如表1所示：
表1
  实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 20份 25份 22份 24份
马来酸酐接枝聚烯烃 18份 12份 20份 15份
无机阻燃剂 160份 150份 160份 170份
协效阻燃剂 0份 3份 5份 5份
三聚氰胺尿酸盐 15份 20份 25份 20份
微胶囊化红磷 1份 2份 2份 2份
抗氧剂 4.5份 5份 6份 6份
紫外线吸收剂   1.5份 0.8份 1.8份 1.2份
石墨烯水溶液    0份 5份 8份 10份
交联敏化剂 2份 3份 2份 3份
润滑剂 4份 5份 6份 6份
所述的石墨烯水溶液是采用上海新池能源科技有限公司的浓度为1mg/ml的石墨烯水溶液；
所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯（VA%）质量百分数为20~40%；
所述的相容剂为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝的聚乙烯的至少一种；
所述紫外线吸收剂为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)苯并三唑中的至少一种。
实施例1中的无机阻燃剂为氢氧化镁，实施例2中的无机阻燃剂为三氧化二锑，实施例3中的无机阻燃剂为氢氧化镁和三氧化二锑中按照1：1形成的混合物，实施例4中的无机阻燃剂为纳米蒙脱土。 
实施例1中的协效阻燃剂为纳米蒙脱土，实施例2中的协效阻燃剂为气相法白炭黑，实施例3中的协效阻燃剂为纳米蒙脱土和气相法白炭黑中按照1：1形成的混合物，实施例4中的协效阻燃剂为纳米蒙脱土。 
上述抗氧剂为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚), 、硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
实施例1中润滑剂为聚乙烯蜡，实施例2中润滑剂为硅酮母粒，实施例3中润滑剂为硬脂酸锌，实施例4中润滑剂为硅酮母粒。
实施例1~4核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料的性能测试数据见表2：
表2
从表2中可以看出，机械性能、电性能、耐油性能及老化性能都能达到要求，而在阻燃性能方面，虽然都能通过成束B类阻燃，但是在实验过程中体现出来的现象表明，添加协效阻燃剂后的效果明显好于未添加的情况，炭层坚固，不易脱落，离火自熄，而在耐辐照性能方面，添加石墨烯水溶液前后的结果对比也很明显，机械性能的保留率有很大差异，电缆护套在未添加石墨烯水溶液的情况下会发生开裂，影响电缆的应用。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1. 一种核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，其特征在于：主要由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物             100份，
马来酸酐接枝聚烯烃               15~25份，
无机阻燃剂                       150~180份，
协效阻燃剂                       3~8份
三聚氰胺尿酸盐                   15~25份，
微胶囊化红磷                     1~3份，
抗氧剂                           2~6份，
紫外线吸收剂                     0.5~2份，
石墨烯水溶液                     5~10份
交联敏化剂                       1~5份，
润滑剂                           3~7份，
所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯（VA%）质量百分数为20~40%；
所述的马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝的聚乙烯的至少一种；
所述紫外线吸收剂为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)苯并三唑中的至少一种；
所述无机阻燃剂为氢氧化镁、三氧化二锑、纳米蒙脱土、气相法白炭黑中的至少一种；
所述协效阻燃剂为纳米蒙脱土、气相法白炭黑中的至少一种。
2. 根据权利要求1所述的核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，其特征在于：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、2-硫醇基苯并咪唑锌盐、4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
3. 根据权利要求1所述的核电1E级K3类电缆用无卤阻燃护套料，其特征在于：所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硅酮母粒中的至少一种。
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