CN106279940A - 高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆及制造方法 - Google Patents

高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆及制造方法，包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层；护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 60‑160份、乙烯15‑50份、丁烯15‑30份、相容剂3‑8份、阻燃剂20‑40份、交联剂2‑5份、抗氧剂3‑6份及无机填料1‑3份。本发明的第三代核电站核岛电缆采用高阻燃交联聚烯烃护套，赋予电缆优异的机械性能、耐老化性能、阻燃性能，而且添加了无机填料后使其耐磨损性能等得到了大大提升；此外，本发明的核岛电缆的制造方法条件温和容易实现，具有良好的市场前景。

Description

高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆及制造方法
技术领域
本发明涉及一种电缆，具体涉及一种高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆及制造方法；属于电力电缆技术领域。
背景技术
安全性是核电事业发展的前提，因此，未来的核电建设重点是采用更安全、更先进的第三代核电机组，与第一代和第二代相比，第三代核电机组可以较大幅度地简化系统，减少设备数量，从而提高安全性和经济性。
核电站的环境较为特殊，对运行设备的要求也很高，核电站用的核岛电缆主要应用于核反应堆厂房、核辅助厂房和汽轮机厂房，除了具有普通电缆的电气、机械特性外，还必须具有阻燃、耐腐蚀、耐辐射等优良性能，从而保证电缆的使用性能和使用寿命。
申请号为2005200724315的实用新型专利公开了一种核电站用核岛电缆，导体采用多根镀锡铜导体绞合结构，在导体上挤包由耐辐照乙丙橡皮绝缘材料构成并进行蒸汽交联的绝缘层，绝缘线芯绞合成缆，并在缆芯间隙填充由无尘岩棉绳构成的填充层，再绕包包带，在包带上挤包高阻燃隔氧层及耐辐照热固性橡皮外护层。从而提供了一种具有低烟、无卤、阻燃、耐辐射、耐LOCA及高绝缘性能的核电站用IE级K1类核岛电缆，能够降低核电站建设成本。但是，该电缆不能满足第三代核电站在更加严苛环境条件下的使用要求，有必要对第三代核电站用的核岛电缆进行开发以填补市场空白。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆及制造方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，所述填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层；所述护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 60-160份、乙烯15-50份、丁烯15-30份、相容剂3-8份、阻燃剂20-40份、交联剂2-5份、抗氧剂3-6份及无机填料1-3份。
优选地，前述线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层。
更优选地，前述填充层由阻水纱材料制成。
再优选地，前述乙烯与丁烯的总重量份为EVA重量份的1/2。
再优选地，前述阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm。
进一步优选地，前述相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，所述交联剂为氮丙啶交联剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
更进一步优选地，前述无机填料为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。
此外，本发明还公开了如前所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆的制造方法，包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 60-160份、乙烯15-50份、丁烯15-30份、相容剂3-8份、阻燃剂20-40份、交联剂2-5份、抗氧剂3-6份及无机填料1-3份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
具体地，前述步骤S1中，各原料的重量份如下：EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份、抗氧剂5份及无机填料2份。
本发明的有益之处在于：本发明的第三代核电站核岛电缆采用高阻燃交联聚烯烃护套，赋予电缆优异的机械性能、耐老化性能、阻燃性能，而且添加了无机填料后使其耐磨损性能得到了大大提升；此外，本发明的核岛电缆的制造方法条件温和容易实现，具有良好的市场前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明中无特殊说明，所有原料均为市购，纯度为化学纯或分析纯。
实施例1
本实施例的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，在填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层。线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层；填充层由阻水纱材料制成；乙烯与丁烯的总重量份为EVA重量份的1/2；阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm；相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，交联剂为氮丙啶交联剂，抗氧剂为抗氧剂1010；无机填料为纳米二氧化钛。
需要重点说明的是，护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 60份、乙烯15份、丁烯15份、相容剂3份、阻燃剂20份、交联剂2份、抗氧剂3份及无机填料1份。
制造方法包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 60份、乙烯15份、丁烯15份、相容剂3份、阻燃剂20份、交联剂2份、抗氧剂3份及无机填料1份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
实施例2
本实施例的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，在填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层。线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层；填充层由阻水纱材料制成；乙烯与丁烯的总重量份为EVA重量份的1/2；阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm；相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，交联剂为氮丙啶交联剂，抗氧剂为抗氧剂1010；无机填料为纳米二氧化硅。
需要重点说明的是，护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份、抗氧剂5份及无机填料2份。
制造方法包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份、抗氧剂5份及无机填料2份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
实施例3
本实施例的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，在填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层。线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层；填充层由阻水纱材料制成；乙烯与丁烯的总重量份为EVA重量份的1/2；阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm；相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，交联剂为氮丙啶交联剂，抗氧剂为抗氧剂1010；无机填料为纳米二氧化硅。
需要重点说明的是，护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 160份、乙烯50份、丁烯30份、相容剂8份、阻燃剂40份、交联剂5份、抗氧剂6份及无机填料3份。
制造方法包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 160份、乙烯50份、丁烯30份、相容剂8份、阻燃剂40份、交联剂5份、抗氧剂6份及无机填料3份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
对比例1
本对比例的电缆包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，在填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层。线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层；填充层由阻水纱材料制成；乙烯与丁烯的总重量份为EVA重量份的1/2；阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm；相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，交联剂为氮丙啶交联剂，抗氧剂为抗氧剂1010。
需要重点说明的是，护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份及抗氧剂5份。
制造方法包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份及抗氧剂5份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
对比例2
本对比例的电缆包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，在填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层。线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层；填充层由阻水纱材料制成；阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm；相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，交联剂为氮丙啶交联剂，抗氧剂为抗氧剂1010；无机填料为纳米二氧化硅。
需要重点说明的是，护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 100份、乙烯20份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份、抗氧剂5份及无机填料2份。
制造方法包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 100份、乙烯20份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份、抗氧剂5份及无机填料2份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
性能检测
测试方法和测试标准如下：
拉伸性能：拉伸强度及断裂伸长率根据JIS K6251进行测定。
耐热空气老化性：在140℃下处理200小时，然后测定强度保持率。
耐磨性：将各实施例中所制得的制品，在相同条件下固定于耐磨测试仪上进行刮磨，摩擦200次后，测试磨损率，即质量损失率。
阻燃性：按照GB/T 2406标准测定氧指数。
测试结果见表1：
表1 实施例1-3及对比例1-2的各性能测试结果
综上，本发明的第三代核电站核岛电缆采用高阻燃交联聚烯烃护套，赋予电缆优异的机械性能、耐老化性能、阻燃性能，而且添加了无机填料后使其耐磨损性能等得到了大大提升，而聚烯烃的组分选择对于护套的性能也是至关重要的；此外，本发明的核岛电缆的制造方法条件温和容易实现，具有良好的市场前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，包括三根线芯以及填充于线芯周围的填充层，所述填充层外依次包覆有阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及护套层；所述护套层为高阻燃交联聚烯烃护套，包括如下重量份的各组分：EVA 60-160份、乙烯15-50份、丁烯15-30份、相容剂3-8份、阻燃剂20-40份、交联剂2-5份、抗氧剂3-6份及无机填料1-3份。
2.根据权利要求1所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，所述线芯包括导体缆芯和包覆于导体外的绝缘层。
3.根据权利要求1所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，所述填充层由阻水纱材料制成。
4.根据权利要求1所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，所述乙烯与丁烯的总重量份为EVA重量份的1/2。
5.根据权利要求1所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，所述阻燃剂为氮磷阻燃剂，阻燃剂的平均粒径为10-20nm。
6.根据权利要求1所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶，所述交联剂为氮丙啶交联剂，所述抗氧剂为抗氧剂1010。
7.根据权利要求1所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆，其特征在于，所述无机填料为纳米二氧化钛或纳米二氧化硅。
8.如权利要求1-7任一项所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、制备护套层材料：按重量份，将EVA 60-160份、乙烯15-50份、丁烯15-30份、相容剂3-8份、阻燃剂20-40份、交联剂2-5份、抗氧剂3-6份及无机填料1-3份混合均匀后，于150-180℃下真空注塑至模具中，真空下保温3-8h后，再经双螺杆挤出机挤出造粒，得到护套层材料，待用；
S2、将导体缆芯拉挤成型，然后在导体缆芯上包覆绝缘层，制得线芯；
S3、在线芯周围设置填充层，以使相邻线芯彼此隔离并全部被填充层包裹；
S4、在填充层外依次包覆阻水带绕包层、阻燃层、隔氧层及步骤S1制备的护套层。
9.根据权利要求8所述的高阻燃交联聚烯烃护套第三代核电站核岛电缆的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中，各原料的重量份如下：EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容剂5份、阻燃剂30份、交联剂4份、抗氧剂5份及无机填料2份。
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