CN106279954A - 一种核电站用热缩管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电站用热缩管及其制备方法。具体而言，本发明的核电站用1E级K1类热缩管包含以重量份计的下列组分：烯烃‑丙烯酸酯共聚物50~80份、硅橡胶10~30份、二氧化锡0.5~3份、硼砂0.5~3份、三聚氰胺系阻燃剂3~8份、纳米活性碳酸钙0.5~5份、润滑剂0.5~5份和抗氧化剂0.5~5份。本发明的核电站用1E级K1类热缩管能够满足核电站用热缩管要求；不含汞、镉、六价铬等危害性物质，满足欧盟RoHS指令要求；不含卤素及红磷，燃烧后不会产生有毒物质，对环境和人体无害；具有很好的耐热性、绝缘性、阻燃性以及较为理想的机械强度。

Description

一种核电站用热缩管及其制备方法
技术领域
本发明属于热缩管技术领域，涉及一种核电站用热缩管及其制备方法。
背景技术
核能具有绿色、高效、可规模化生产等优势，发展核电是应对气候变化的重要选择，中国发展核电不仅能够解决电力供应问题，而且能够调整能源结构，减少碳排放。
核电站用1E级K1类热缩管用于核岛内电线电缆的终端连接，不但要在正常环境条件下对电线电缆起密封和绝缘保护作用，而且还要求适用于地震荷载、事故环境以及事故后。1E级是反应堆和核电站内电气系统和设备的安全级别，这些系统和设备是完成反应堆紧急停堆、安全壳隔离、堆芯应急冷却、反应堆和反应堆厂房的余热排出以及防止放射性物质向周围环境中大量排放等功能所必需的部件。K1类热缩管安装在安全壳内，其能够在正常环境条件下、地震荷载下、事故环境下和事故后完成规定功能。
核电站用1E级K1类热缩管需要同时满足下列条件方可使用：阻燃性需通过VW-1，拉伸强度最小值为9 MPa，断裂伸长率最小值为250%；175℃热老化230小时以后，拉伸强度最小值为7 MPa，断裂伸长率最小值为100%；175℃热老化230小时，750 kGy剂量辐射以后，拉伸强度最小值为5.5 MPa，断裂伸长率最小值为50%；175℃热老化230小时，2400 kGy剂量辐射以后，交流2500 V外加电压60秒内不击穿。然而，市场上还没有出现能够满足上述要求的热缩管，因此亟需开发一种能够满足相关要求的核电站用热缩管。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于提供一种核电站用1E级K1类热缩管及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种核电站用1E级K1类热缩管，其包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物50~80份、硅橡胶10~30份、二氧化锡0.5~3份、硼砂0.5~3份、三聚氰胺系阻燃剂3~8份、纳米活性碳酸钙0.5~5份、润滑剂0.5~5份和抗氧化剂0.5~5份；其中：所述硅橡胶具有如式（I）所示的结构通式：
；
其中：n:(m+n+o)=5~15:100，o:(m+n+o)=10~30:100。
优选的，所述核电站用1E级K1类热缩管包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物55~75份、硅橡胶15~25份、二氧化锡1~2.5份、硼砂1~2.5份、三聚氰胺系阻燃剂4~7份、纳米活性碳酸钙1~4份、润滑剂1~4份和抗氧化剂1~4份。
更优选的，所述核电站用1E级K1类热缩管包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物60~70份、硅橡胶18~22份、二氧化锡1.5~2份、硼砂1.5~2份、三聚氰胺系阻燃剂5~6份、纳米活性碳酸钙2~3份、润滑剂2~3份和抗氧化剂2~3份。
最优选的，所述核电站用1E级K1类热缩管包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物65份、硅橡胶20份、二氧化锡2份、硼砂2份、三聚氰胺系阻燃剂5份、纳米活性碳酸钙2份、润滑剂2份和抗氧化剂2份。
优选的，所述烯烃-丙烯酸酯共聚物选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（EMA）、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物（EEA）、乙烯-丙烯酸丙酯共聚物（EPA）、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）中的任意一种或其任意比例的混合物，优选乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
优选的，所述三聚氰胺系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐中的任意一种或其任意比例的混合物，优选三聚氰胺。
优选的，所述纳米活性碳酸钙的粒度为25~100 nm，优选30~50 nm。
优选的，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的任意一种或其任意比例的混合物，优选硬脂酸镁。
优选的，所述抗氧化剂选自丁基羟基茴香醚（BHA）、二丁基羟基甲苯（BHT）、叔丁基对苯二酚（TBHQ）中的任意一种或其任意比例的混合物，优选二丁基羟基甲苯。
一种核电站用1E级K1类热缩管的制备方法，其包括如下步骤：
（1）按照重量份称量原料，并混合均匀，得到预混料；
（2）将步骤（1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
（3）将步骤（2）中获得的管材于150~170 kGy辐射交联，加热扩展2~4倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
与现有技术相比，采用上述技术方案的本发明具有如下优点：
（1）硅橡胶材料具有优良的耐热老化、抗腐蚀等特性，但是热缩性能较差，需要配合烯烃-丙烯酸酯共聚物材料，二者共用可以发挥互补效果；
（2）二氧化锡配合硼砂使用能够使所得热缩管具备优良的抗辐射功能，适合于在核电站等场所使用；
（3）本发明的核电站用1E级K1类热缩管具有很好的耐热性、绝缘性、阻燃性以及较为理想的机械强度。
具体实施方式
下面实施例将进一步举例说明本发明。这些实施例仅用于说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1：核电站用1E级K1类热缩管的生产。
（1）称量乙烯-丙烯酸甲酯共聚物50 kg、甲基丙烯基2,6-二甲基苯基硅橡胶（其中丙烯基的摩尔分数为5%，2,6-二甲基苯基的摩尔分数为10%）10 kg、二氧化锡0.5 kg、硼砂0.5 kg、三聚氰胺3 kg、纳米活性碳酸钙（粒度为25 nm）0.5 kg、硬脂酸镁0.5 kg和二丁基羟基甲苯0.5 kg，并混合均匀，得到预混料；
（2）将步骤（1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
（3）将步骤（2）中获得的管材于150 kGy辐射交联，加热扩展2倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
实施例2：核电站用1E级K1类热缩管的生产。
（1）称量乙烯-丙烯酸甲酯共聚物80 kg、甲基丙烯基2,6-二甲基苯基硅橡胶（其中丙烯基的摩尔分数为15%，2,6-二甲基苯基的摩尔分数为30%）30 kg、二氧化锡3 kg、硼砂3kg、三聚氰胺8 kg、纳米活性碳酸钙（粒度为100 nm）5 kg、硬脂酸镁5 kg和二丁基羟基甲苯5 kg，并混合均匀，得到预混料；
（2）将步骤（1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
（3）将步骤（2）中获得的管材于170 kGy辐射交联，加热扩展2倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
实施例3：核电站用1E级K1类热缩管的生产。
（1）称量乙烯-丙烯酸甲酯共聚物55 kg、甲基丙烯基2,6-二甲基苯基硅橡胶（其中丙烯基的摩尔分数为5%，2,6-二甲基苯基的摩尔分数为10%）15 kg、二氧化锡1 kg、硼砂1kg、三聚氰胺4 kg、纳米活性碳酸钙（粒度为30 nm）1 kg、硬脂酸镁1 kg和二丁基羟基甲苯1kg，并混合均匀，得到预混料；
（2）将步骤（1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
（3）将步骤（2）中获得的管材于150 kGy辐射交联，加热扩展4倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
实施例4：核电站用1E级K1类热缩管的生产。
（1）称量乙烯-丙烯酸甲酯共聚物60 kg、甲基丙烯基2,6-二甲基苯基硅橡胶（其中丙烯基的摩尔分数为15%，2,6-二甲基苯基的摩尔分数为30%）18 kg、二氧化锡2 kg、硼砂2kg、三聚氰胺5 kg、纳米活性碳酸钙（粒度为50 nm）2 kg、硬脂酸镁2 kg和二丁基羟基甲苯2kg，并混合均匀，得到预混料；
（2）将步骤（1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
（3）将步骤（2）中获得的管材于170 kGy辐射交联，加热扩展2倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
实施例5：核电站用1E级K1类热缩管的生产。
（1）称量乙烯-丙烯酸甲酯共聚物65 kg、甲基丙烯基2,6-二甲基苯基硅橡胶（其中丙烯基的摩尔分数为10%，2,6-二甲基苯基的摩尔分数为20%）20 kg、二氧化锡2 kg、硼砂2kg、三聚氰胺5 kg、纳米活性碳酸钙（粒度为40 nm）2 kg、硬脂酸镁2 kg和二丁基羟基甲苯2kg，并混合均匀，得到预混料；
（2）将步骤（1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
（3）将步骤（2）中获得的管材于150 kGy辐射交联，加热扩展2倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
实施例6：核电站用1E级K1类热缩管性能测试。
将实施例1至5中获得的核电站用1E级K1类热缩管进行性能测试，其结果如表1所示。
表1. 核电站用1E级K1类热缩管性能测试
由上表可知，本发明的核电站用1E级K1类热缩管产品能够满足核电站用热缩管要求；不含汞、镉、六价铬等危害性物质，满足欧盟RoHS指令要求；不含卤素及红磷，燃烧后不会产生有毒物质，对环境和人体无害；具有很好的耐热性、绝缘性、阻燃性以及较为理想的机械强度。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式；相反，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围旨在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种核电站用1E级K1类热缩管，其包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物50~80份、硅橡胶10~30份、二氧化锡0.5~3份、硼砂0.5~3份、三聚氰胺系阻燃剂3~8份、纳米活性碳酸钙0.5~5份、润滑剂0.5~5份和抗氧化剂0.5~5份；其中：所述硅橡胶具有如式（I）所示的结构通式：
；
其中：n:(m+n+o)=5~15:100，o:(m+n+o)=10~30:100。
2.根据权利要求1所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，其包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物55~75份、硅橡胶15~25份、二氧化锡1~2.5份、硼砂1~2.5份、三聚氰胺系阻燃剂4~7份、纳米活性碳酸钙1~4份、润滑剂1~4份和抗氧化剂1~4份。
3.根据权利要求1所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，其包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物60~70份、硅橡胶18~22份、二氧化锡1.5~2份、硼砂1.5~2份、三聚氰胺系阻燃剂5~6份、纳米活性碳酸钙2~3份、润滑剂2~3份和抗氧化剂2~3份。
4.根据权利要求1所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，其包含以重量份计的下列组分：烯烃-丙烯酸酯共聚物65份、硅橡胶20份、二氧化锡2份、硼砂2份、三聚氰胺系阻燃剂5份、纳米活性碳酸钙2份、润滑剂2份和抗氧化剂2份。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，所述烯烃-丙烯酸酯共聚物选自乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的任意一种或其任意比例的混合物。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，所述三聚氰胺系阻燃剂选自三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐、三聚氰胺焦磷酸盐、三聚氰胺聚磷酸盐中的任意一种或其任意比例的混合物。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，所述纳米活性碳酸钙的粒度为25~100 nm。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，所述润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的任意一种或其任意比例的混合物。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的核电站用1E级K1类热缩管，其特征在于，所述抗氧化剂选自丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚中的任意一种或其任意比例的混合物。
10.一种根据权利要求1至9中任一项所述的核电站用1E级K1类热缩管的制备方法，其包括如下步骤：
1）按照重量份称量原料，并混合均匀，得到预混料；
2）将步骤1）中获得的预混料在配备密炼机的双螺杆挤出机上混炼造粒，并在单螺旋挤出机上挤出，得到管材；
3）将步骤2）中获得的管材于150~170 kGy辐射交联，加热扩展2~4倍，并骤冷成型，得到核电站用1E级K1类热缩管。
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