CN106566059A - 耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于：所述低烟无卤阻燃护套料由以下重量份的组分组成：乙烯‑醋酸乙烯共聚物75~85份、马来酸酐接枝的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物7~12份、马来酸酐接枝的乙烯‑辛烯共聚物5~8份、马来酸酐接枝的聚乙烯3~5份、改性无机阻燃剂、三聚氰胺尿酸盐6~12份、微胶囊化红磷、2‑（2’‑羟基‑3’,5’‑二特戊基苯基）苯并三唑1.5~3份、2‑（2’‑羟基‑5’‑特辛基苯基）苯并三唑0.5~1份、氧化铅、抗氧剂、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三烯丙基异三聚氢酸酯和润滑剂。本发明具有良好的耐辐照性能、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

耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料
技术领域
本发明涉及高分子复合材料技术领域，尤其涉及一种耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料。
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%。
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耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，该耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料克服了现有护套料长期热老化、无卤阻燃性能不够理想、机械性能差等缺陷，具有良好的耐辐照性能、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。
为达到上述发明目的，本发明耐高压热塑性弹性体材料技术方案是：一种耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，所述低烟无卤阻燃护套料由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物 75~85份，
马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 7~12份，
马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物 5~8份，
马来酸酐接枝的聚乙烯 3~5份，
改性无机阻燃剂 150~180份，
三聚氰胺尿酸盐 6~12份，
微胶囊化红磷 2~4份，
2-（2’-羟基-3’,5’-二特戊基苯基）苯并三唑 1.5~3份，
2-（2’-羟基-5’-特辛基苯基）苯并三唑 0.5~1份，
氧化铅 2~5份，
抗氧剂 2~6份，
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 2~4份，
三烯丙基异三聚氢酸酯 1~2份，
润滑剂 1~5份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、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、马来酸酐接枝的聚乙烯份数和为100份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯酯（VA%）质量百分数为20~40%左右；
所述改性无机阻燃剂通过将无机阻燃剂与苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷放入高混机中高速混合，高混机温度设定为25℃，并充分混合均匀获得。
上述技术方案进一步改进的技术方案如下：
1. 上述方案中，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硅酮母粒中的至少一种。
2. 上述方案中，所述无机阻燃剂为氢氧化镁、三氧化二锑、纳米蒙脱土、气相法白炭黑和二氧化硅中的至少一种。
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）或者硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
4. 上述方案中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物采用VA%为33%的乙烯-醋酸乙烯共聚物，VA%为28%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和VA%为40%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合而成。
5. 上述方案中，通过以下步骤获得：将所述乙烯-醋酸乙烯共聚物75~85份、马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7~12份、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物5~8份、马来酸酐接枝的聚乙烯3~5份、改性无机阻燃剂150~180份、三聚氰胺尿酸盐6~12份、微胶囊化红磷2~4份、2-（2’-羟基-3’,5’-二特戊基苯基）苯并三唑1.5~3份、2-（2’-羟基-5’-特辛基苯基）苯并三唑0.5~1份、氧化铅2~5份、抗氧剂2~6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2~4份、三烯丙基异三聚氢酸酯1~2份和润滑剂1~5份放入双螺杆挤出机进行挤出造粒；在挤出造粒过程中双螺杆的温度段为：加料段115~125℃，输送段125~135℃，熔融段135~145℃，机头145~155℃。
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：
1. 本发明耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其配方中乙烯-醋酸乙烯共聚物75~85份、马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7~12份、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物5~8份、马来酸酐接枝的聚乙烯3~5份、2-（2’-羟基-3’,5’-二特戊基苯基）苯并三唑1.5~3份、2-（2’-羟基-5’-特辛基苯基）苯并三唑0.5~1份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2~4份、三烯丙基异三聚氢酸酯1~2，大大改善了耐油性能、电气性能及机械性能，满足三代核电60年的使用寿命；其次，通过在乙烯-醋酸乙烯共聚物75~85份、马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7~12份、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物5~8份、马来酸酐接枝的聚乙烯3~5份体系中添加微胶囊化红磷提高了护套料的阻燃性能并改善了发烟量较大的缺陷。
2. 本发明耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其改性无机阻燃剂通过将无机阻燃剂与苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷放入高混机中高速混合，高混机温度设定为25℃，并充分混合均匀获得，因为苯环具有环状结构电子云密集对射线具有散射和屏蔽作用，并且复配氧化铅这种高效的辐照屏蔽材料可以起到优秀的耐辐照性能，经测试可以通过钴源2700kGy的辐照试验；并且将无机阻燃剂、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，从而可以达到较好的阻燃效果。
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1~4：一种耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，所述低烟无卤阻燃护套料由以下重量份的组分组成，如表1所示：
表1
上述乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯酯（VA%）质量百分数为20~40%左右；
上述改性无机阻燃剂通过将无机阻燃剂与苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷放入高混机中高速混合，高混机温度设定为25℃，并充分混合均匀获得。
上述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硅酮母粒中的至少一种。
实施例1无机阻燃剂为氢氧化镁、纳米蒙脱土和气相法白炭黑，实施例2无机阻燃剂为氢氧化镁、纳米蒙脱土、二氧化硅，实施例3无机阻燃剂为氢氧化镁、纳米蒙脱土、气相法白炭黑和二氧化硅，实施例4无机阻燃剂为氢氧化镁、三氧化二锑、纳米蒙脱土、二氧化硅。
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）或者硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
上述乙烯-醋酸乙烯共聚物采用VA%为33%的三井杜邦的EV180的乙烯-醋酸乙烯共聚物，VA%为28%的阿科玛的EVA2803的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和VA%为40%美国杜邦EVA40L03的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合而成。
上述低烟无卤阻燃护套料通过以下步骤获得：将所述乙烯-醋酸乙烯共聚物75~85份、马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7~12份、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物5~8份、马来酸酐接枝的聚乙烯3~5份、改性无机阻燃剂150~180份、三聚氰胺尿酸盐6~12份、微胶囊化红磷2~4份、2-（2’-羟基-3’,5’-二特戊基苯基）苯并三唑1.5~3份、2-（2’-羟基-5’-特辛基苯基）苯并三唑0.5~1份、氧化铅2~5份、抗氧剂2~6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2~4份、三烯丙基异三聚氢酸酯1~2份和润滑剂1~5份放入双螺杆挤出机进行挤出造粒；在挤出造粒过程中双螺杆的温度段为：加料段115~125℃，输送段125~135℃，熔融段135~145℃，机头145~155℃。
本实施例1~4耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，测试性能结果如表2所示：
表2
采用本发明耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其大大改善了耐油性能、电气性能及机械性能，满足三代核电60年的使用寿命；其次，其改性无机阻燃剂通过将无机阻燃剂与苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷放入高混机中高速混合，高混机温度设定为25℃，并充分混合均匀获得，因为苯环具有环状结构电子云密集对射线具有散射和屏蔽作用，并且复配氧化铅这种高效的辐照屏蔽材料可以起到优秀的耐辐照性能，经测试可以通过钴源2700kGy的辐照试验；并且将无机阻燃剂、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，从而可以达到较好的阻燃效果。
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 (6)

1.一种耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于：所述低烟无卤阻燃护套料由以下重量份的组分组成：
乙烯-醋酸乙烯共聚物 75~85份，
马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 7~12份，
马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物 5~8份，
马来酸酐接枝的聚乙烯 3~5份，
改性无机阻燃剂 150~180份，
三聚氰胺尿酸盐 6~12份，
微胶囊化红磷 2~4份，
2-（2’-羟基-3’,5’-二特戊基苯基）苯并三唑 1.5~3份，
2-（2’-羟基-5’-特辛基苯基）苯并三唑 0.5~1份，
氧化铅 2~5份，
抗氧剂 2~6份，
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 2~4份，
三烯丙基异三聚氢酸酯 1~2份，
润滑剂 1~5份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物、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、马来酸酐接枝的聚乙烯份数和为100份；
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物为醋酸乙烯酯（VA%）质量百分数为20~40%左右；
所述改性无机阻燃剂通过将无机阻燃剂与苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷放入高混机中高速混合，高混机温度设定为25℃，并充分混合均匀获得。
2.根据权利要求1所述的耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，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。
3.根据权利要求1所述的耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于：所述无机阻燃剂为氢氧化镁、三氧化二锑、纳米蒙脱土、气相法白炭黑和二氧化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，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）或者硫代二丙酸双月桂酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯共聚物采用VA%为33%的乙烯-醋酸乙烯共聚物，VA%为28%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和VA%为40%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合而成。
6.根据权利要求1所述的耐辐照核级电缆用低烟无卤阻燃护套料，其特征在于：通过以下步骤获得：将所述乙烯-醋酸乙烯共聚物75~85份、马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物7~12份、马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物5~8份、马来酸酐接枝的聚乙烯3~5份、改性无机阻燃剂150~180份、三聚氰胺尿酸盐6~12份、微胶囊化红磷2~4份、2-（2’-羟基-3’,5’-二特戊基苯基）苯并三唑1.5~3份、2-（2’-羟基-5’-特辛基苯基）苯并三唑0.5~1份、氧化铅2~5份、抗氧剂2~6份、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯2~4份、三烯丙基异三聚氢酸酯1~2份和润滑剂1~5份放入双螺杆挤出机进行挤出造粒；在挤出造粒过程中双螺杆的温度段为：加料段115~125℃，输送段125~135℃，熔融段135~145℃，机头145~155℃。
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