CN109593262A - 一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法，属于电缆技术领域。包括以下重量份的各组分：辐射接枝马来酸酐的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、乙烯‑辛烯共聚物、超低密度聚乙烯、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙和/或氧化锌、复合抗氧剂、抗辐照剂、润滑剂。本发明制备的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料具有高耐辐照性能(γ射线、≥2000kGy)，遇高温着火后经过瓷化转变成坚硬的陶瓷化保护层，采用该电缆料制备的电线电缆可应用于核电、航空航天等需要耐辐照场合。

Description

一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法，属于电缆技术领域。
背景技术
随着经济高速发展及生活水平的不断提高，人类对安全意识全方位提升，对用电安全日趋严酷。由于耐火电缆在燃烧状态下能在合理的时间段内保障应急设施、设备继续维持一定的运行时间，在火灾被困人员的逃生，消防人员施救赢得了宝贵时间。在这种情况下，陶瓷化高分子复合材料(硅橡胶、聚烯烃)防火电缆应运而生。
同时，目前我国大力发展核电技术及大飞机项目，核电机组数量排在美国、法国、日本之后，位列全球第四，在建核电机组连续多年排名世界第一。而我国C919等客机已完成试飞，C919订单已超千架。核电电缆及航空导线已成为目前电缆行业研发方向。
在现有文献中，已有大量陶瓷化聚烯烃材料的报道，如发明专利申请公开号为CN1063336563A名称为“一种陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法”，公开了如下配方(按重量份)：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40～60份；乙烯-辛烯共聚物10～30份；线性低密度聚乙烯15～25份；接枝料5～10份；瓷化粉50～70份；玻璃粉10～25份；无卤阻燃剂60～100份；无机填料20～40份；润滑剂2～8份；抗氧剂0.5～2份；采用此配方材料生产的耐火电缆可通过标准GB/T19216.21-2003中瓷化性能试验和BS6387CWZ等级的那火试验双标准要求，又可获得优异的阻燃性能低烟性能，可满足A类燃烧和60％及以上透光率的试验要求。但这些陶瓷化聚烯烃电缆料都没有涉及到材料高耐辐照性能。
发明内容
为了解决现有陶瓷化聚烯烃电缆料缺少高耐辐照性能，填补陶瓷化聚烯烃电缆料在核电技术及航天、航空中的应用，本发明提供了一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，包括以下重量份的各组分：
进一步地，所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯含量为14～40％，熔融指数为2～6g/min。
进一步地，所述的无机阻燃剂为氢氧化镁和/或氢氧化铝。
进一步地，当无机阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝时，氢氧化镁和氢氧化铝的重量比为1:1.5～1。
进一步地，所述的聚磷腈阻燃剂为六苯氧基环三磷腈和/或苯氧基聚磷腈。
进一步地，当聚磷腈阻燃剂为六苯氧基环三磷腈和苯氧基聚磷腈时，六苯氧基环三磷腈和苯氧基聚磷腈的重量比为3～8:0.5～5。
进一步地，所述的复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂，主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂的重量比为0.5:0.5～1:1～2。
进一步地，所述的主抗氧剂为季戊四醇酯和/或β-(3,5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯。
进一步地，所述的辅助抗氧剂为硫酯类抗氧剂；优选地，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯和/或硫代二丙酸双十八酯。
进一步地，所述的紫外线吸收剂为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、2-(2'-羟基-3',5'-双(a、a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的一种或几种；优选地，所述的紫外线吸收剂为2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑。
进一步地，所述的抗辐照剂为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶。
进一步地，当抗辐照剂为高苯基硅橡胶和苯撑硅橡胶时，高苯基硅橡胶和苯撑硅橡胶的重量比为1:0.5～1.5。
进一步地，所述的润滑剂为硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、硅酮母料中的一种或几种，优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钡。
进一步地，当润滑剂为硬质酸盐和硅酮母料时，硬脂酸盐和硅酮母料的重量比为1:1.5～1。
一种如上述所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，将辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、超低密度聚乙烯、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙和/或氧化锌、复合抗氧剂、润滑剂放入密炼机中混炼，熔融后至130℃混炼5～10min，加入抗辐照剂，在130～150℃混炼5～10min，然后提升至双阶双螺杆挤出机，在120～150℃风冷挤出造粒。
本发明的积极效果在于：
本发明制备的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料具有高耐辐照性能(γ射线、≥2000kGy)，遇高温着火后经过瓷化转变成坚硬的陶瓷化保护层，采用该电缆料制备的电线电缆可应用于核电、航空航天等需要耐辐照场合。
具体实施方式
以下通过实施例，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
制备方法：
将聚合物EVA-g-MAH、EVA(VA＝28％)、POE、VLDPE、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙、复合抗氧剂、润滑剂放入密炼机中混炼，熔融后至130℃左右混炼5min，然后加入抗辐照剂，在130～150℃温度范围内混炼5～10min，然后提升至双阶双螺杆挤出机，在120～150℃温度范围内风冷挤出造粒，即可。
实施例2：
制备方法：
将聚合物EVA-g-MAH、EVA(VA＝28％)、POE、VLDPE、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙、复合抗氧剂、润滑剂放入密炼机中混炼，熔融后至130℃左右混炼5min，然后加入抗辐照剂，在130～150℃温度范围内混炼5～10min，然后提升至双阶双螺杆挤出机，在120～150℃温度范围内风冷挤出造粒，即可。
实施例3：
制备方法：
将聚合物EVA-g-MAH、EVA(VA＝28％)、POE、VLDPE、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙、复合抗氧剂、润滑剂放入密炼机中混炼，熔融后至130℃左右混炼5min，然后加入抗辐照剂，在130～150℃温度范围内混炼5～10min，然后提升至双阶双螺杆挤出机，在120～150℃温度范围内风冷挤出造粒，即可。
实施例4：
制备方法：
将聚合物EVA-g-MAH、EVA(VA＝28％)、POE、VLDPE、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙、复合抗氧剂、润滑剂放入密炼机中混炼，熔融后至130℃左右混炼5min，然后加入抗辐照剂，在130～150℃温度范围内混炼5～10min，然后提升至双阶双螺杆挤出机，在120～150℃温度范围内风冷挤出造粒，即可。
由实施例1-4得到的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，经过试验测试，具有性能指标如表1所示：
表1耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料性能
由实施例1-4得到的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，在2.5mm2的铜芯上挤出约0.8mm厚的绝缘电线，按照国标GB/T 19216.21-2003进行线路完整性耐火试验，试验结果如下表2所示：
表2耐辐照陶瓷化聚烯烃电线耐火试验
由实施例1-4得到的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，在4mm2的铜芯上挤出约0.8mm厚的绝缘电线，在60Co源γ射线(总剂量：2000kGy剂量率：≤10kGy/h)耐辐照试验，按照GB/T3048-2007要求进行耐电压测试，试验结果如下表3所示：
表3耐辐照陶瓷化聚烯烃电线耐电压试验
通过将本发明的实施例1-4制备的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料及其制得的绝缘电线性能进行比较可以得出如下结果：
(1)实施例1与实施例2比较，成分相同，实施例2中的EVA(VA＝28％)较实施例1中的EVA(VA＝28％)增加了5kg，实施例2中的VLDLE较实施例1中的VLDLE减少了5kg，其性能结果为，实施例2制备的电缆料较实施例1制备的电缆料抗张强度低0.67MPa，断裂伸长率高16％，其他性能基本相同，由此可以得出，VLDLE的强度比EVA(VA＝28％)的强度高，但伸长率略低，可根据性能需要调整EVA(VA＝28％)与VLDLE的配比。
(2)实施例2与实施例3比较，成分相同，实施例3中UV紫外线比实施例2中多0.5kg(增加1倍)，实施例3耐辐照性能明显比实施例2要好，具体到性能经过耐辐照后，实施例2制备的绝缘电线只能耐2500V/1min电压，而实施例3制备的电线可耐2500V/5min电压，UV328抗紫外线中含有苯并三唑，可吸收大量γ射线，但价格较高，配方成本也提高。
(3)实施例3与实施例4配方，配方成分保持一致，实施例4中抗辐照剂高苯基硅橡胶(苯基含量40％)与苯撑硅橡胶(苯撑含量为60％)与实施例3中添加量互换，实施例4耐辐照性能比实施例3略好，实施例3与实施例4制备的绝缘电线均可以通过耐辐照后耐2500V/5min电压。
(4)实施例1-4制备的绝缘电线燃烧后膨胀碳层紧固，均可以通过耐火试验。

Claims (9)

1.一种耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：
2.根据权利要求1所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯酯含量为14～40％，熔融指数为2～6g/min。
3.根据权利要求1所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的无机阻燃剂为氢氧化镁和/或氢氧化铝；当无机阻燃剂为氢氧化镁和氢氧化铝时，氢氧化镁和氢氧化铝的重量比为1:1.5～1。
4.根据权利要求1所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的聚磷腈阻燃剂为六苯氧基环三磷腈和/或苯氧基聚磷腈；当聚磷腈阻燃剂为六苯氧基环三磷腈和苯氧基聚磷腈时，六苯氧基环三磷腈和苯氧基聚磷腈的重量比为3～8:0.5～5。
5.根据权利要求1所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的复合抗氧剂包括主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂，主抗氧剂、辅助抗氧剂和紫外线吸收剂的重量比为0.5:0.5～1:1～2；所述的主抗氧剂为季戊四醇酯和/或β-(3,5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯，所述的辅助抗氧剂为硫酯类抗氧剂，所述的紫外线吸收剂为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、2-(2'-羟基-3',5'-双(a、a-二甲基苄基)苯基)苯并三唑中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的辅助抗氧剂为硫代二丙酸二月桂酯和/或硫代二丙酸双十八酯，所述的紫外线吸收剂为2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑。
7.根据权利要求1所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的抗辐照剂为高苯基硅橡胶和/或苯撑硅橡胶；当抗辐照剂为高苯基硅橡胶和苯撑硅橡胶时，高苯基硅橡胶和苯撑硅橡胶的重量比为1:0.5～1.5。
8.根据权利要求1所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料，其特征在于，所述的润滑剂为硬脂酸盐、乙撑双硬脂酸酰胺、硅酮母料中的一种或几种，优选地，所述硬脂酸盐为硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸钡；当润滑剂为硬质酸盐和硅酮母料时，硬脂酸盐和硅酮母料的重量比为1:1.5～1。
9.一种如权利要求1-8任意一项所述的耐辐照陶瓷化聚烯烃电缆料的制备方法，其特征在于，将辐射接枝马来酸酐的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、超低密度聚乙烯、无机阻燃剂、聚磷腈阻燃剂、云母粉、陶瓷粉、玻璃粉、氧化钙和/或氧化锌、复合抗氧剂、润滑剂放入密炼机中混炼，熔融后至130℃混炼5～10min，加入抗辐照剂，在130～150℃混炼5～10min，然后提升至双阶双螺杆挤出机，在120～150℃风冷挤出造粒。
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李建喜: ""LDPE基核用电缆含磷阻燃体系的制备及性能研究"", 《工程科技II辑》 *

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