CN115895078A - 一种核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料 - Google Patents
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Abstract
一种核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其原料包括：基料100份，抗氧剂2～10份，抗铜剂1～5份，光稳定剂2～10份，润滑剂1～2份，交联敏化剂1～5份，所述份数为重量份数。本发明通过特定组成的复合抗氧剂、复合抗铜剂等原料复配，得到了高寿命、抗铜害、抗辐射的核环境用电缆绝缘料，本绝缘料同时机械性能、绝缘性能优异；制备方法简单、易操作等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，属于电缆材料技术领域。
背景技术
核电缆要求电缆绝缘料必须具有优良的长期热老化性能和耐辐照性能，3代核电要求核电缆绝缘料90℃热寿命超过60年，核电缆绝缘料经γ射线长期辐照后，仍具有优良的电气绝缘性能和机械性能。而绝缘材料与铜导体直接接触，导致绝缘材料老化速度明显加快，缩短电缆使用寿命。尤其是核电缆中，由于其使用条件较为苛刻，绝缘材料的老化速度更快。
发明内容
本发明提供一种核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，本发明所得绝缘材料具有优异的机械性能、电气绝缘性能、抗老化性能、抗铜性能和耐辐照性能。
本发明所采用的技术方案如下：
一种核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其原料包括如下组分：基料100份、抗氧剂2～10份、抗铜剂1～5份，光稳定剂2～10份，润滑剂1～2份、交联敏化剂1～5份，所述份数为重量份数。
其中所述的基料为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的一种或多种混合,所述的基料由以下重量份的成份组成：
低密度聚乙烯：20～80份；
线性低密度聚乙烯：10～30份；
乙烯-醋酸乙烯共聚物：10～30份；
乙烯-丙烯酸丁酯共聚物：0～30份。
所述的抗氧剂为主抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺中的一种与辅助抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯、三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯的混合，主抗氧剂与辅助抗氧剂的重量比为3：1～1：6；
所述的抗铜剂为金属钝化剂N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、苯丙三氮唑的一种或两种种混合；
所述的光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、光稳定剂{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[2，2，6，6-四甲基-哌啶基]}的一种或多种混合；
所述的润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸锌的一种或多种混合；
所述的交联敏化剂为三烯丙基异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种。
在核环境下，绝缘料的老化除了与氧有关，还与射线有关。所以，本绝缘料在聚烯烃材料中添加抗氧剂和光稳定剂能有效的抑制核环境下γ射线的破坏作用。本发明的绝缘料在经过410KGY/70℃60Co-γ射线辐照后20℃体积电阻率仍可达到1×1015Ω·cm，仍具有良好的电气绝缘性能。通过加入抗氧剂，在热、氧环境下，聚合物的降解反应速率明显减小，本绝缘料采用多种抗氧剂复配使用，明显提高抗氧效率，通过阿累尼乌斯公式推算，材料90℃使用寿命可达60年以上。与铜导体直接接触也是加速材料老化的重要因素，所以本绝缘料的抗铜剂能抑制金属离子催化老化作用，减缓聚烯烃材料老化。三烯丙基异氰尿酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯作为交联敏化剂，可以提高交联反应速度，提高交联度。
本发明的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料挤出制成核电站电缆绝缘层后，该绝缘层可通过电子加速器辐照交联，辐照交联作为一种高效率、低能耗、无污染的交联方法，制备出的产品具有不熔，不溶、耐热等特性，与化学交联以及硅烷交联相比，还具有制品性能水平高，材料适用范围宽、容易满足特殊使用要求等优点。
作为优选，该核电缆用聚烯烃绝缘料包括以下重量份的组分：
基料100份； 抗氧剂2～8份；
抗铜剂1～4份； 光稳定剂2～8份；
润滑剂1～2份； 交联敏化剂1～4份。
上述重量份的组分是发明绝缘料组分的进一步优化和限制，通过该组分制成的绝缘料耐长期热老化、耐辐照、电气性能、抗铜害性能更好。
在上述核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料中还包括重量份1～2份的润滑剂，本绝缘料采用特定含量的润滑剂为聚乙烯蜡，润滑剂能明显改善材料挤出加工性能，减少熔体破裂、模口析料等现象发生，绝缘挤出表面光滑细腻。
在上述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料中，为了克服多种助剂对绝缘料的负面影响，提高绝缘料的力学性能、电性能以及绝缘料产品的稳定性，所述的基料由以下重量份的成分组成：低密度聚乙烯：20～80份；线性低密度聚乙烯：10～30份；乙烯-醋酸乙烯共聚物：10～30份；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物：0～30份。低密度聚乙烯具有良好的电气绝缘性能，线性低密度聚乙烯能改善材料的挤出拉伸性能，提高挤出稳定性，乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物是抗氧剂、光稳定剂、抗铜剂良好的“载体”，能明显减少这些组分析出，提高材料使用寿命。
在上述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料中，为了进一步促进抗氧剂与其他物料组分的协同促进，进而更好地提升核环境下的耐老化性能，所述的抗氧剂由以下重量份的成分组成：抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：1～2份，4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺：1～2份，抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯1～4份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯1～4份；
在上述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料中，为了进一步提高耐老化性，及对铜导体金属的防护作用，所述的抗铜剂由以下重量份的成分组成：金属钝化剂N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼：0.5～2份、苯丙三氮唑：0.5～2份。
在上述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料中，为了进一步提高绝缘料的耐老化性，抑制核环境下γ射线的破坏作用，所述的光稳定剂由以下重量份的成分组成：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：0.5～2份、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯：0.5～2份、光稳定剂聚{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[2，2，6，6-四甲基-哌啶基]}：0.5～2份。
本绝缘料优选润滑剂是聚乙烯蜡：0.5～2份，该含量聚乙烯蜡改善绝缘料挤出加工性能，还可降低聚乙烯蜡对配方体系的负面影响。优选交联敏化剂中：三烯丙基异氰尿酸酯：0.5～2份；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：0.5～2份，可进一步提高反应效率。
综上所述，本发明具有以下特点：
本发明采用聚烯烃材料作为基料，并且加入适量的抗氧剂、抗铜剂、光稳定剂，制备的核电站用辐照交联聚烯烃绝缘料具有良好的电气绝缘性能、耐长期热老化性能、耐辐照性能和抗铜性能。
本发明通过特定组成的复合抗氧剂、复合抗铜剂等其他原料复配，得到了高寿命、抗铜害、抗辐射的核环境用电缆绝缘料，本绝缘料同时机械性能、绝缘性能优异；制备方法简单、易操作等优点。
本发明的绝缘料交联方式材料辐照交联，生产工艺稳定，性能优良。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
本实施例中：
低密度聚乙烯(扬子石化2220H)；
线性低密度聚乙烯(SABIC320NT)；
乙烯-醋酸乙烯共聚物(扬子巴斯夫5110J)；
乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(莱普索尔1770)；
四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(巴斯夫抗氧剂1010)；
4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺(科聚亚防老剂445)；
硫代二丙酸双月桂酯(巴斯夫抗氧剂FL800)；
三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯(巴斯夫抗氧剂168)；
金属钝化剂N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼(巴斯夫抗氧剂1024)；
苯丙三氮唑(中北化工抗铜剂ZB-610)；
2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(巴斯夫光稳定剂531)；
双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯(巴斯夫光稳定剂770)；
聚{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[2，2，6，6-四甲基-哌啶基]}(巴斯夫光稳定剂2020)；
聚乙烯蜡(可赛成功)；
三烯丙基异氰尿酸酯(民合交联敏化剂TAIC)；
三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(民合交联敏化剂TMPTMA)；
实施例1
基料100份、抗氧剂8份、抗铜剂4份，光稳定剂4份，润滑剂2份、交联敏化剂5份，所述份数为重量份数。
本核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料的制备方法如下：将基料、抗氧剂、抗铜剂、光稳定剂、润滑剂、交联敏化剂放入搅拌机中充分混合10分钟后，放入往复机挤出造粒机(BUSS)挤出造粒，水冷吹干后制成本核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料。
基料由以下重量份的成分组成：低密度聚乙烯：80份；线性低密度聚乙烯：10份；乙烯-醋酸乙烯共聚物：10份；抗氧剂由以下重量份的成分组成：抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：2份，抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯4份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯2份；光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：4份；抗铜剂为N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼4份，润滑剂为聚乙烯蜡2份，交联敏化剂为三烯丙基异氰尿酸酯5份。
核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料经检测各项指标如表1所示。
实施例2
基料100份、抗氧剂6份、抗铜剂3份，光稳定剂3份，润滑剂1份、交联敏化剂3份，所述份数为重量份数。
基料由以下重量份的成分组成：低密度聚乙烯：60份；线性低密度聚乙烯：30份；乙烯-醋酸乙烯共聚物：10份；抗氧剂由以下重量份的成分组成：抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：1份，4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺1份，硫代二丙酸双月桂酯2份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯2份；光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：3份；抗铜剂剂为N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼2份，苯丙三氮唑1份；润滑剂为聚乙烯蜡1份，交联敏化剂为三烯丙基异氰尿酸酯3份。
核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料的制备方法参照实施例1，经检测各项指标如表1所示。
实施例3
基料100份、抗氧剂4份、抗铜剂2份，光稳定剂3份，润滑剂1份、交联敏化剂2份，所述份数为重量份数。
基料由以下重量份的成分组成：低密度聚乙烯：20份；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物：80份；抗氧剂由以下重量份的成分组成：抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：1份，4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺：1份，抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯1份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯1份；；光稳定剂为：2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：1份、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯：1份、聚{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[2，2，6，6-四甲基-哌啶基]}：1份。；抗铜剂剂为N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼1份，苯丙三氮唑1份；润滑剂为聚乙烯蜡1份，交联敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯3份。
对比例1
基料100份、抗氧剂8份、抗铜剂4份，光稳定剂4份，润滑剂2份、交联敏化剂5份，所述份数为重量份数。
本核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料的制备方法如下：将基料、抗氧剂、抗铜剂、光稳定剂、润滑剂、交联敏化剂放入搅拌机中充分混合10分钟后，放入往复机挤出造粒机(BUSS)挤出造粒，水冷吹干后制成本核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料。
基料由以下重量份的成分组成：低密度聚乙烯：80份；线性低密度聚乙烯：10份；乙烯-醋酸乙烯共聚物：10份；抗氧剂由以下重量份的成分组成：抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：2份，抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯4份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯0份；光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：0份；抗铜剂为N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼4份，润滑剂为聚乙烯蜡2份，交联敏化剂为三烯丙基异氰尿酸酯5份。
对比例2
基料100份、抗氧剂8份、抗铜剂4份，光稳定剂4份，润滑剂2份、交联敏化剂5份，所述份数为重量份数。
本核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料的制备方法如下：将基料、抗氧剂、抗铜剂、光稳定剂、润滑剂、交联敏化剂放入搅拌机中充分混合10分钟后，放入往复机挤出造粒机(BUSS)挤出造粒，水冷吹干后制成本核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料。
基料由以下重量份的成分组成：低密度聚乙烯：80份；线性低密度聚乙烯：10份；乙烯-醋酸乙烯共聚物：10份；抗氧剂由以下重量份的成分组成：抗氧剂四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：2份，抗氧剂硫代二丙酸双月桂酯4份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯2份；光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：4份；抗铜剂为N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼0份，润滑剂为聚乙烯蜡2份，交联敏化剂为三烯丙基异氰尿酸酯5份。
核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料的制备方法参照实施例1，经检测各项指标如表1所示。
表1各例核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料的性能表
Claims (7)
1.一种核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：其原料包括如下组分：
基料100份
抗氧剂2～10份
抗铜剂1～5份
光稳定剂2～10份
润滑剂1～2份
交联敏化剂1～5份
所述份数为重量份数；
所述基料包括重量和为100份的：低密度聚乙烯：20～80份；线性低密度聚乙烯：0～30份；乙烯-醋酸乙烯共聚物：0～30份；乙烯-丙烯酸丁酯共聚物：0～30份；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅助抗氧剂；主抗氧剂与辅助抗氧剂的重量比为3：1～1：6；主抗氧剂是四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺中的一种；辅助抗氧剂是硫代二丙酸双月桂酯和三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯的混合；
所述抗铜剂为金属钝化剂N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼、苯丙三氮唑的一种或两种混合；
所述光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯、光稳定剂聚{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[2，2，6，6-四甲基-哌啶基]}的一种或多种混合；
所述润滑剂为聚乙烯蜡；
所述交联敏化剂为三烯丙基异氰尿酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种。
2.如权利要求1所述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：该绝缘料包括以下重量份的组分：
基料100份；
抗氧剂2～8份；
抗铜剂1～4份；
光稳定剂2～8份；
润滑剂1～2份；
交联敏化剂1～4份。
3.如权利要求1或2所述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：所述的抗氧剂由以下重量份的成分组成：
所述四[甲基-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯：0.5～2份，
所述4.4-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺：0～2份；
所述辅助抗氧剂中，硫代二丙酸双月桂酯1～4份，三[2.4-二叔丁基]亚磷酸酯：0～4份。
4.如权利要求1或2所述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：所述抗铜剂中：金属钝化剂N，N-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼：0.5～2份、苯丙三氮唑：0.5～2份。
5.如权利要求1或2所述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：所述光稳定剂中：
2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮：0.5～2份，
双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)葵二酸酯：0.5～2份，
光稳定剂聚{[6-[(1，1，3，3，-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[2，2，6，6-四甲基-哌啶基]}：0.5～2份。
6.如权利要求1或2所述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：所述润滑剂是聚乙烯蜡：0.5～2份。
7.如权利要求1或2所述的核电缆用辐照交联聚烯烃绝缘料，其特征在于：所述交联敏化剂中：三烯丙基异氰尿酸酯：0.5～2份；三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：0.5～2份。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1180904A (zh) * | 1996-10-19 | 1998-05-06 | 中国科学院近代物理研究所 | 10kv级辐照交联电力电缆绝缘层及其制备方法 |
| CN108034115A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-15 | 上海至正道化高分子材料股份有限公司 | 一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法 |
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| CN117645751B (zh) * | 2024-01-30 | 2024-04-16 | 河南云瀚实业有限公司 | 一种耐高温、抗铜导体氧化紫外辐照交联聚乙烯绝缘料及其制备方法 |
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