第三代核电站严酷环境用电缆绝缘料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电缆绝缘料的制备方法，特别涉及一种第三代核电站严酷环境用 电缆绝缘料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 核能作为新一代能源，具有许多其它能源无法比拟的优点，不仅不会对环境造成 破坏，而且核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，运输和储存都十分方便，所以兴建 核电站对于我国是十分必要并具有光面前景的。随着当今社会的日益发展，我们国家也面 临着煤炭、石油、天然气等能源燃料日益匮乏的境况，核能作为高效、清洁能源、不仅在安全 性、稳定性以及对环境的保护性上都具有明显优势，还是一种更为经济的能源，它目前正在 我过逐步的推行和发展，未来必将成为新一代的能源支柱。
[0003]目前我国的核电建设已经进入了高速发展期，第三代核电，如美国西屋公司 AP1000核电机组，已在我国的三门建设。同时我国还提出规划未来先进核聚裂变能（第四 代核电机组）的系统研制工作。无论是第三代还是第四代核能系统，核电的电缆及其电缆 附件的绝缘材料都必须具有优良的长期热老化性能（热寿命多90°CX60年），稳定的耐辐 照性能和电气性能、良好的阻燃以及低烟、无齒、低毒等特点。核电站电缆用绝缘材料的基 材通常大多为聚乙烯、交联聚烯烃等材料，这些传统的电缆绝缘料在事故中会产生大量HCL 气体，形成烟雾，成为火灾中人员伤亡的首要原因，因此电缆绝缘料的低烟无卤阻燃性能显 得尤为重要。在核电站L0CA事故工况下，短时产生的高温高压冲击对电缆绝缘层有极强 的破坏性，造成绝缘层腐蚀，电气性能下降等。目前我国现有技术均在40年寿命的热塑性 低烟无卤材料上加以改进，但难度甚大。三代核电要求使用寿命达到60年以上，对耐温等 级长期热老化提出了更高要求。故采用热固性材料作为基材将成为趋势。如中国专利【CN 102120863A】提出采用二元乙丙作为基材，制作符合三代核电要求的产品。但二元乙丙橡胶 的市场在逐步缩小，三元乙丙橡胶必将代替二元乙丙橡胶成为市场主流。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对我国现有技术的不足，提供一种性能更为优越、在长期工 作温度90°C的情况下，使用寿命达60年以上、适用于第三代核电站严酷环境下用电缆绝缘 料及其制备方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0006] -种第三代核电站严酷环境下用电缆绝缘料，其原料配方组份及各组份重量份配 比为：
[0007] 聚合物基材： 100份 阻燃剂： 80-140份 协效阻燃剂： 10-40份 乙烯基硅烷偶联剂：0. 5-L5份 防老剂： 1~3份 抗辐射剂： 份 稳定剂： 3-5份 润滑剂： 2-6份 交联剂： 1-3份 助交联剂： 1~2. 3份 改性填料: 25-35份
[0008] 其中，所述聚合物基材包括三元乙丙橡胶和乙烯-辛烯共聚物的一种或者其混合 物；
[0009] 所述三元乙丙橡胶为陶氏3722P牌号，门尼粘度ML(l+4) 125°C为20,乙烯含量为 70wt%，第三单体亚乙烯将冰片烯含量为0. 4wt% ;
[0010] 所述无机阻燃剂剂选自氢氧化镁，氢氧化铝、煅烧高岭土中的一种或者多种；
[0011] 所述防老剂包括2,2,4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；
[0012] 所述稳定剂包括锌化合物；
[0013] 所述协效阻燃剂选自有机硅，碳酸镁、硼酸锌中的一种或者多种；
[0014] 所述润滑剂选自PE蜡、白石蜡、脂肪酸、石蜡油中的一种或者多种；
[0015] 所述交联剂为过氧化二异丙苯；
[0016] 所述助交联剂为三烯基异氰脲酸酯；
[0017] 所述改性填料的制备方法如下：a、按质量比3-6:2-4:1的比例称取斜锆石、透闪 石、水淬渣，混合均匀，粉碎，过100-150目筛，然后加水制成浓度为50-60%的悬浮液，加入 相当于悬浮液重量4-6%的a-烯基磺酸钠、3-4%的单十二烷基磷酸酯三乙醇胺和2-3% 的山梨醇聚氧乙稀醚椰油酸酯，水浴加热至50-60°C，400-500r/min搅拌15-20min，过滤， 烘干；b、取相当于步骤a制得的粉末重量3-4倍量的体积分数为90 %的乙醇水溶液，然后 加入相当于步骤a制得的粉末重量1-2%的乙烯基三（0-甲氧基乙氧基）硅烷和0. 5-1% 的异丙基三（二辛基焦磷酸酰氧基）钛酸酯，水浴加热至40-50°C，200-300r/min搅拌 20-30min，过滤，烘干即可；
[0018] 所述的三元乙丙橡胶和乙烯-辛烯共聚物的重量份数比为（50-80) : (20-50);
[0019] -种第三代核电站严酷环境用电缆绝缘料的制备方法，包括以下步骤：
[0020] 第一步：配料
[0021] 根据上述的配方组份重量份配比在电子秤上称重配料；
[0022] 第二步：一次混炼
[0023] 根据上述的配方组份按照第一步称重的份数，将聚合物基材、阻燃剂、协效阻 燃剂、防老剂、抗辐射剂、稳定剂、润滑剂、其他加工助剂投入密炼机混合，密炼机温度在 100-120°C，密炼3-5分钟，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，然后将混合胶卷停放6-8 小时；
[0024] 第三步：二次混炼
[0025] 将一次混合胶卷、交联剂、助交联剂、改性填料投入密炼机中，放下上顶栓，密炼温 度控制在80_100°C，密炼40-50秒，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；
[0026] 第四步：辗页出片
[0027] 将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机，并将六个冷却滚筒开足冷却水，将切割 后的胶片一次穿过八个冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，最后制成宽度为20-30mm，厚度为 0. 4-0. 6mm的胶片。
[0028] 采用本发明的益处在于：
[0029] -、由于本发明中的绝缘料采用了三元乙丙橡胶并用了乙烯-辛烯共聚物体系， 经过添加各种助剂，使其胶料具有优良的电气性能；
[0030] 二、由于本发明采用了特殊的耐高温防老体系，可满足180°C，168h老化要求，克 服了传统绝缘料不耐温的问题，从而延长了使用寿命；
[0031] 三、由于本发明中的阻燃剂均为改性纳米级材料，经过乙烯基硅烷的作用使其与 聚合物基材良好接触，提高了胶料的机械性能及阻燃性能。有效克服机械性能与阻燃性能 之间的矛盾；
[0032] 四、本发明采用了交联剂与助交联剂共用的体系，有效提高了胶料的交联密度，减 低硫化时间，同时相应的提高了硫化胶的机械性能；
[0033] 五、本发明的填料经两次表面改性后，使得表面性质由亲水性转为亲油性，增强了 与高分子聚合物的界面结合力，致使无机填料填充后的高分子材料体系额机械性能、抗老 化性、耐水性、耐辐照性等明显提高；
[0034] 六、本发明中的所用材料均由市售，生产工艺简单，实现了企业自给自足，使其产 品质量可控，利于企业降低生产成本；
[0035] 总之，采用本发明得到的绝缘材料具有良好的电气性能，耐辐照性能、耐吸水性 能，本发明电缆绝缘料在90°C情况下使用寿命可达60年以上。
【具体实施方式】
[0036] 实施例1
[0037] -种第三代核电站严酷环境下用电缆绝缘料，包括如下重量份数的组份：
[0038] 聚合物基材： 100份 阻燃剂： 130份 协效阻燃剂： 28份 防老剂： 1.5汾 乙烯基硅烷偶联剂：1.2份 抗辐射剂： 2. 5份 稳定剂： 3. 5份 润滑剂： 45份 交联剂： ；!份 助交联剂: 1. 6份 改性填料： 28份
[0039] -种第三代核电站严酷环境下用电缆绝缘料的制备方法，步骤如下：
[0040] 第一步：配料
[0041]根据实施例1所述的配方组份重量份配比在电子秤上称重配料。
[0042] 第二步：一次混炼
[0043] 根据实施例1所述的配方组份按照第一步称重的份数，将聚合物基材、阻燃剂、协 效阻燃剂、防老剂、抗辐射剂、稳定剂、润滑剂、其他加工助剂投入密炼机混合，密炼机温度 在100-120°C，密炼3-5分钟，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷，然后将混合胶卷停放 6-8小时；
[0044] 第三步：二次混炼
[0045] 将一次混合胶卷、交联剂、助交联剂、改性填料投入密炼机中，放下上顶栓，密炼温 度控制在80_100°C，密炼40-50秒，将混合料翻出，转入开炼机薄通打卷；
[0046] 第四步：辗页出片
[0047] 将薄通后打成的胶卷投入三辊辗页机，并将六个冷却滚筒开足冷却水，将切割 后的胶片一次穿过八个冷却滚筒，再穿过隔离粉槽，最后制成宽度为20-30mm，厚度为 0. 4-0. 6mm的胶片；
[0048]本发明实施例1中聚合物基材为三元乙丙橡胶与乙烯-辛烯共聚物，其份数比例 为 70:30〇
[0049] 本发明实施例1中阻燃剂为氢氧化镁，氢氧化铝、煅烧陶土，其份数比例为 20:120:8.
[0050] 本发明实施例1中协效阻燃剂碳酸镁与硼酸锌，其份数比例为20:8.
[0051] 本发明实施例1中润滑剂为石蜡油。
[0052] 本发明实施例1中改性填料的制备方法如下：a、按质量比3:2:1的比例称取斜锆 石、透闪石、水淬渣，混合均匀，粉碎，过100目筛，然后加水制成浓度为50%的悬浮液，加入 相当于悬浮液重量4%的a-烯基磺酸钠、3%的单十二烷基磷酸酯三乙醇胺和2%的山梨 醇聚氧乙稀醚椰油酸酯，水浴加热至50°C，400r/min搅拌20min，过滤，烘干；b、取相当于步 骤a制得的粉末重量3倍量的体积分数为90%的乙醇水溶液，然后加入相当于步骤a制得 的粉末重量1 %的乙烯基三（0-甲氧基乙氧基）硅烷和0.5%的异丙基三（二辛基焦磷酸 酰氧基）钛酸酯，水浴加热至40°C，200r/min搅拌20min，过滤，烘干即可；