本發(fā)明涉及電纜技術(shù)領(lǐng)域,尤其是一種擠包填充層型第三代核電站核島電纜及其制造方法。
背景技術(shù):
第三代核電站是于上世紀九十年代,由壓水堆核電站的鼻祖美國西屋公司提出的AP600和AP1000技術(shù)。美國西屋的AP1000(屬于三代半技術(shù))是最先進的壓水堆技術(shù),其安全性比現(xiàn)在運行的第二代核電站的安全性提高100倍,同時整個系統(tǒng)大幅度簡化:閥門減少40%、泵減少35%、電纜減少80%、抗震等級要求的建筑物減少35%。第三代核電站在未來60年的使用過程中,運行維修工作量大大減少。
第三代核電站核島對電纜的屏蔽、防護、絕緣、阻燃、防火、防開裂都提出了更高的要求,現(xiàn)有的火力發(fā)電站電纜難以很好滿足該要求。
目前我國僅能生產(chǎn)制造核島外圍用電線電纜,其余大多只能依賴進口。核電站較大的發(fā)展?jié)摿楹穗娬居锰胤N電纜提供了良好的發(fā)展空間。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種擠包填充層型第三代核電站核島電纜及其制造方法,以滿足第三代核電站核島電纜的要求。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種擠包填充層型第三代核電站核島電纜,包括多根線芯以及填充于線芯周圍的填充層,所述填充層外依次包覆有阻水帶繞包層、阻燃層、隔氧層、鎧裝層及護套層;所述護套層為乙烯醋酸乙烯共聚物護套,包括如下重量份的各組分:乙烯醋酸乙烯共聚物:100份;無機阻燃劑:100-110份;協(xié)效阻燃劑:45-65份;防老劑:4-5份;乙烯基硅烷偶聯(lián)劑:2-3份;抗輻射劑:2-5份;交聯(lián)劑:2-3.5份;潤滑劑:1-1.5份;所述填充層,包括如下重量份的各組分:聚合物基材:100份;阻燃劑:60-78份;協(xié)效阻燃劑:45-65份;乙烯基硅烷偶聯(lián)劑:2-3份;防老劑:4-5份;抗輻射劑:6.5-7.5份;穩(wěn)定劑:6-8份;潤滑劑:2-6份交聯(lián)劑:1-3份助交聯(lián)劑:4-6份;改性填料:40-55份。
所述擠包填充層型第三代核電站核島電纜,其特征是所述乙烯醋酸乙烯共聚物EVA,EVA含量為50%;所述無機阻燃劑劑選自氫氧化鎂,氫氧化鋁中的一種或者二者組合;所述氫氧化鎂為德國馬丁H5牌號,粒徑10000目;所述氫氧化鋁為雅寶公司104牌號,粒徑5-10微米;所述防老劑包括2-巰基苯并咪唑,4,4’-二異丙苯基二苯胺中的一種或者其二者組合;所述協(xié)效阻燃劑選自有機硅,碳酸鎂、硼酸鋅、紅磷粉中的一種或者多種組合;所述潤滑劑選自白石蠟、硅油中的一種或者多種。
所述聚合物基材包括三元乙丙橡膠和乙烯-辛烯共聚物的一種或者其混合物;所述三元乙丙橡膠為陶氏3722P牌號,門尼粘度ML(1+4)125℃為20,乙烯含量為70wt%,第三單體亞乙烯將冰片烯含量為0.4wt%;所述無機阻燃劑劑選自氫氧化鎂,氫氧化鋁、煅燒高嶺土的一種或者多種;所述防老劑為2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體;所述穩(wěn)定劑為鋅化合物;所述協(xié)效阻燃劑選自有機硅,碳酸鎂、硼酸鋅中的一種或者多種;所述潤滑劑選自PE蠟、白石蠟、脂肪酸、石蠟油中的一種或者多種;所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯;所述助交聯(lián)劑為三烯丙基異氰脲酸酯。
所述的三元乙丙橡膠和乙烯-辛烯共聚物的重量份數(shù)比為(30-45)∶(55-80)。
一種擠包填充層型第三代核電站核島電纜的制造方法,包括以下步驟:
S1、護套層料的制備的步驟:
第一步:配料:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份重量份配比在電子秤上稱重配料;
第二步:一次混煉:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份按照第一步稱重的份數(shù),將乙烯醋酸乙烯共聚物、無機阻燃劑、協(xié)效阻燃劑、防老劑、抗輻射劑、潤滑劑、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑投入密煉機混合,密煉機溫度在105-120℃,密6-9分鐘;將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷,然后將混合膠卷停放8.5-10.5小時;
第三步:二次混煉:將一次混合膠卷、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、改性填料投入密煉機中,密煉溫度控制在85-90℃,密煉55-65秒,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷;
第四步:輾頁出片:將薄通后打成的膠卷投入三輥輾頁機,并將冷卻滾筒開足冷卻水,將切割后的膠片一次穿過冷卻滾筒,再穿過隔離粉槽,最后制成寬度為35-50mm,厚度為0.3-0.35mm的膠片待用;
S2、填充層料制備的步驟:
第一步:配料:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份重量份配比在電子秤上稱重配料;
第二步:一次混煉:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份按照第一步稱重的份數(shù),將聚合物基材、阻燃劑、協(xié)效阻燃劑、偶聯(lián)劑、防老劑、抗輻射劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、其他加工助劑投入密煉機混合,密煉機溫度在125-135℃,密煉6-8分鐘,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷,然后將混合膠卷停放8.5-9.0小時;
第三步:二次混煉:將一次混合膠卷、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、改性填料投入密煉機中,放下上頂栓,密煉溫度控制在1.5-110℃,密煉55-65秒,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷;
第四步:輾頁出片:將薄通后打成的膠卷投入三輥輾頁機,并將冷卻滾筒開足冷卻水,將切割后的膠片一次穿過冷卻滾筒,再穿過隔離粉槽,最后制成寬度為35-50mm,厚度為0.3-0.35mm的膠片待用;
S3、將導(dǎo)體纜芯拉擠成型,然后在導(dǎo)體纜芯上包覆絕緣層,制得線芯的步驟;
還包括在線芯周圍設(shè)置步驟S1制備的填充層,以使相鄰線芯彼此隔離并全部被填充層包裹;
S4、在填充層外依次包覆阻水帶繞包層、阻燃層、隔氧層、鎧裝層及步驟S2制備的護套層。
本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明中的護套料是對現(xiàn)有熱固性低煙無鹵護套料的的一種技術(shù)改進,使其膠料具有優(yōu)良的阻燃性能與耐油性能;
本發(fā)明可滿足180℃,168h老化要求,克服了傳統(tǒng)護套料不耐溫的問題,從而延長了使用壽命;
由于本發(fā)明中的阻燃劑均為改性納米級材料,經(jīng)過乙烯基硅烷的作用使其與聚合物基材良好接觸,提高了膠料的機械性能及阻燃性能,有效克服機械性能與阻燃性能之間的矛盾;
本發(fā)明采用了交聯(lián)劑與助交聯(lián)劑共用的體系,有效提高了膠料的交聯(lián)密度,減低硫化時間,同時相應(yīng)的提高了硫化膠的機械性能;
本發(fā)明的填料經(jīng)兩次表面改性后,使得表面性質(zhì)由親水性轉(zhuǎn)為親油性,增強了與高分子聚合物的界面結(jié)合力,致使無機填料填充后的高分子材料體系額機械性能、抗老化性、耐水性、耐輻照性等明顯提高;
本發(fā)明中的所用材料均由市售,生產(chǎn)工藝簡單,實現(xiàn)了企業(yè)自給自足,使其產(chǎn)品質(zhì)量可控,利于企業(yè)降低生產(chǎn)成本;
本發(fā)明中的絕緣料采用了三元乙丙橡膠并用了乙烯-辛烯共聚物體系,經(jīng)過添加各種助劑,使其膠料具有優(yōu)良的電氣性能;本發(fā)明具有耐輻照、耐吸水、耐高溫、防火、阻燃、抗老化,使用壽命長的優(yōu)點。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例一。
一種擠包填充層型第三代核電站核島電纜,包括多根線芯以及填充于線芯周圍的填充層,所述填充層外依次包覆有阻水帶繞包層、阻燃層、隔氧層、鎧裝層及護套層;所述護套層為乙烯醋酸乙烯共聚物護套,包括如下重量份的各組分:乙烯醋酸乙烯共聚物:100份;無機阻燃劑:100-110份;協(xié)效阻燃劑:45-65份;防老劑:4-5份;乙烯基硅烷偶聯(lián)劑:2-3份;抗輻射劑:2-5份;交聯(lián)劑:2-3.5份;潤滑劑:1-1.5份;所述填充層,包括如下重量份的各組分:聚合物基材:100份;阻燃劑:60-78份;協(xié)效阻燃劑:45-65份;乙烯基硅烷偶聯(lián)劑:2-3份;防老劑:4-5份;抗輻射劑:6.5-7.5份;穩(wěn)定劑:6-8份;潤滑劑:2-6份交聯(lián)劑:1-3份助交聯(lián)劑:4-6份;改性填料:40-55份。
所述擠包填充層型第三代核電站核島電纜,其特征是所述乙烯醋酸乙烯共聚物EVA,EVA含量為50%;所述無機阻燃劑劑選自氫氧化鎂,氫氧化鋁中的一種或者二者組合;所述氫氧化鎂為德國馬丁H5牌號,粒徑10000目;所述氫氧化鋁為雅寶公司104牌號,粒徑5-10微米;所述防老劑包括2-巰基苯并咪唑,4,4’-二異丙苯基二苯胺中的一種或者其二者組合;所述協(xié)效阻燃劑選自有機硅,碳酸鎂、硼酸鋅、紅磷粉中的一種或者多種組合;所述潤滑劑選自白石蠟、硅油中的一種或者多種。
所述聚合物基材包括三元乙丙橡膠和乙烯-辛烯共聚物的一種或者其混合物;所述三元乙丙橡膠為陶氏3722P牌號,門尼粘度ML(1+4)125℃為20,乙烯含量為70wt%,第三單體亞乙烯將冰片烯含量為0.4wt%;所述無機阻燃劑劑選自氫氧化鎂,氫氧化鋁、煅燒高嶺土的一種或者多種;所述防老劑為2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體;所述穩(wěn)定劑為鋅化合物;所述協(xié)效阻燃劑選自有機硅,碳酸鎂、硼酸鋅中的一種或者多種;所述潤滑劑選自PE蠟、白石蠟、脂肪酸、石蠟油中的一種或者多種;所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯;所述助交聯(lián)劑為三烯丙基異氰脲酸酯。
所述的三元乙丙橡膠和乙烯-辛烯共聚物的重量份數(shù)比為(30-45)∶(55-80)。
實施例二。
一種擠包填充層型第三代核電站核島電纜的制造方法,包括以下步驟:
S1、護套層料的制備的步驟:
第一步:配料:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份重量份配比在電子秤上稱重配料;
第二步:一次混煉:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份按照第一步稱重的份數(shù),將乙烯醋酸乙烯共聚物、無機阻燃劑、協(xié)效阻燃劑、防老劑、抗輻射劑、潤滑劑、乙烯基硅烷偶聯(lián)劑投入密煉機混合,密煉機溫度在105-120℃,密6-9分鐘;將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷,然后將混合膠卷停放8.5-10.5小時;
第三步:二次混煉:將一次混合膠卷、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、改性填料投入密煉機中,密煉溫度控制在85-90℃,密煉55-65秒,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷;
第四步:輾頁出片:將薄通后打成的膠卷投入三輥輾頁機,并將冷卻滾筒開足冷卻水,將切割后的膠片一次穿過冷卻滾筒,再穿過隔離粉槽,最后制成寬度為35-50mm,厚度為0.3-0.35mm的膠片待用;
S2、填充層料制備的步驟:
第一步:配料:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份重量份配比在電子秤上稱重配料;
第二步:一次混煉:根據(jù)權(quán)利要求1所述的配方組份按照第一步稱重的份數(shù),將聚合物基材、阻燃劑、協(xié)效阻燃劑、偶聯(lián)劑、防老劑、抗輻射劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、其他加工助劑投入密煉機混合,密煉機溫度在125-135℃,密煉6-8分鐘,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷,然后將混合膠卷停放8.5-9.0小時;
第三步:二次混煉:將一次混合膠卷、交聯(lián)劑、助交聯(lián)劑、改性填料投入密煉機中,放下上頂栓,密煉溫度控制在1.5-110℃,密煉55-65秒,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機薄通打卷;
第四步:輾頁出片:將薄通后打成的膠卷投入三輥輾頁機,并將冷卻滾筒開足冷卻水,將切割后的膠片一次穿過冷卻滾筒,再穿過隔離粉槽,最后制成寬度為35-50mm,厚度為0.3-0.35mm的膠片待用;
S3、將導(dǎo)體纜芯拉擠成型,然后在導(dǎo)體纜芯上包覆絕緣層,制得線芯的步驟;還包括在線芯周圍設(shè)置步驟S1制備的填充層,以使相鄰線芯彼此隔離并全部被填充層包裹;
S4、在填充層外依次包覆阻水帶繞包層、阻燃層、隔氧層、鎧裝層及步驟S2制備的護套層。
表1擠包填充層型第三代核電站核島電纜的物理和電氣性能
表2擠包填充層型第三代核電站核島電纜的空氣熱老化性能
表3擠包填充層型第三代核電站核島電纜的性能匯總
對比例。
本對比例的電纜包括三根線芯以及填充于線芯周圍的填充層,在填充層外依次包覆有阻水帶繞包層、阻燃層、隔氧層及護套層。線芯包括導(dǎo)體纜芯和包覆于導(dǎo)體外的絕緣層;填充層由阻水紗材料制成;乙烯與丁烯的總重量份為EVA重量份的1/2;阻燃劑為氮磷阻燃劑,阻燃劑的平均粒徑為10-20nm;相容劑為馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠,交聯(lián)劑為氮丙啶交聯(lián)劑,抗氧劑為抗氧劑1010。
護套層為高阻燃交聯(lián)聚烯烴護套,包括如下重量份的各組分:EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容劑5份、阻燃劑30份、交聯(lián)劑4份及抗氧劑5份。
制造方法包括如下步驟:
S1、制備護套層材料:按重量份,將EVA 100份、乙烯20份、丁烯30份、相容劑5份、阻燃劑30份、交聯(lián)劑4份及抗氧劑5份混合均勻后,于150-180℃下真空注塑至模具中,真空下保溫3-8h后,再經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒,得到護套層材料,待用;
S2、將導(dǎo)體纜芯拉擠成型,然后在導(dǎo)體纜芯上包覆絕緣層,制得線芯;
S3、在線芯周圍設(shè)置填充層,以使相鄰線芯彼此隔離并全部被填充層包裹;
S4、在填充層外依次包覆阻水帶繞包層、阻燃層、隔氧層及步驟S1制備的護套層。
表4對比例的物理和電氣性能
表5對比例的空氣熱老化性能
表6對比例的性能匯總
上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述,并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進行限定,在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思前提下,本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進,均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍,本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。