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      第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境用電纜絕緣料及其制備方法

      文檔序號:9391071閱讀:384來源:國知局
      第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境用電纜絕緣料及其制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及一種電纜絕緣料的制備方法,特別涉及一種第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境用 電纜絕緣料及其制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002] 核能作為新一代能源,具有許多其它能源無法比擬的優(yōu)點(diǎn),不僅不會對環(huán)境造成 破壞,而且核燃料能量密度比起化石燃料高上幾百萬倍,運(yùn)輸和儲存都十分方便,所以興建 核電站對于我國是十分必要并具有光面前景的。隨著當(dāng)今社會的日益發(fā)展,我們國家也面 臨著煤炭、石油、天然氣等能源燃料日益匱乏的境況,核能作為高效、清潔能源、不僅在安全 性、穩(wěn)定性以及對環(huán)境的保護(hù)性上都具有明顯優(yōu)勢,還是一種更為經(jīng)濟(jì)的能源,它目前正在 我過逐步的推行和發(fā)展,未來必將成為新一代的能源支柱。
      [0003]目前我國的核電建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了高速發(fā)展期,第三代核電,如美國西屋公司 AP1000核電機(jī)組,已在我國的三門建設(shè)。同時我國還提出規(guī)劃未來先進(jìn)核聚裂變能(第四 代核電機(jī)組)的系統(tǒng)研制工作。無論是第三代還是第四代核能系統(tǒng),核電的電纜及其電纜 附件的絕緣材料都必須具有優(yōu)良的長期熱老化性能(熱壽命多90°CX60年),穩(wěn)定的耐輻 照性能和電氣性能、良好的阻燃以及低煙、無齒、低毒等特點(diǎn)。核電站電纜用絕緣材料的基 材通常大多為聚乙烯、交聯(lián)聚烯烴等材料,這些傳統(tǒng)的電纜絕緣料在事故中會產(chǎn)生大量HCL 氣體,形成煙霧,成為火災(zāi)中人員傷亡的首要原因,因此電纜絕緣料的低煙無鹵阻燃性能顯 得尤為重要。在核電站L0CA事故工況下,短時產(chǎn)生的高溫高壓沖擊對電纜絕緣層有極強(qiáng) 的破壞性,造成絕緣層腐蝕,電氣性能下降等。目前我國現(xiàn)有技術(shù)均在40年壽命的熱塑性 低煙無鹵材料上加以改進(jìn),但難度甚大。三代核電要求使用壽命達(dá)到60年以上,對耐溫等 級長期熱老化提出了更高要求。故采用熱固性材料作為基材將成為趨勢。如中國專利【CN 102120863A】提出采用二元乙丙作為基材,制作符合三代核電要求的產(chǎn)品。但二元乙丙橡膠 的市場在逐步縮小,三元乙丙橡膠必將代替二元乙丙橡膠成為市場主流。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004] 本發(fā)明的目的在于針對我國現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種性能更為優(yōu)越、在長期工 作溫度90°C的情況下,使用壽命達(dá)60年以上、適用于第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境下用電纜絕緣 料及其制備方法。
      [0005] 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
      [0006] -種第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境下用電纜絕緣料,其原料配方組份及各組份重量份配 比為:
      [0007] 聚合物基材: 100份 阻燃劑: 80-140份 協(xié)效阻燃劑: 10-40份 乙烯基硅烷偶聯(lián)劑:0. 5-L5份 防老劑: 1~3份 抗輻射劑: 份 穩(wěn)定劑: 3-5份 潤滑劑: 2-6份 交聯(lián)劑: 1-3份 助交聯(lián)劑: 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膠和乙烯-辛烯共聚物的一種或者其混合 物;
      [0009] 所述三元乙丙橡膠為陶氏3722P牌號,門尼粘度ML(l+4) 125°C為20,乙烯含量為 70wt%,第三單體亞乙烯將冰片烯含量為0. 4wt% ;
      [0010] 所述無機(jī)阻燃劑劑選自氫氧化鎂,氫氧化鋁、煅燒高嶺土中的一種或者多種;
      [0011] 所述防老劑包括2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合體;
      [0012] 所述穩(wěn)定劑包括鋅化合物;
      [0013] 所述協(xié)效阻燃劑選自有機(jī)硅,碳酸鎂、硼酸鋅中的一種或者多種;
      [0014] 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;
      [0015] 所述交聯(lián)劑為過氧化二異丙苯;
      [0016] 所述助交聯(lián)劑為三烯基異氰脲酸酯;
      [0017] 所述改性填料的制備方法如下:a、按質(zhì)量比3-6:2-4:1的比例稱取斜鋯石、透閃 石、水淬渣,混合均勻,粉碎,過100-150目篩,然后加水制成濃度為50-60%的懸浮液,加入 相當(dāng)于懸浮液重量4-6%的a-烯基磺酸鈉、3-4%的單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,水浴加熱至50-60°C,400-500r/min攪拌15-20min,過濾, 烘干;b、取相當(dāng)于步驟a制得的粉末重量3-4倍量的體積分?jǐn)?shù)為90 %的乙醇水溶液,然后 加入相當(dāng)于步驟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% 的異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯,水浴加熱至40-50°C,200-300r/min攪拌 20-30min,過濾,烘干即可;
      [0018] 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(50-80) : (20-50);
      [0019] -種第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境用電纜絕緣料的制備方法,包括以下步驟:
      [0020] 第一步:配料
      [0021] 根據(jù)上述的配方組份重量份配比在電子秤上稱重配料;
      [0022] 第二步:一次混煉
      [0023] 根據(jù)上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、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(jī)混合,密煉機(jī)溫度在 100-120°C,密煉3-5分鐘,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機(jī)薄通打卷,然后將混合膠卷停放6-8 小時;
      [0024] 第三步:二次混煉
      [0025] 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(jī)中,放下上頂栓,密煉溫 度控制在80_100°C,密煉40-50秒,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機(jī)薄通打卷;
      [0026] 第四步:輾頁出片
      [0027] 將薄通后打成的膠卷投入三輥輾頁機(jī),并將六個冷卻滾筒開足冷卻水,將切割 后的膠片一次穿過八個冷卻滾筒,再穿過隔離粉槽,最后制成寬度為20-30mm,厚度為 0. 4-0. 6mm的膠片。
      [0028] 采用本發(fā)明的益處在于:
      [0029] -、由于本發(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;
      [0030] 二、由于本發(fā)明采用了特殊的耐高溫防老體系,可滿足180°C,168h老化要求,克 服了傳統(tǒng)絕緣料不耐溫的問題,從而延長了使用壽命;
      [0031] 三、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(jī)械性能及阻燃性能。有效克服機(jī)械性能與阻燃性能 之間的矛盾;
      [0032] 四、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(jī)械性能;
      [0033] 五、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(qiáng)了 與高分子聚合物的界面結(jié)合力,致使無機(jī)填料填充后的高分子材料體系額機(jī)械性能、抗老 化性、耐水性、耐輻照性等明顯提高;
      [0034] 六、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;
      [0035] 總之,采用本發(fā)明得到的絕緣材料具有良好的電氣性能,耐輻照性能、耐吸水性 能,本發(fā)明電纜絕緣料在90°C情況下使用壽命可達(dá)60年以上。
      【具體實施方式】
      [0036] 實施例1
      [0037] -種第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境下用電纜絕緣料,包括如下重量份數(shù)的組份:
      [0038] 聚合物基材: 100份 阻燃劑: 130份 協(xié)效阻燃劑: 28份 防老劑: 1.5汾 乙烯基硅烷偶聯(lián)劑:1.2份 抗輻射劑: 2. 5份 穩(wěn)定劑: 3. 5份 潤滑劑: 45份 交聯(lián)劑: ;!份 助交聯(lián)劑: 1. 6份 改性填料: 28份
      [0039] -種第三代核電站嚴(yán)酷環(huán)境下用電纜絕緣料的制備方法,步驟如下:
      [0040] 第一步:配料
      [0041]根據(jù)實施例1所述的配方組份重量份配比在電子秤上稱重配料。
      [0042] 第二步:一次混煉
      [0043] 根據(jù)實施例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、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(jī)混合,密煉機(jī)溫度 在100-120°C,密煉3-5分鐘,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機(jī)薄通打卷,然后將混合膠卷停放 6-8小時;
      [0044] 第三步:二次混煉
      [0045] 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(jī)中,放下上頂栓,密煉溫 度控制在80_100°C,密煉40-50秒,將混合料翻出,轉(zhuǎn)入開煉機(jī)薄通打卷;
      [0046] 第四步:輾頁出片
      [0047] 將薄通后打成的膠卷投入三輥輾頁機(jī),并將六個冷卻滾筒開足冷卻水,將切割 后的膠片一次穿過八個冷卻滾筒,再穿過隔離粉槽,最后制成寬度為20-30mm,厚度為 0. 4-0. 6mm的膠片;
      [0048]本發(fā)明實施例1中聚合物基材為三元乙丙橡膠與乙烯-辛烯共聚物,其份數(shù)比例 為 70:30〇
      [0049] 本發(fā)明實施例1中阻燃劑為氫氧化鎂,氫氧化鋁、煅燒陶土,其份數(shù)比例為 20:120:8.
      [0050] 本發(fā)明實施例1中協(xié)效阻燃劑碳酸鎂與硼酸鋅,其份數(shù)比例為20:8.
      [0051] 本發(fā)明實施例1中潤滑劑為石蠟油。
      [0052] 本發(fā)明實施例1中改性填料的制備方法如下:a、按質(zhì)量比3:2:1的比例稱取斜鋯 石、透閃石、水淬渣,混合均勻,粉碎,過100目篩,然后加水制成濃度為50%的懸浮液,加入 相當(dāng)于懸浮液重量4%的a-烯基磺酸鈉、3%的單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,水浴加熱至50°C,400r/min攪拌20min,過濾,烘干;b、取相當(dāng)于步 驟a制得的粉末重量3倍量的體積分?jǐn)?shù)為90%的乙醇水溶液,然后加入相當(dāng)于步驟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%的異丙基三(二辛基焦磷酸 酰氧基)鈦酸酯,水浴加熱至40°C,200r/min攪拌20min,過濾,烘干即可;
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