一種用于核電纜絕緣料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及核電纜絕緣材料，它包括，低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，聚烯烴接枝物，阻燃劑，交聯(lián)敏化劑，增塑劑，抗氧化劑，防老劑，硫化劑，促進(jìn)劑，著色劑，加工助劑；其制備方法包括，將稱取的原料混合攪拌，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化出片，將獲得的片料置于液壓機(jī)中，將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油、耐酸、防凍抗低溫型核電纜絕緣材料。本發(fā)明具有優(yōu)異的耐油性能耐酸性能，優(yōu)異的耐低溫性能，脆化溫度低于-45℃，優(yōu)異的阻燃性能，其氧指數(shù)在40％以上，及具有良好的燃燒自熄性能，并且機(jī)械性能和電性能優(yōu)良，且各性能達(dá)到平衡。
【專利說明】-種用于核電纜絕緣料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電線電纜材料領(lǐng)域，具體是主要針對核工業(yè)行業(yè)而提供的一種用于核 電纜絕緣材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著國家對環(huán)保的高度重視，特別是全國一些大中城市連續(xù)出現(xiàn)惡劣天 氣，已嚴(yán)重影響了人民群眾的生活質(zhì)量和生命安全，因此國家提出要大力發(fā)展核電力，減少 燃煤發(fā)電量，利用清潔能源來替代傳統(tǒng)的火力發(fā)電，切實轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式。由于核電站所 用電線電纜要求較高，目前一般都采用低煙無鹵阻燃電纜料，因此低煙無鹵阻燃電纜料的 需求在這幾年快速得到增長，據(jù)中國電纜網(wǎng)統(tǒng)計，僅2013年全年無鹵阻燃電纜料的產(chǎn)量就 超過了 10萬噸。
[0003] 在無鹵阻燃電纜料產(chǎn)量上取得快速增長的同時，對其產(chǎn)品的性能與應(yīng)用范圍也提 出了更高的要求。如核電纜、高鐵用機(jī)車電纜、海洋用船用電纜等，不僅要求是低煙無鹵阻 燃，還必須是耐油、耐酸、防凍抗低溫等，才能滿足使用要求，而目前市場上常規(guī)的低煙無鹵 阻燃電纜料，在耐油、耐酸、防凍抗低溫的性能指標(biāo)上存在著許多矛盾，要么耐油、耐酸指標(biāo) 達(dá)到，而防凍抗低溫指標(biāo)達(dá)不到，或者是防凍抗低溫指標(biāo)達(dá)到，而耐油、耐酸指標(biāo)通不過，這 也是目前生產(chǎn)核電纜用電纜料企業(yè)普遍存在的技術(shù)問題。
[0004] 當(dāng)前一些企業(yè)制造無鹵阻燃料的聚合物大多采用聚烯烴材料，尤以乙烯-醋酸乙 烯酯共聚物（EVA)為主，其優(yōu)點一是價格比較低；二是工藝操作簡便；三是制得的阻燃料燃 燒時發(fā)煙量低，毒性小。但是耐油性差，與礦物填料結(jié)合力弱是其主要缺點。
[0005] EVA的耐油性能與VA的含量是相關(guān)的，VA的含量越高，耐油性越好，但耐低溫性能 及機(jī)械性能會隨之降低。而通過添加增塑劑可以很好的改善耐低溫性，只是在材料的機(jī)械 性能上會有所降低。同時，目前常用的低煙無鹵阻燃電纜料多是采用氫氧化鎂、氫氧化鋁等 無機(jī)阻燃體系，該阻燃體系主要是通過阻燃劑分解，吸收熱量同時釋放出水，來達(dá)到阻燃的 目的，由于其燃燒結(jié)殼性能較差，因而自熄性能較差。因此目前迫切需要通過技術(shù)創(chuàng)新，來 解決針對核電纜上用的絕緣材料工藝技術(shù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于核電纜絕 緣材料及其制備方法，該材料具有優(yōu)異的耐油性能耐酸性能，包括耐礦物油和燃料油性能， 優(yōu)異的耐低溫性能，脆化溫度低于-45°c，優(yōu)異的阻燃性能，其氧指數(shù)在40%以上，低煙性 能（無焰煙密度小于等于350)，及具有良好的燃燒自熄性能，并且機(jī)械性能（拉伸長度 13MPa以上）和電性能優(yōu)良，且各性能達(dá)到平衡。
[0007] 技術(shù)方案：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所述的一種用于核電纜絕緣材料，它包 括如下重量百分含量的原料，
[0008] 低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10-25%
[0009] 高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10-25% 聚烯烴接枝物 10-30% 阻燃劑 20-30% 交聯(lián)敏化劑 2-4% 增塑劑 1.5-6% 抗氧化劑 0. 8-3% 防老劑 0.5-2% 硫化劑 1-3% 促進(jìn)劑 1. 5-2. 5% 著色劑 1-3% 加工助劑 0. 5-2%;
[0010] 所述低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量為10-25%，可提 高電纜料的機(jī)械性能；所述高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量為 40-60%，可提高電纜料的耐油性能；所述聚烯烴接枝物為馬來酸酐接枝聚烯烴，如馬來酸 酐接枝低密度聚乙烯、馬來酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等，可提高基體樹脂與阻燃 劑之間的粘結(jié)作用，提高機(jī)械性能；所述交聯(lián)敏化劑為多官能團(tuán)的丙烯酸酯類；所述阻燃 劑為由A和B組成的復(fù)配混合物，所述A采用磷酸三乙脂，所述B采用辛酸亞錫；所述促進(jìn) 劑為N，N-四甲基二硫雙硫羰胺（簡稱TMTD);所述增塑劑為癸二酸二辛酯（DOS)或己二酸 二辛酯（D0A)，可改善電纜料的耐低溫性能；所述抗氧劑為酚類抗氧劑、胺類抗氧劑或亞磷 酸酯類抗氧劑。
[0011] 所述交聯(lián)敏化劑為多官能團(tuán)的丙烯酸酯類為三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 (TMPTMA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA)、三烯丙基氰脲酸酯（TAC)或TAIC等，交聯(lián)敏 化劑可以降低輻照交聯(lián)所需的吸收劑量；所述硫化劑為2, 5-二甲基-2, 5-雙（叔丁基過氧 基）己烷（簡稱DBPMH)。
[0012] 所述加工助劑為硬脂酸鋅、石蠟和硅油中的一種或多種；所述防老劑為2-巰基苯 并咪唑（簡稱MB)，所述著色劑為炭黑。
[0013] 所述抗氧劑選用酚類抗氧劑，如抗氧劑1010、抗氧劑1076等、胺類抗氧劑，如抗氧 劑4010、抗氧劑N，N-二（β-萘基）對苯二胺（DNP)等，以及亞磷酸酯類抗氧劑，所述亞磷 酸酯類抗氧劑如抗氧劑168等。
[0014] 一種用于核電纜絕緣料的制備方法，它包括如下步驟，
[0015] (1)按照核電纜絕緣料的制備方法，其原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原 料；
[0016] (2)將稱取的原料先置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌后，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn) 行三次擠出造粒，所述高速攪合機(jī)的攪合速度為1000-1200rpm，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加 料段起各段螺桿溫度，如分別為：130°C、135°C、120°C、135°C、145°C、128°C、130°C、135°C、 140 °C ；
[0017] (3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為100-130°C ;
[0018] (4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中先采用加壓預(yù)熱5-8小時，再加壓加熱，然后保壓 冷卻2-4小時后至室溫，即得到試片；
[0019] (5)將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油、耐酸、防凍抗低溫型核電纜 絕緣材料，其中輻照劑量為17_20Mrad。
[0020] 所述步驟⑵中，所述攪拌時間為3-6小時，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為 130-160°C ;所述步驟（4)中，所述液壓機(jī)的溫度為160-180°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)不低于 15Mpa，所述加壓加熱時間為4-8小時。
[0021] 所述的輻照交聯(lián)設(shè)計采用機(jī)械電子一體化加速器進(jìn)行。
[0022] 有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：本發(fā)明具有優(yōu)異的耐油性能 耐酸性能，包括耐礦物油和燃料油性能，優(yōu)異的耐低溫性能，脆化溫度低于_45°C，優(yōu)異的阻 燃性能，其氧指數(shù)在40 %以上，低煙性能（無焰煙密度小于等于350)，及具有良好的燃燒自 熄性能，并且機(jī)械性能（拉伸長度13MPa以上）和電性能優(yōu)良，且各性能達(dá)到平衡，本發(fā)明 的制備方法選擇合適的基體樹脂、聚烯烴接枝物、阻燃劑、增塑劑、抗氧化劑、交聯(lián)敏化劑、 硫化劑、促進(jìn)劑、加工助劑及著色劑，以及原料的恰當(dāng)配比，不僅具有相對平衡且優(yōu)異的機(jī) 械性能、耐油耐酸性能、耐低溫性能、低煙性能，而且還具有獨特的阻燃性能等性能，阻燃燃 燒自熄性能和效果十分明顯。

【具體實施方式】
[0023] 下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0024] 實施例1 :
[0025] -種用于核電纜絕緣料的制備方法，它包括如下步驟，
[0026] (1)按照如表1實施例1中，其原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原料；
[0027] (2)將稱取的原料先置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌6小時后，再經(jīng)過雙螺桿擠 出機(jī)進(jìn)行三次擠出造粒；所述高速攪合機(jī)的攪合速度為900rpm ;所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加 料段起各段螺桿溫度，如分別為：130°C、135°C、120°C、135°C、145°C、128°C、130°C、135°C、 140 °C ；
[0028] (3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為100°C ;
[0029] (4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中先采用加壓預(yù)熱5小時，再加壓加熱為5小時，然 后保壓冷卻2小時后至室溫，得到初料，即得到試片；所述液壓機(jī)的溫度為150°C，液壓機(jī)加 壓的壓強(qiáng)不低于16Mpa。
[0030] (5)將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油、耐酸、防凍抗低溫型核電纜 絕緣材料，其中輻照劑量為17Mrad。
[0031] 將實施例1所得的一種用于核電纜絕緣料材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油耐酸性能、抗 低溫性能、電性能、阻燃性能等檢測，所得材料的性能如表2中實施例1所示的性能結(jié)果。從 所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油耐酸、抗低溫、低煙性能及阻燃性能，并且 機(jī)械性能、電性能都十分優(yōu)良。
[0032] 實施例2 :
[0033] 本實施例一種用于核電纜絕緣料的制備方法，它包括如下步驟，
[0034] (1)按照如表1中實施例2中，其原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原料；
[0035] (2)將稱取的原料先置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌5小時后，再經(jīng)過雙螺桿 擠出機(jī)進(jìn)行三次擠出造粒；所述高速攪合機(jī)的攪合速度為l〇〇〇rpm。所述雙螺桿擠出機(jī) 內(nèi)自加料段起各段螺桿溫度，如分別為：120°C、125°C、130°C、130°C、135°C、135°C、140°C、 135°C、130°C。
[0036] (3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為120°C ;
[0037] (4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中先采用加壓預(yù)熱6小時，再加壓加熱為6小時，然 后保壓冷卻3小時后至室溫，得到初料，即得到試片；所述液壓機(jī)的溫度為160°C，液壓機(jī)加 壓的壓強(qiáng)不低于17Mpa。
[0038] (5)將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油、耐酸、防凍抗低溫型核電纜 絕緣材料，其中輻照劑量為18Mrad。
[0039] 將實施例2所得的一種用于核電纜絕緣料材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油耐酸性能、抗 低溫性能、電性能、阻燃性能等檢測，所得材料的性能如表2中實施例1所示的性能結(jié)果。從 所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油耐酸、抗低溫、低煙性能及阻燃性能，并且 機(jī)械性能、電性能都十分優(yōu)良。
[0040] 實施例3 :
[0041] 本實施例一種用于核電纜絕緣料的制備方法，它包括如下步驟，
[0042] (1)按照如表1中實施例3中，其原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原料；
[0043] (2)將稱取的原料先置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌4小時后，再經(jīng)過雙螺桿擠 出機(jī)進(jìn)行三次擠出造粒；所述高速攪合機(jī)的攪合速度為850rpm。所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)自加 料段起各段螺桿溫度，如分別為：110°C、115°C、120°C、120°C、125°C、120°C、130°C、125°C、 125。。。
[0044] (3)將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為110°C ;
[0045] (4)將獲得的片料置于液壓機(jī)中先采用加壓預(yù)熱7小時，再加壓加熱為7小時，然 后保壓冷卻3小時后至室溫，得到初料，即得到試片；所述液壓機(jī)的溫度為150°C，液壓機(jī)加 壓的壓強(qiáng)不低于18Mpa。
[0046] (5)將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油、耐酸、防凍抗低溫型核電纜 絕緣材料，其中輻照劑量為19Mrad。
[0047] 將實施例3所得的一種用于核電纜絕緣料材料進(jìn)行機(jī)械性能、耐油耐酸性能、抗 低溫性能、電性能、阻燃性能等檢測，所得材料的性能如表2中實施例1所示的性能結(jié)果。從 所得的性能數(shù)據(jù)可以得到該材料具有優(yōu)異的耐油耐酸、抗低溫、低煙性能及阻燃性能，并且 機(jī)械性能、電性能都十分優(yōu)良。
[0048] 表1實施例1-3的原料配比
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于核電纜絕緣料，其特征在于：它包括如下重量百分含量的原料， 低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10-25% 高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 10-25% 聚烯烴接枝物 10-30% 阻燃劑 20-30% 交聯(lián)敏化劑 2-4% 增塑劑 1.5-6% 抗氧化劑 0. 8-3% 防老劑 0.5-2% 硫化劑 1-3% 促進(jìn)劑 1.5-2.5% 著色劑 1-3% 加工助劑 0. 5-2%; 所述低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量為10-25% ;所述高VA 含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量為40-60% ;所述聚烯烴接枝物為馬來 酸酐接枝聚烯烴，所述交聯(lián)敏化劑為多官能團(tuán)的丙烯酸酯類；所述阻燃劑為由A和B組成的 復(fù)配混合物，所述A采用磷酸三乙脂，所述B采用辛酸亞錫；所述促進(jìn)劑為N，N-四甲基二硫 雙硫羰胺；所述增塑劑為癸二酸二辛酯或己二酸二辛酯；所述抗氧劑為酚類抗氧劑、胺類 抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核電纜絕緣料，其特征在于：所述交聯(lián)敏化劑為多 官能團(tuán)的丙烯酸酯類為TMPTMA、TMPTA、TAIC或TAC ;所述硫化劑為2, 5-二甲基-2, 5-雙 (叔丁基過氧基）己烷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于核電纜絕緣料，其特征在于：所述加工助劑為硬脂 酸鋅、石蠟和硅油中的一種或多種；所述防老劑為2-巰基苯并咪唑，所述著色劑為炭黑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種用于核電纜絕緣料的制備方法，其特征在于：它 包括如下步驟， (1) 按照核電纜絕緣料的制備方法，其原料組分及相應(yīng)的重量百分含量稱取原料； (2) 將稱取的原料先置于高速攪合機(jī)中進(jìn)行混合攪拌后，再經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行三 次擠出造粒； (3) 將造粒后的粒料在開煉機(jī)上塑化、出片，所述開煉機(jī)的溫度為100-130°C ; (4) 將獲得的片料置于液壓機(jī)中先采用加壓預(yù)熱5-8小時，再加壓加熱，然后保壓冷卻 2-4小時后至室溫，即得到試片； (5) 將獲得的試片進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述交聯(lián)耐油、耐酸、防凍抗低溫型核電纜絕緣 材料，其中輻照劑量為17_20Mrad。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于核電纜絕緣料的制備方法，其特征在于：所述步驟 (2)中，所述攪拌時間為3-6小時，所述雙螺桿擠出機(jī)內(nèi)的溫度為130-160°C ;所述步驟（4) 中，所述液壓機(jī)的溫度為160-180°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)不低于15Mpa，所述加壓加熱時間 為4-8小時。
【文檔編號】C08L51/06GK104151693SQ201410393373
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】張林銳, 華健, 華洪彬 申請人:無錫市華美電纜有限公司