核電站用1e級k1類熱收縮電應(yīng)力控制管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種核電站用熱收縮電應(yīng)力控制管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 核能已成為人類使用的重要能源，核能發(fā)電是電力工業(yè)的重要組成部分。由于核 電不會造成對大氣的污染，在人們越來越重視地球溫室效應(yīng)、氣候變化的形勢下，積極推進(jìn) 核電建設(shè)，是我國能源建設(shè)的一項(xiàng)重要政策，對于滿足經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展不斷增長的能源需 求，提升我國綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力、工業(yè)技術(shù)水平和國際地位，都具有重要的意義。
[0003] 2007年《國家核電發(fā)展專題規(guī)劃（2005-2020年）》提到，到2020年核電運(yùn)行裝機(jī)容 量爭取達(dá)到4000萬千瓦，并有1800萬千瓦在建項(xiàng)目結(jié)轉(zhuǎn)到2020年以后續(xù)建。核電占全部電 力裝機(jī)容量的比重從不到2%提高到4%，核電年發(fā)電量達(dá)到2600~2800億千瓦時(shí)。2015年是 中國核電重啟之年，也將成為中國投入商業(yè)運(yùn)行核電機(jī)組最多的一年，延長核電站的使用 壽命是經(jīng)濟(jì)建設(shè)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。
[0004]核電站壽命的延長，這就要求匹配的電纜和電纜附件等材料使用壽命從原來的90 °C溫度條件使用40年，直接提高到使用60年。而作為中、高壓電纜附件的核心部件的熱收縮 電應(yīng)力控制材料也必須滿足在90°C溫度條件使用60年(耐熱老化、耐輻射）的性能要求。熱 收縮電應(yīng)力控制管是中、高壓電纜附件的核心部件，可以根本舒緩電纜附件終端和中間接 頭中的電場應(yīng)力集中情況，勻化電場分布，降低電擊穿的概率，提高中、高壓核電電纜，甚至 是核電站運(yùn)行的可靠性和安全性。
[0005]核電站用1E級K1類熱收縮電應(yīng)力控制材料在90°C溫度條件下使用60年，要求 全部滿足如下性能： (1) 常溫下（23±2°C)時(shí):拉伸強(qiáng)度2 9.0MPa;斷裂伸長率2 250%;體積電阻率2 1·0Χ109Ω·αιι，〈1·〇Χ1〇13Ω.cm;介電常數(shù) 2 25;介電損耗值 <0.8; (2) 175°C、230小時(shí)的熱老化后:拉伸強(qiáng)度2 7MPa，斷裂伸長率2 100% ;體積電阻 率2 1.0\1090.〇!1，〈1.0\10130.〇11;介電常數(shù)2 15;介電損耗值<0.8; (3) 175°C、230小時(shí)熱老化，輻射劑量2400KGy以后:拉伸強(qiáng)度2 5.5Mpa;斷裂伸長 率2 50% ;體積電阻率2 1·0Χ109Ω·〇ιι，〈 1.0X1〇13Ω.αιι;介電常數(shù)2 15;介電損 耗值< 0.8; 目前，現(xiàn)有熱收縮電纜附件(主要是6kV、10kV、20kV和35kV等中、高壓電壓等級）中熱收 縮電應(yīng)力控制管的材質(zhì)都是以CPE(氯化聚乙烯)為主體材料，因?yàn)镃PE的材料特性決定了其 耐熱老化、耐輻射等性能無法滿足核電站用1E級K1類中、高壓熱收縮電纜附件的總體技術(shù) 要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于:為了克服現(xiàn)有的核電站用1E級K1類熱收縮電應(yīng)力 控制管存在的缺陷，提供一種核電站用1E級K1類熱收縮電應(yīng)力控制管及其制備方法，其耐 熱老化、耐輻射、介電常數(shù)高、介電損耗值低、體積電阻率分布均勻。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:一種核電站用1E級K1類熱收 縮電應(yīng)力控制管，由按照重量份數(shù)計(jì)的下述組分組成： 結(jié)晶性三元乙丙橡膠 70-100份； 聚乙烯 0-30份； 改性鈦酸鋇 10-30份； 高耐磨炭黑 20-40份； 敏化劑 2-5份； 防老劑 2-4份； 抗福照劑 5-10份； 潤滑劑 2-4份； 所述結(jié)晶性三元乙丙橡膠的結(jié)晶度為10-28%，門尼粘度范圍為22-60,乙烯含量為50-70Wt%，ENB含量為 0 · 5-5%; 所述聚乙烯的相對密度為0.92-0.96，結(jié)晶度為40%-80%，熔點(diǎn)為103-130°〇，熔融指數(shù) 為0.1-3.0g/10min; 所述改性鈦酸鋇的粒徑范圍為1.0-10μπι; 所述高耐磨炭黑粒徑為20-30nm; 所述敏化劑是下述物質(zhì)中的一種或多種的混合物:三烯丙基異氰脲酸酯、三羥甲基丙 烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯； 所述防老劑為下述物質(zhì)中的一種或多種的混合物:N-苯基-α-萘胺;N-苯基-β-萘胺;N，Ν' -二(β-萘基)對苯二胺； 所述抗輻照劑為下述物質(zhì)中的一種或多種的混合物:氮化硅、碳化硼； 所述抗福照劑的粒徑范圍為1.0-1Own; 所述潤滑劑為下述物質(zhì)中的一種或多種的混合物:聚乙烯蠟，硬脂酸，硬脂酸鋅，硬脂 酸鎂或硬脂酸鈣。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:一種核電站用1E級K1類熱收 縮電應(yīng)力控制管的制備方法:取結(jié)晶性三元乙丙橡膠70-100份、聚乙烯0-30份、改性鈦酸鋇 10-30份、高耐磨炭黑20-40份、敏化劑2-5份、防老劑2-4份、抗輻照劑5-10份、潤滑劑2-4 份，把上述組分經(jīng)過密煉機(jī)混煉造粒，然后經(jīng)攪拌機(jī)攪拌25-30分鐘勻化，再經(jīng)平行雙螺桿 擠出機(jī)混煉造粒，然后用單螺桿擠出機(jī)擠出成管材，所述管材經(jīng)過鈷60或電子加速器80~ ISOKGy輻射交聯(lián)，輻射交聯(lián)后的管材在120~180°C溫度下擴(kuò)張2~4倍。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果： 1.將炭黑、鈦酸鋇加入結(jié)晶性三元乙丙橡膠中，通過優(yōu)化各自的添加比例，除了可以 達(dá)到熱收縮材料常規(guī)的力學(xué)性能要求:拉伸強(qiáng)度2 9Mpa;斷裂伸長率2 250% ;還可以 達(dá)到預(yù)期的電學(xué)性能:體積電阻率2 1.〇Χ1〇9Ω.αιι，〈 1.00X1013Q.cm;介電常數(shù)2 25;介電損耗< 0.8;進(jìn)而獲得熱收縮電纜附件所需要的控制電場應(yīng)力的功能。
[0010] 2.綜合性能優(yōu)良的胺類防老劑、炭黑與氮化硼抗輻照劑共用，能夠賦予以結(jié)晶星 三元乙丙橡膠材料優(yōu)秀的的耐高溫、耐輻射的性能，滿足核電站對核電站用1E級K1類熱 收縮管90°C溫度下使用60年的要求，具體表現(xiàn)為：175°C、230小時(shí)熱老化，輻射劑量2400KGy 以后:拉伸強(qiáng)度2 5.5MPa;斷裂伸長率2 50% ;體積電阻率2 1.0Χ109Ω.〇ιι，〈1.00X1013Q.cm;介電常數(shù)2 15;介電損耗< 0.8。
[0011] 3.本發(fā)明核電站用1Ε級Κ1類熱收縮電應(yīng)力控制管，不含有鹵素，可以滿足核電 站用1Ε級Κ1類電纜及其附件鹵酸氣體的測試要求。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 本發(fā)明提出一種核電站用1Ε級Κ1類熱收縮電應(yīng)力控制管，由按照重量份數(shù)計(jì)的下 述組分組成： 結(jié)晶性三元乙丙橡膠 70-100份； 聚乙烯 0-30份； 改性鈦酸鋇 10-30份； 高耐磨炭黑 20-40份； 敏化劑 2-5份； 防老劑 2-4份； 抗福照劑 5-10份； 潤滑劑 2-4份。
[0013]所述結(jié)晶性三元乙丙橡膠的結(jié)晶度為10-28%，門尼粘度范圍為22-60，乙烯含量為 50-70Wt%，ENB含量為 0 · 5-5%。
[0014] 所述聚乙烯的相對密度為0.92-0.96，結(jié)晶度為40%-80%，熔點(diǎn)為103-130°c，熔融 指數(shù)為〇·l_3.0g/10min。
[0015] 所述改性鈦酸鋇的粒徑范圍為1.0-10 μπι。
[0016] 所述高耐磨炭黑是油爐法生產(chǎn)，粒徑為20-30nm。
[0017]所述敏化劑是下述物質(zhì)中的一種:三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC)、三羥甲基丙烷三 甲基丙烯酸酯(TMPTMA)或(三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA)。
[0018]所述防老劑為下述物質(zhì)中的一種或多種的混合物:N-苯基-α-萘胺;N-苯基-β_萘 胺;Ν，Ν'_二(β-萘基)對苯二胺； 所述抗輻照劑為