專(zhuān)利名稱(chēng)：一種核電1e級(jí)k3類(lèi)熱縮套管材料及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料及其制備，屬于核電材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
核電站IE級(jí)熱縮電纜附件指完成反應(yīng)堆緊急停堆；安全殼隔離、堆芯應(yīng)急冷卻、反應(yīng)堆余熱導(dǎo)出、反應(yīng)堆安全殼的熱導(dǎo)出；防止放射性物質(zhì)向周?chē)h(huán)境排放等功能的電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全級(jí)的產(chǎn)品，按核·電站電氣系統(tǒng)設(shè)備的安全類(lèi)別分為三類(lèi):K1、K2、K3。其中，K3類(lèi)產(chǎn)品是安裝在核反應(yīng)堆安全殼以外，在正常環(huán)境條件下和在SL2 (安全停堆地震動(dòng))載荷下仍能執(zhí)行其規(guī)定的功能。核電站用電纜附件對(duì)材料使用壽命、耐輻射、低煙、無(wú)鹵、低毒、性能要求十分苛亥IJ，對(duì)核電熱縮材料提出了新要求，要求材料在滿(mǎn)足低煙、低鹵、低毒的條件下，同時(shí)在90°C下達(dá)到40年的使用壽命。這對(duì)國(guó)內(nèi)熱縮材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料及其制備方法，該核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料在滿(mǎn)足低煙、低鹵、低毒的條件下，同時(shí)在90°C下達(dá)到40年的使用壽命。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):本發(fā)明的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其原料由如下重量份數(shù)的組分組成:聚烯烴樹(shù)脂20-50份；無(wú)鹵阻燃劑40-50份；防老劑2-3份；增韌劑15-20份抗氧劑1.5-2份；改性劑1-5份；塑料加工助劑3-10份。較佳的，本發(fā)明采用的聚烯烴樹(shù)脂為乙烯醋酸乙烯基樹(shù)脂(EVA)和聚乙烯辛烯共彈體(POE)的混合物，兩者的重量比例為(1-3): I。較佳的，本發(fā)明采用的無(wú)鹵阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂以及氮系阻燃劑相復(fù)配的低煙無(wú)鹵阻燃劑；且氮系阻燃劑為硼酸鋅(ZB)和氮系阻燃劑FR-PN相復(fù)配的氮系阻燃齊U，所述氮系阻燃劑FR-PN來(lái)自深圳宏泰基實(shí)業(yè)有限公司的FR-PN阻燃劑，其中，氫氧化鋁、氫氧化鎂和氮系阻燃劑的重量比例為:(3-4): (1-3): (3-4);硼酸鋅(ZB)和氮系阻燃劑FR-PN的配比任意，優(yōu)選為1:1。所述氫氧化鋁和氫氧化鎂均為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理的氫氧化鋁和氫氧化鎂，并且各自重量份數(shù)也是偶聯(lián)處理后的重量份數(shù)；硅烷偶聯(lián)劑與氫氧化鋁或氫氧化鎂的重量配比為1: 100 ;配置時(shí)，將按配比配制好的兩種物質(zhì)的混合物置于高速攪拌機(jī)中，在120°C下高速攪拌15分鐘即得。較佳的，本發(fā)明采用的防老劑為MB和RD相復(fù)配的防老劑，MB主要成分為2_巰基苯并咪唑，RD主要成分為2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體，均來(lái)自石家莊市茂豐化工有限公司防老劑MB和RD。較佳的，本發(fā)明采用的增韌劑為三元乙丙橡膠3072EM，所述的三元乙丙橡膠3072EM來(lái)自日本三井化學(xué)公司。較佳的，本發(fā)明采用的抗氧劑為抗氧劑1010，來(lái)自上海金海雅寶精細(xì)化工有限公司的抗氧劑1010，其名稱(chēng)為四[甲基-￠-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。較佳的，本發(fā)明采用的塑料改性劑為硅橡膠。較佳的，本發(fā)明采用的塑料加工助劑選自潤(rùn)滑劑、著色劑、敏化劑以及紫外光吸收劑等。進(jìn)一步的，所述潤(rùn)滑劑選自高聚物加工助劑飛流(鞍山市隆興工程塑料有限公司)；所述著色劑選自炭黑N330(天津海豚炭黑有限公司)；所述敏化劑選自TAIC名稱(chēng)為鄰苯二甲酸二烯丙酯；所述紫外光吸收劑選自熒光增白劑0B，名稱(chēng)為2，5-雙(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩。優(yōu)選的，所述塑料加工助劑中，潤(rùn)滑劑:著色劑:敏化劑:紫外光吸收劑的重量比為 5: 1.5: 2: 0.1。本發(fā)明的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的制備方法，包括如下步驟:I)按照核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的原料配比分別稱(chēng)取各原料。2)將稱(chēng)量好后的氫氧化鋁、氫氧化鎂用高速攪拌機(jī)采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，處理溫度在100_120°C，攪拌時(shí)間為10-15分鐘。上述表面處理時(shí)采用攪拌的方式實(shí)現(xiàn)，攪拌時(shí)，先打到低速檔采用低速啟車(chē)，然后打到高速高速攪拌10-15分鐘，所用的高速攪拌機(jī)為東莞市瑯菱機(jī)械有限公司的LBM-T2型號(hào)高速攪拌機(jī)，該高速攪拌機(jī)只設(shè)有低速和高速兩檔。3)將除潤(rùn)滑劑和敏化劑以外的其他原料置于密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，擠出造粒，完成
第一次密煉造粒。其中，第一次密煉造粒時(shí)的混煉采用130°C _135°C下混煉15-20分鐘。其中，造粒機(jī)的各段溫度為130°C、130°C、13(TC。4)將第一次密煉后的母料置于密煉機(jī)中進(jìn)行混煉,擠出造粒,完成第二次密煉造粒。其中，第二次密煉造粒時(shí)的混煉采用130°C _135°C下混煉10-15分鐘。5)將第二次密煉后的母料置于密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，然后加入潤(rùn)滑劑和敏化劑，再進(jìn)行混煉，完成第三次密煉造粒。其中，第三次密煉造粒時(shí)的兩次混煉均采用130°C _135°C下混煉8-10分鐘。6)將第三次密煉造粒獲得的初料置于液壓機(jī)中先不加壓預(yù)熱，再加壓加熱，然后保壓冷卻至室溫，得到片材。

較佳的，所述液壓機(jī)的溫度為140 150°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)不低于15MPa。較佳的，所述不加壓預(yù)熱的時(shí)間為5 IOmin ;加壓加熱時(shí)間，如為5 6min。
7)將上述步驟6)獲得的片材進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到交聯(lián)耐油耐低溫型低煙無(wú)鹵阻燃電纜材料，即為本發(fā)明所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其中輻照劑量為9 12Mrad0本發(fā)明所述的輻照交聯(lián)可采用電子加速器進(jìn)行。本發(fā)明的高速攪拌機(jī)、密煉造粒機(jī)、開(kāi)煉機(jī)、液壓機(jī)和電子加速器均為現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的裝置。本發(fā)明的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料選擇合適的基體樹(shù)脂、無(wú)鹵阻燃劑、防老齊U、增韌劑、抗氧化劑、改性劑、交聯(lián)敏化劑等原料以及各原料的恰當(dāng)配比，因而獲得的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料同時(shí)具有相對(duì)平衡且優(yōu)異的機(jī)械性能、低煙性能、無(wú)毒性能、阻燃性能、耐熱性能、耐輻照等性能，尤其優(yōu)異的耐熱性能和耐輻照性能。本發(fā)明的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料可廣泛應(yīng)用于核電站領(lǐng)域的電纜附件中。本發(fā)明的有益效果為: 本發(fā)明的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能(拉伸強(qiáng)度在12MPa以上、斷裂伸長(zhǎng)率在350%以上)、低煙性能(透光度>70%)、無(wú)毒性能(毒性指數(shù)< 5)、阻燃性能(Imin自熄)、耐熱性能(90°C下40年)、耐輻照性能(4.0X IO4Gy)，本發(fā)明的材料同時(shí)具有上述這些優(yōu)異的性能，且各性能達(dá)到平衡。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。以下實(shí)施例中的POE選自日本三井的型號(hào)810的POE ;EVA選自日本三井的型號(hào)260和北京有機(jī)化工廠型號(hào)14-2的EVA ;增韌劑選自日本三井的三元乙丙橡膠3072EM ;防老劑選自石家莊市茂豐化工有限公司防老劑MB和RD ;抗氧劑選自上海金海雅寶精細(xì)化工有限公司的抗氧劑1010 ;硅橡膠選自上海至潤(rùn)有機(jī)硅材料有限公司的型號(hào)120-1的硅橡膠；著色劑選自天津海豚炭黑有限公司的型號(hào)N330的著色劑。實(shí)施例1將29gP0E (型號(hào) 810) ,3IgEVA (型號(hào) 260)，37g 三元乙丙橡膠 3072EM，3.5g 防老劑RD, 1.Sg防老劑MB，2g抗氧劑1010，34g偶聯(lián)處理的氫氧化鋁，20g偶聯(lián)處理后的氫氧化鎂，15g氮系阻燃劑FR-PN, 15g硼酸鋅，3g硅橡膠(120-1)、1.5g著色劑(N330)以及0.1g紫外光吸收劑OB加入密煉機(jī)中，在135°C下混煉20分鐘，完成第一次密煉造粒，其中造粒機(jī)的各段溫度為130°C、13(TC、13(rC ;再在135°C下混煉15分鐘后，完成第二次密煉造粒；然后將第二次密煉造粒的母料在135°C下混煉10分鐘后，加入潤(rùn)滑劑飛流5g，敏化劑(TAIC) 2ml，在135°C下混煉10分鐘。得到核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的母料，將此母料用平板硫化機(jī)壓片制樣，先不加壓預(yù)熱5 IOmin,再加壓加熱5 6min,然后保壓冷卻至室溫,得到初料，其中所述液壓機(jī)的溫度控制為140 150°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)控制不低于15MPa ;然后用電子加速器輻照90KGy，其中輻照劑量控制為9 12Mrad，得到核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料1#。實(shí)施例2將 29gP0E (型號(hào) 810)、18gEVA (型號(hào) 260)，13gEVA (型號(hào) 14_2)，37g 三元乙丙橡膠3072EM，3.5g防老劑RD, 1.8g防老劑MB, 2g抗氧劑1010，34g偶聯(lián)處理的氫氧化鋁，20g偶聯(lián)處理后的氫氧化鎂，15g氮系助燃劑FR-PN，15g硼酸鋅，3g硅橡膠(120-1)、1.5g著色劑(N330)以及0.1g紫外光吸收劑OB加入密煉機(jī)中，135°C下混煉20分鐘，完成第一次密煉造粒，其中造粒機(jī)的各段溫度為130°C、130°C、130°C ;再在135°C下混煉15分鐘后，完成第二次密煉造粒；然后將第二次密煉造粒的母料在135°C下混煉10分鐘后，加入潤(rùn)滑劑飛流5g，敏化劑(TAIC) 2ml，在135°C下混煉10分鐘。得到核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的母料，將此母料用平板硫化機(jī)壓片制樣，先不加壓預(yù)熱5 IOmin,再加壓加熱5 6min,然后保壓冷卻至室溫，得到初料，其中所述液壓機(jī)的溫度控制為140 150°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)控制不低于15MPa ;然后用電子加速器輻照90KGy，其中輻照劑量控制為9 12Mrad，得到核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料2#。實(shí)施例3將29gP0E(型號(hào) 810)、31gEVA(型號(hào) 14-2)，37g 三元乙丙橡膠(型號(hào) 3072EM)，
3.5g防老劑RD，1.8g防老劑MB，2g抗氧劑1010，34g偶聯(lián)處理的氫氧化鋁，20g偶聯(lián)處理后的氫氧化鎂，15g氮系助燃劑FR-PN，15g硼酸鋅，3g硅橡膠(120-1)、1.5g著色劑(N330)以及0.1g紫外光吸收劑OB加入密煉機(jī)中，135°C下混煉20分鐘，完成第一次密煉造粒，其中造粒機(jī)的各段溫度為130°C、130°C、130°C;再在135°C下混煉15分鐘后，完成第二次密煉造粒；然后將第二次密煉造粒的母料在135°C下混煉10分鐘后，加入潤(rùn)滑劑飛流5g，敏化劑(TAIC) 2ml，在135°C下混煉10分鐘。得到核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的母料，將此母料用平板硫化機(jī)壓片制樣，先不加壓預(yù)熱5 IOmin,再加壓加熱5 6min,然后保壓冷卻至室溫，得到初料，其中所述液壓機(jī)的溫度控制為140 150°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)控制不低于15MPa ;然后用電子加速器輻照90KGy，其中輻照劑量控制為9 12Mrad，得到核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料3#。實(shí)施例1-3獲得的材料經(jīng)檢測(cè)，其各性能達(dá)到表2中所示的各技術(shù)性能指標(biāo)。

表I實(shí)施例1-3的原料配比(單位g)
權(quán)利要求
1.一種核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其原料由如下重量份數(shù)的組分組成: 聚烯烴樹(shù)脂20-50份； 無(wú)鹵阻燃劑40-50份； 防老劑2-3份； 增韌劑15-20份； 抗氧劑1.5-2份； 改性劑1-5份； 塑料加工助劑3-10份。
2.如權(quán)利要求1所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其特征在于，所述聚烯烴樹(shù)脂為乙烯醋酸乙烯基樹(shù)脂EVA和聚乙烯辛烯共彈體POE的混合物，兩者的重量比例為(1-3):1。
3.如權(quán)利要求1所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其特征在于，所述無(wú)鹵阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂以及氮系阻燃劑相復(fù)配的低煙無(wú)鹵阻燃劑，且氮系阻燃劑為硼酸鋅和FR-PN相復(fù)配的氮系阻燃劑。
4.如權(quán)利要求3所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其特征在于，所述氫氧化鋁、氫氧化鎂和氮系阻燃劑的重量比例為(3-4): (1-3): (3-4)。
5.如權(quán)利要求1所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其特征在于，所述防老劑為MB和RD相復(fù)配的防老劑，MB主要成分為2-巰基苯并咪唑，RD主要成分為2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體；所述增韌劑為三元乙丙橡膠3072EM ;所述抗氧劑為抗氧劑1010，其名稱(chēng)為四[甲基-β-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯；所述改性劑為硅橡膠。
6.如權(quán)利要求1所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其特征在于，所述塑料加工助劑選自潤(rùn)滑劑、著色劑、敏化劑以及紫外光吸收劑。
7.如權(quán)利要求6所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其特征在于，所述潤(rùn)滑劑選自飛流；所述著色劑選自炭黑N330 ;所述敏化劑選自鄰苯二甲酸二烯丙酯TAIC ;所述紫外光吸收劑為2，5-雙(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的制備方法，包括如下步驟: .1)按照核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料的原料配比分別稱(chēng)取各原料； .2)將稱(chēng)量好后的氫氧化鋁、氫氧化鎂采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，處理溫度在100-120°C，攪拌時(shí)間為10-15分鐘； .3)將除潤(rùn)滑劑和敏化劑以外的其他原料置于密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，擠出造粒，完成第一次S煉造粒； .4)將第一次密煉后的母料置于密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，擠出造粒，完成第二次密煉造粒； .5)將第二次密煉后的母料置于密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，然后加入潤(rùn)滑劑和敏化劑，再進(jìn)行混煉，完成第三次密煉造粒； .6)將第三次密煉造粒獲得的初料置于液壓機(jī)中先不加壓預(yù)熱，再加壓加熱，然后保壓冷卻至室溫，得到片材，其中所述液壓機(jī)的溫度為140 150°C，液壓機(jī)加壓的壓強(qiáng)不低于15MPa ；.7)將獲得的片材進(jìn)行輻照交聯(lián)，得到所述核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其中輻照劑量為 9-12Mrad。
9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，第一次密煉造粒時(shí)的混煉采用130°C-135°C下混煉15-20分鐘；步驟4)中，第二次密煉造粒時(shí)的混煉采用130°C-135°C下混煉10-15分鐘；步驟5)中，第三次密煉造粒時(shí)的兩次混煉均采用130°C -135°C下混煉8-10分鐘；步驟6)中，所述不加壓預(yù)熱的時(shí)間為5-1Omin ;加壓加熱時(shí)間為5-6min。
10.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的核電IE級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料在核電站電纜附件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種核電1E級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料及其制備。本發(fā)明核電1E級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料，其原料由如下重量份數(shù)的組分組成聚烯烴樹(shù)脂20-50份；無(wú)鹵阻燃劑40-50份；防老劑2-3份；增韌劑15-20份；抗氧劑1.5-2份；改性劑1-5份；塑料加工助劑3-10份。本發(fā)明的材料選擇一定配比的基體樹(shù)脂、無(wú)鹵阻燃劑、防老劑、增韌劑、抗氧化劑、改性劑、交聯(lián)敏化劑等原料經(jīng)過(guò)一系列工藝步驟制備而得，獲得的核電1E級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料同時(shí)具有相對(duì)平衡且優(yōu)異的機(jī)械性能、低煙性能、無(wú)毒性能、阻燃性能、耐熱、耐輻照等性能，尤其優(yōu)異的耐熱性能和耐輻照性能。該核電1E級(jí)K3類(lèi)熱縮套管材料可廣泛應(yīng)用于核電站領(lǐng)域中。
文檔編號(hào)B29B7/28GK103087377SQ201110350728
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月8日
發(fā)明者尤麗萍, 嚴(yán)永昌, 劉旌平, 孫萍, 嚴(yán)波, 何壹成 申請(qǐng)人:上海特纜電工科技有限公司