CN108034115A - 一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法 - Google Patents

一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法和电缆，其中，所述绝缘材料是由按质量份计的下述成分组成：30～60份的低密度聚乙烯，10～20份的聚丙烯，5～10份的苯基硅橡胶，20～40份的高密度聚乙烯，0.5～1份的稳定剂，0.3～1份的交联助剂，0.2～1份的复合抗氧剂和0.1～1份的防辐射助剂，0.1～0.5份加工助剂等。本发明的电缆料具有优异的电性能，能够用于满足通讯电缆绝缘材料对介电性能的要求；具有优异的加工性能，能够满足高速挤出(＞500米/分钟)的要求；此外具有优异的长期老化性能和耐辐射性能，经过电子束辐照交联后，能够满足第三代核电站60年(90度)的热寿命和辐射寿命的要求，可以用于核电站用的室内通讯电缆和同轴电缆绝缘等场合。

Description

一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法
技术领域
本发明属于核电站用中高压电缆料领域，具体涉及一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法。
背景技术
核电站电缆因其特殊的使用环境，要求电缆具有可靠的使用寿命、热稳定、防潮性、化学稳定性和耐高能辐射等性能。因此，对用于核电站电缆的电缆材料也提出了较高的性能要求。
现有的用于通讯电缆用绝缘料，在长期的热老化和辐射老化的作用下，分子间的化学键会发生断裂，产生活性自由基或活性粒子，并会进一步发生化学反应，与此同时，通讯电缆用导体为裸铜导线，在热的情况下会加速绝缘材料的老化，长期处于这样的环境下，最终使材料的性能越来越劣化，不仅影响信号的传输，更加无法满足核电站电缆60(90度)年的使用寿命，存在很大的安全隐患。
发明内容
本发明的第一目的在于获得一种克服现有技术的不足，能在核电站环境下长期使用，用于室内通讯和同轴通讯的核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料。
本发明的第二目的在于获得一种克服现有技术的不足，能在核电站环境下长期使用，用于室内通讯和同轴通讯的核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的制备方法。
本发明的第三目的在于获得一种克服现有技术的不足，能在核电站环境下长期使用，用于室内通讯和同轴通讯的辐照交联电缆。
因此，本发明的第一方面提供了一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，所述电缆料包含：低密度聚乙烯，聚丙烯，苯基硅橡胶，高密度聚乙烯，稳定剂，交联助剂，复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂等。其中，按照质量份计，所述电缆料包含以下组分：
在本发明一个优选的实施方式中，所述低密度聚乙烯的融指为0.8～2.2g/10min。
在本发明一个优选的实施方式中，所述高密度聚乙烯的融指为1～3g/10min。
在本发明一个优选的实施方式中，所述苯基硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶，所述苯基含量为30-50％，分子量8-10万。
在本发明一个优选的实施方式中，所述聚丙烯的融指为0.5～2g/10min以GB/T3682-2000法测定。
在本发明一个优选的实施方式中，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、氧化锌、水铝钙石、水滑石中的一种活着任意两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施方式中，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂、含硫抗氧剂与抗铜剂复配而成，所述受阻酚类抗氧剂、含硫抗氧剂与抗铜剂的重量比为4：2：1至2：2：1。
在本发明一个优选的实施方式中，所述受阻酚类抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧245中的一种或者任意两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施方式中，所述含硫抗氧剂为含硫抗氧剂DLTP、抗氧剂300、抗氧剂1035、抗氧剂1081中的一种或者任意两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施方式中，所述抗铜剂为抗铜剂MD-1024。
在本发明一个优选的实施方式中，所述防辐射助剂为紫外光吸收剂和受阻胺稳定剂的复配，其中，所述紫外光吸收剂和受阻胺稳定剂的重量比为1:1至1:2。
在本发明一个优选的实施方式中，所述紫外光吸收剂为UV531、UV326、UV327中的一种或者任意两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施方式中，所述受阻胺稳定剂为UV770、UV944、UV119、UV622中的一种或者任意两种以上的混合。
在本发明一个优选的实施方式中，所述加工助剂为氟加工助剂和PE蜡的复配，所述重量比为1:1至1:2。
在本发明一个优选的实施方式中，所述交联助剂为三烯丙基羟脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTMA)、1,2-聚丁二烯中的一种或者任意两种以上的混合。
上述一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的制备方法，其是将低密度聚乙烯、聚丙烯、高苯基硅橡胶、高密度聚乙烯、稳定剂、交联助剂、复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂进行配料后，放入低速混合机中，在室温下搅拌1-3分钟，混和均匀，然后经双螺杆挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段120～130℃，输送段145～150℃，熔融段150～170℃，机头170～190℃。
一种辐照交联电缆，其由上述核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料制备而成。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进配方，获得了一种能在核电站环境下长期使用，耐长期老化性能，耐辐射性能，耐严酷环境，介电性能好，机械性能优异的用于室内通讯和同轴通讯的辐照交联绝缘电缆料。本发明人的核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，克服了传统通讯电缆绝缘料的不足，使该材料具有优异的耐长期老化性能，耐严酷环境，耐辐射性能，信号传输性能和加工性能，在此基础上完成了本发明。
以下对本发明的核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的各组分进行详细描述：
低密度聚乙烯
在本发明一个优选的实施方式中，所述低密度聚乙烯的熔融指数为0.8～2.2g/10min，以GB/T 3682-2000法测定。
高密度聚乙烯
在本发明一个优选的实施方式中，所述高密度聚乙烯的熔融指数为1～3g/10min，以GB/T 3682-2000法测定。
聚丙烯
在本发明一个优选的实施方式中，所述聚丙烯的熔融指数为0.5～2g/10min，以GB/T 3682-2000法测定。
苯基硅橡胶
苯基硅橡胶具有优异的电性能，耐低温、耐核辐射性能和耐热性能，且随着苯基含量的增加，材料的耐辐射性能变好。本发明所述的苯基硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶，所述苯基含量为30-50％，分子量8-10万。
稳定剂
本发明的稳定剂，可以以很少的添加量实现与抗氧剂的协同效果，实现材料的长期热寿命(90度60年)。在本发明一个优选的实施方式中，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、氧化锌、水铝钙石、水滑石中的一种或者任意两种以上的混合。。
交联助剂
在本发明的辐照交联电缆料中添加交联助剂，增加材料辐照后的交联度，对本发明的辐照交联电缆料中添加的交联助剂没有具体限制，可以采用各种市售可用交联助剂，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。
在本发明一个优选的实施方式中，所述交联助剂为三烯丙基羟脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTMA)、1,2-聚丁二烯中的一种或者任意两种以上的混合。
复合抗氧剂
抗氧剂指能防止或抑制诸如氧、热、光、臭氧、机械应力、重金属离子等因素破坏制品性能、延长制品储存和使用寿命的助剂。本发明使用的抗氧剂由三种抗氧剂复配而成，具有优良的抗长期老化性，并且长期使用不变色，不影响材料的电性能和机械性能。
在本发明一个优选的实施方式中，其中所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧245中的至少一种，含硫抗氧剂DLTP、抗氧剂300、抗氧剂1035、抗氧剂1081的至少一种，和抗铜剂MD-1024复配而成。其中，所述受阻酚类抗氧剂、含硫抗氧剂与抗铜剂的重量比为4：2：1至2：2：1。
防辐射助剂
本发明的电缆料在长期的高能粒子辐射的环境下使用，防辐射助剂的存在，能够使材料具备优良的抗辐射性能。
在本发明一个优选的实施方式中，所述防辐射助剂为紫外光吸收剂和受阻胺稳定剂的复配体系，其中所述紫外光吸收剂为UV531、UV326、UV327中的至少一种；受阻胺稳定剂UV770、UV944、UV119、UV622中的至少一种。其中，所述紫外光吸收剂和受阻胺稳定剂的重量比为1:1至1:2。
加工助剂
本发明的绝缘电缆料，要求能够满足高速挤出(＞500米/分钟)条件下，线芯表面光洁无缺陷的加工工艺，加工助剂的存在对加工性能有极大的改善效果。
在本发明一个优选的实施方式中，所述加工助剂为氟加工助剂和PE蜡的复配体系，所述重量比为1:1至1:2。
电缆制品
本发明还提供了一种采用本发明所述的核电站用辐照交联通讯电缆电缆制品。所述电缆制品能够满足第三代核电站90度60年的使用寿命，满足核电站电缆耐辐射性能的要求，具有优异的加工性能和良好信号传输性能。
制备方法
一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的制备方法，其是将低密度聚乙烯，聚丙烯，苯基硅橡胶，高密度聚乙烯，稳定剂，交联助剂，复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂等进行配料后，放入低速混合机中，在室温下搅拌1-3分钟，混和均匀，然后经双螺杆挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段120～130℃，输送段145～150℃，熔融段150～170℃，机头170～190℃。
应理解，此部分所述的低密度聚乙烯，聚丙烯，苯基硅橡胶，高密度聚乙烯，稳定剂，交联助剂，复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂等的成分和用量如本文其它部分所述。
本发明所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料及其制备方法具有如下优点：
采用交联剂后吸收的工艺，加工工艺简单，加工过程材料损耗少，工艺安全稳定，设备投资较低，综合性价比优越。
采用本发明电缆料制得电缆制品能够满足第三代核电站90度60年的使用寿命和电缆耐辐射性能的要求。
本发明的核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，具有介电性能和加工性能，能够室内通讯电缆和同轴电缆的信号传输要求和高速挤出的加工工艺要求。
本发明中，术语“含有”或“包括”或“采用”表示各种成分可一起应用于本发明的混合物或组合物中。因此，术语“主要由...组成”和“由...组成”包含在术语“含有”或“包括”或“采用”中。
本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份。
除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
实施例1
实施例1配方的各组分名称及各组分重量份数如表1所示：
表1
名称 重量/kg 名称 重量/kg
低密度聚乙烯 50 抗氧剂1081 0.8
高密度聚乙烯 30 抗氧剂MD-1024 0.4
聚丙烯 15 UV 326 0.3
苯基硅橡胶 5 UV 944 0.6
TAIC 0.5 氟加工助剂 0.2
硬脂酸钙 0.4 PE蜡 0.4
抗氧剂1010 0.8
其制备方法是将低密度聚乙烯，聚丙烯，苯基硅橡胶，高密度聚乙烯，稳定剂，交联助剂，复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂等进行配料后，放入低速混合机中，在室温下搅拌1-3分钟，混和均匀，然后经双螺杆挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段120～130℃，输送段145～150℃，熔融段150～170℃，机头170～190℃。
对实施例1中的电缆料进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表1所示。
实施例2
实施例2配方的各组分名称及各组分重量份数如表2所示：
表2
名称 重量/kg 名称 重量/kg
低密度聚乙烯 50 抗氧剂1081 0.6
高密度聚乙烯 30 抗氧剂MD-1024 0.3
聚丙烯 15 UV 326 0.5
苯基硅橡胶 5 UV 944 0.6
TAIC 0.5 氟加工助剂 0.3
硬脂酸钙 0.8 PE蜡 0.4
抗氧剂1010 0.6
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例2中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7所示。
实施例3
实施例3配方的各组分名称及各组分重量份数如表3所示：
表3
名称 重量/kg 名称 重量/kg
低密度聚乙烯 30 抗氧剂300 0.8
高密度聚乙烯 40 抗氧剂MD-1024 0.4
聚丙烯 20 UV 327 0.3
苯基硅橡胶 10 UV 770 0.6
TAIC 0.5 氟加工助剂 0.2
氧化锌 0.8 PE蜡 0.4
抗氧剂1098 0.6
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例3中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7所示。
实施例4
实施例4配方的各组分名称及各组分重量份数如表4所示：
表4
名称 重量/kg 名称 重量/kg
低密度聚乙烯 30 抗氧剂300 0.6
高密度聚乙烯 40 抗氧剂MD-1024 0.3
聚丙烯 20 UV 327 0.5
苯基硅橡胶 10 UV 770 0.6
TMPTMA 0.5 氟加工助剂 0.3
氧化锌 0.4 PE蜡 0.4
抗氧剂1098 0.8
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例4中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7所示。
实施例5
实施例5配方的各组分名称及各组分重量份数如表5所示：
表5
名称 重量/kg 名称 重量/kg
低密度聚乙烯 60 抗氧剂DLTP 0.8
高密度聚乙烯 20 抗氧剂MD-1024 0.4
聚丙烯 12 UV 531 0.3
苯基硅橡胶 8 UV 119 0.6
TMPTMA 0.5 氟加工助剂 0.2
水铝钙石 0.4 PE蜡 0.4
抗氧剂245 0.8
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例5中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7所示。
实施例6
实施例6配方的各组分名称及各组分重量份数如表6所示：
表6
名称 重量/kg 名称 重量/kg
低密度聚乙烯 60 抗氧剂DLTP 0.6
高密度聚乙烯 20 抗氧剂MD-1024 0.3
聚丙烯 12 UV 531 0.5
苯基硅橡胶 8 UV 119 0.6
TMPTMA 0.5 氟加工助剂 0.3
水铝钙石 0.8 PE蜡 0.4
抗氧剂245 0.6
上述电缆料的制备方法与实施例1相同。
对实施例6中的产品进行性能检测试验，各性能数值如性能实施例表7所示。
性能实施例
按以下方式进行产品性能测试：
(1)拉伸性能测试：
根据GB/T1040-2008标准测试核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的拉伸性能；
(2)电性能
根据GB/T 1408-2006标准测试核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的电气强度。
根据GB/T 1409-2006标准测试核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的介电常数和介质损耗因数。
根据GB/T 1410-2006标准测试核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的体积电阻率。
热寿命
根据GB/T 1102.1-2003标准评价核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的热寿命；
耐辐射性能
根据IEC 61244:2014标准判定核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的的长期辐射老化性能；
热延伸
根据GB/T2951.21-2008标准评价核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的热寿命；
测试结果如表7所示。
表7：实施例产品性能测试结果
从表7中数据可以看出，本发明制得的核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料,不仅机械性能好，介电性能优越，可用于室内通讯和同轴通讯等通讯线缆的绝缘层；而且辐照交联后，可以达到90度60年的热寿命要求，耐辐照性能好，能够满足AP1000、华龙一号等第三代核电站的性能要求。此外具有优异的加工性能，能够满足高速挤出的工艺要求，应用前景广阔。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (17)

1.一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，所述电缆料包含：低密度聚乙烯，聚丙烯，苯基硅橡胶，高密度聚乙烯，稳定剂，交联助剂，复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂等。其中，按照质量份计，所述电缆料包含以下组分：
2.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述低密度聚乙烯的融指为0.8～2.2g/10min。
3.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述高密度聚乙烯的融指为1～3g/10min。
4.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述苯基硅橡胶为甲基乙烯基苯基硅橡胶，所述苯基含量为30-50％，分子量8-10万。
5.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述聚丙烯的融指为0.5～2g/10min以GB/T3682-2000法测定。
6.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、氧化锌、水铝钙石、水滑石中的一种活着任意两种以上的混合。
7.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述复合抗氧剂由受阻酚类抗氧剂、含硫抗氧剂与抗铜剂复配而成，所述受阻酚类抗氧剂、含硫抗氧剂与抗铜剂的重量比为4：2：1至2：2：1。
8.如权利要求7所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧245中的一种或者任意两种以上的混合。
9.如权利要求7所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述含硫抗氧剂为含硫抗氧剂DLTP、抗氧剂300、抗氧剂1035、抗氧剂1081中的一种或者任意两种以上的混合。
10.如权利要求7所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述抗铜剂为抗铜剂MD-1024。
11.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述防辐射助剂为紫外光吸收剂和受阻胺稳定剂的复配，其中，所述紫外光吸收剂和受阻胺稳定剂的重量比为1:1至1:2。
12.如权利要求11所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述紫外光吸收剂为UV531、UV326、UV327中的一种或者任意两种以上的混合。
13.如权利要求11所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述受阻胺稳定剂为UV770、UV944、UV119、UV622中的一种或者任意两种以上的混合。
14.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述加工助剂为氟加工助剂和PE蜡的复配，所述重量比为1:1至1:2。
15.如权利要求1所述的一种核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料，其特征在于，所述交联助剂为三烯丙基羟脲酸酯(TAC)、三烯丙基异氰脲酸酯(TAIC)、三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯(TMPTMA)、1,2-聚丁二烯中的一种或者任意两种以上的混合。
16.一种权利要求1至15任一项权利要求核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料的制备方法，其特征是将低密度聚乙烯、聚丙烯、高苯基硅橡胶、高密度聚乙烯、稳定剂、交联助剂、复合抗氧剂、防辐射助剂、加工助剂进行配料后，放入低速混合机中，在室温下搅拌1-3分钟，混和均匀，然后经双螺杆挤出造粒，螺杆各段温度为：加料段120～130℃，输送段145～150℃，熔融段150～170℃，机头170～190℃。
17.一种辐照交联电缆，其由权利要求1至15任一项权利要求核电站用辐照交联通讯电缆绝缘料制备而成。
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