[發明專利]核電站用1E級K2類可輻照交聯無鹵阻燃線纜材料及制法

有效

• 申請號: 201310061918.2
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103087395A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 陳浩;彭朝榮;黃科;陳竹平;劉思陽;張婧;陳嶼恒;趙星;王靜霞;倪茂君
• 申請（專利權）人: 四川省原子能研究院;四川省原子能投資管理公司
• 主分類號: C08L23/08
• 分類號: C08L23/08;C08L85/02;C08K13/02;C08K3/22;C08K3/34;C08K5/134;C08K5/526;C08J3/28;C08J3/24;H01B3/44;H01B7/295;B29C47/92;B29B9/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 趙麗

技術領域

本發明涉及一種可輻照交聯無鹵阻燃線纜材料及其制備方法，具體涉及一種核電站用1E級K2類可輻照交聯無鹵阻燃線纜材料及其制備方法，屬于化工新材料領域。

背景技術

利用核能發電已成為世界各國解決能源問題的重要途徑，已經有17個國家其核電發電量占總發電量的比例超過25%。在美國，運行的核電機組超過100臺，為世界最多，裝機容量達9741萬千瓦，2000年核電發電量為7539億kWh，占美國發電總量的19.83%，目前，我國正在運行的機組有8臺，總裝機容量達590萬千瓦，占全國發電量的1.18%，隨著全球化能源危機的日益嚴重，發展核電也成為我國能源戰略的核心任務，而核電站用電線電纜作為核電的“心臟”，積極開發核能電纜是實現核能裝備國產化的重要組成部分之一。

美國、法國等發達國家已制定出較為成熟的核電站用電線電纜的技術標準，由于我國的核電建設正處于起步階段，核級電纜的研究也剛剛開始，其產品的性能指標及技術要求尚不完全統一，為規范行業標準，我國按國標GB/T?22577-2008核電站用IE級電纜通用要求也制定了相應的技術標準，核電站用1E級電線電纜安全級別分為三類：K1、K2、K3，其中K2類是安裝在安全殼內或安全殼外對輻射有要求的場合，其必須具備在核電站正常運行工況的相應環境條件下以及在地震荷載下完成其規定的電纜，線纜必須具備低煙、無鹵、阻燃等特性，且整個壽命期應能耐受累積劑量250?kGy的高能射線輻照。

目前制備核級線纜材料主要有以下兩種途徑，一是選擇本身就具有較強抗輻射能力的高分子材料作為線纜材料的基體，如聚酰亞胺，其結構中含有穩定性高的苯環結構，生產工藝復雜，設備一次性投入大，成本極高；二是通過在高分子材料中添加能大量捕獲自由基的抗氧劑，這種方法不用更改設備，生產工藝成熟。核級線纜對材料的阻燃性能有嚴格要求，傳統無鹵阻燃線纜主要存在以下缺點：其一，為了滿足阻燃性能需求，通常在電纜料的基體中復配添加有如氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷等大量的無機阻燃劑，紅磷雖然阻燃效率高，但其與基礎樹脂相容性差且制備的材料顏色單一，氫氧化鎂、氫氧化鋁阻燃效率較低，要達到一定阻燃效果必需大量添加在基礎樹脂里，勢必造成材料機械性能和加工性能的嚴重下降，同時還會降低材料的耐溫等級。其二，電纜料的基體以高分子材料為主，經高能射線輻照會發生降解，導致性能惡化，不能滿足核電站線纜對抗輻射性能的使用需求。因此，合理調節配方以便得到綜合性能優良的阻燃材料成為制約線纜企業的瓶頸。

如中國專利201010619410.6公開了一種可用于核電站電纜的可輻照交聯低煙無鹵阻燃絕緣料，所述絕緣料包括如下重量組分：(A)基礎樹脂100份；(B)抗氧劑2～5份；(C)抗輻照劑3～10份；(D)阻燃劑110～170份；(E)相容劑2～10份；(F)抗銅劑0.1～0.8份；(G)潤滑劑0.2～2份(H)交聯敏化劑2～10份；所述組分(A)的基礎樹脂包括如下組分：乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-丙烯酸丁酯(EBA)以及線型超低密度聚乙烯(VLDPE)三者的組合，且三者重量比依次為(10～20)∶(65～80)∶(10～20)。該專利所述無鹵阻燃絕緣料由三種不同基礎樹脂共混，其阻燃體系添加量為110-170份，且以無機氫氧化物阻燃劑為主，阻燃體系效率較低，產品的擠出加工速度慢。

再如中國專利201210244369公開一種核電站用1E級K1類無鹵阻燃材料，包括下述物質：乙烯基聚合物100份；聚合物相容劑1-20重量份；有機硅聚合物0.5-10重量份；復合抗氧劑1-10重量份；光穩定劑0.1-10重量份；高分子量聚磷酸銨0.1-100重量份和/或磷酸酯類阻燃劑0.1-50重量份和/或三聚氰胺氰脲酸鹽0.1-50重量份和/或密胺焦磷酸鹽0.1-50重量份；所述復合抗氧劑是重量比為1∶(1~4)∶(1~2)∶(0.5~1)的受阻酚類主抗氧劑與硫醚類輔助抗氧劑、受阻胺輔助抗氧劑、抗銅劑調配而成的復合劑，該材料可作為核電站用1E級K1類無鹵阻燃熱縮管、電線電纜以及電纜附件的絕緣材料。該專利所述無鹵阻燃材料在用于制備核電站用線纜絕緣層的配方中，采用了氫氧化鋁/高分子量聚磷酸銨/三聚氰胺氰脲酸鹽/密胺焦磷酸鹽復配構成阻燃體系，阻燃體系添加量為100份，阻燃體系構成復雜、添加量大且各組分與聚合物相容性有差異，導致產品的斷裂伸長率較低且擠出加工速度慢，其次，由于聚磷酸銨的pH偏酸性，在空氣中易吸潮，發生潮解且熱穩定性不好，在加工過程中易受熱和機械作用析出，從而導致制品的性能和使用壽命降低。

發明內容