一种用于核电缆绝缘料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及核电缆绝缘材料，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，聚烯烃接枝物，阻燃剂，交联敏化剂，增塑剂，抗氧化剂，防老剂，硫化剂，促进剂，着色剂，加工助剂；其制备方法包括，将称取的原料混合搅拌，再经过双螺杆挤出机挤出造粒，将造粒后的粒料在开炼机上塑化出片，将获得的片料置于液压机中，将获得的试片进行辐照交联，得到所述交联耐油、耐酸、防冻抗低温型核电缆绝缘材料。本发明具有优异的耐油性能耐酸性能，优异的耐低温性能，脆化温度低于-45℃，优异的阻燃性能，其氧指数在40％以上，及具有良好的燃烧自熄性能，并且机械性能和电性能优良，且各性能达到平衡。
【专利说明】-种用于核电缆绝缘料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电线电缆材料领域，具体是主要针对核工业行业而提供的一种用于核 电缆绝缘材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着国家对环保的高度重视，特别是全国一些大中城市连续出现恶劣天 气，已严重影响了人民群众的生活质量和生命安全，因此国家提出要大力发展核电力，减少 燃煤发电量，利用清洁能源来替代传统的火力发电，切实转变经济增长方式。由于核电站所 用电线电缆要求较高，目前一般都采用低烟无卤阻燃电缆料，因此低烟无卤阻燃电缆料的 需求在这几年快速得到增长，据中国电缆网统计，仅2013年全年无卤阻燃电缆料的产量就 超过了 10万吨。
[0003] 在无卤阻燃电缆料产量上取得快速增长的同时，对其产品的性能与应用范围也提 出了更高的要求。如核电缆、高铁用机车电缆、海洋用船用电缆等，不仅要求是低烟无卤阻 燃，还必须是耐油、耐酸、防冻抗低温等，才能满足使用要求，而目前市场上常规的低烟无卤 阻燃电缆料，在耐油、耐酸、防冻抗低温的性能指标上存在着许多矛盾，要么耐油、耐酸指标 达到，而防冻抗低温指标达不到，或者是防冻抗低温指标达到，而耐油、耐酸指标通不过，这 也是目前生产核电缆用电缆料企业普遍存在的技术问题。
[0004] 当前一些企业制造无卤阻燃料的聚合物大多采用聚烯烃材料，尤以乙烯-醋酸乙 烯酯共聚物（EVA)为主，其优点一是价格比较低；二是工艺操作简便；三是制得的阻燃料燃 烧时发烟量低，毒性小。但是耐油性差，与矿物填料结合力弱是其主要缺点。
[0005] EVA的耐油性能与VA的含量是相关的，VA的含量越高，耐油性越好，但耐低温性能 及机械性能会随之降低。而通过添加增塑剂可以很好的改善耐低温性，只是在材料的机械 性能上会有所降低。同时，目前常用的低烟无卤阻燃电缆料多是采用氢氧化镁、氢氧化铝等 无机阻燃体系，该阻燃体系主要是通过阻燃剂分解，吸收热量同时释放出水，来达到阻燃的 目的，由于其燃烧结壳性能较差，因而自熄性能较差。因此目前迫切需要通过技术创新，来 解决针对核电缆上用的绝缘材料工艺技术问题。
【发明内容】
[0006] 发明目的：本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于核电缆绝 缘材料及其制备方法，该材料具有优异的耐油性能耐酸性能，包括耐矿物油和燃料油性能， 优异的耐低温性能，脆化温度低于-45°c，优异的阻燃性能，其氧指数在40%以上，低烟性 能（无焰烟密度小于等于350)，及具有良好的燃烧自熄性能，并且机械性能（拉伸长度 13MPa以上）和电性能优良，且各性能达到平衡。
[0007] 技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所述的一种用于核电缆绝缘材料，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% 聚烯烃接枝物 10-30% 阻燃剂 20-30% 交联敏化剂 2-4% 增塑剂 1.5-6% 抗氧化剂 0. 8-3% 防老剂 0.5-2% 硫化剂 1-3% 促进剂 1. 5-2. 5% 着色剂 1-3% 加工助剂 0. 5-2%;
[0010] 所述低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量为10-25%，可提 高电缆料的机械性能；所述高VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量为 40-60%，可提高电缆料的耐油性能；所述聚烯烃接枝物为马来酸酐接枝聚烯烃，如马来酸 酐接枝低密度聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等，可提高基体树脂与阻燃 剂之间的粘结作用，提高机械性能；所述交联敏化剂为多官能团的丙烯酸酯类；所述阻燃 剂为由A和B组成的复配混合物，所述A采用磷酸三乙脂，所述B采用辛酸亚锡；所述促进 剂为N，N-四甲基二硫双硫羰胺（简称TMTD);所述增塑剂为癸二酸二辛酯（DOS)或己二酸 二辛酯（D0A)，可改善电缆料的耐低温性能；所述抗氧剂为酚类抗氧剂、胺类抗氧剂或亚磷 酸酯类抗氧剂。
[0011] 所述交联敏化剂为多官能团的丙烯酸酯类为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯 (TMPTMA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA)、三烯丙基氰脲酸酯（TAC)或TAIC等，交联敏 化剂可以降低辐照交联所需的吸收剂量；所述硫化剂为2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧 基）己烷（简称DBPMH)。
[0012] 所述加工助剂为硬脂酸锌、石蜡和硅油中的一种或多种；所述防老剂为2-巯基苯 并咪唑（简称MB)，所述着色剂为炭黑。
[0013] 所述抗氧剂选用酚类抗氧剂，如抗氧剂1010、抗氧剂1076等、胺类抗氧剂，如抗氧 剂4010、抗氧剂N，N-二（β-萘基）对苯二胺（DNP)等，以及亚磷酸酯类抗氧剂，所述亚磷 酸酯类抗氧剂如抗氧剂168等。
[0014] 一种用于核电缆绝缘料的制备方法，它包括如下步骤，
[0015] (1)按照核电缆绝缘料的制备方法，其原料组分及相应的重量百分含量称取原 料；
[0016] (2)将称取的原料先置于高速搅合机中进行混合搅拌后，再经过双螺杆挤出机进 行三次挤出造粒，所述高速搅合机的搅合速度为1000-1200rpm，所述双螺杆挤出机内自加 料段起各段螺杆温度，如分别为：130°C、135°C、120°C、135°C、145°C、128°C、130°C、135°C、 140 °C ；
[0017] (3)将造粒后的粒料在开炼机上塑化、出片，所述开炼机的温度为100-130°C ;
[0018] (4)将获得的片料置于液压机中先采用加压预热5-8小时，再加压加热，然后保压 冷却2-4小时后至室温，即得到试片；
[0019] (5)将获得的试片进行辐照交联，得到所述交联耐油、耐酸、防冻抗低温型核电缆 绝缘材料，其中辐照剂量为17_20Mrad。
[0020] 所述步骤⑵中，所述搅拌时间为3-6小时，所述双螺杆挤出机内的温度为 130-160°C ;所述步骤（4)中，所述液压机的温度为160-180°C，液压机加压的压强不低于 15Mpa，所述加压加热时间为4-8小时。
[0021] 所述的辐照交联设计采用机械电子一体化加速器进行。
[0022] 有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：本发明具有优异的耐油性能 耐酸性能，包括耐矿物油和燃料油性能，优异的耐低温性能，脆化温度低于_45°C，优异的阻 燃性能，其氧指数在40 %以上，低烟性能（无焰烟密度小于等于350)，及具有良好的燃烧自 熄性能，并且机械性能（拉伸长度13MPa以上）和电性能优良，且各性能达到平衡，本发明 的制备方法选择合适的基体树脂、聚烯烃接枝物、阻燃剂、增塑剂、抗氧化剂、交联敏化剂、 硫化剂、促进剂、加工助剂及着色剂，以及原料的恰当配比，不仅具有相对平衡且优异的机 械性能、耐油耐酸性能、耐低温性能、低烟性能，而且还具有独特的阻燃性能等性能，阻燃燃 烧自熄性能和效果十分明显。
【具体实施方式】
[0023] 下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
[0024] 实施例1 :
[0025] -种用于核电缆绝缘料的制备方法，它包括如下步骤，
[0026] (1)按照如表1实施例1中，其原料组分及相应的重量百分含量称取原料；
[0027] (2)将称取的原料先置于高速搅合机中进行混合搅拌6小时后，再经过双螺杆挤 出机进行三次挤出造粒；所述高速搅合机的搅合速度为900rpm ;所述双螺杆挤出机内自加 料段起各段螺杆温度，如分别为：130°C、135°C、120°C、135°C、145°C、128°C、130°C、135°C、 140 °C ；
[0028] (3)将造粒后的粒料在开炼机上塑化、出片，所述开炼机的温度为100°C ;
[0029] (4)将获得的片料置于液压机中先采用加压预热5小时，再加压加热为5小时，然 后保压冷却2小时后至室温，得到初料，即得到试片；所述液压机的温度为150°C，液压机加 压的压强不低于16Mpa。
[0030] (5)将获得的试片进行辐照交联，得到所述交联耐油、耐酸、防冻抗低温型核电缆 绝缘材料，其中辐照剂量为17Mrad。
[0031] 将实施例1所得的一种用于核电缆绝缘料材料进行机械性能、耐油耐酸性能、抗 低温性能、电性能、阻燃性能等检测，所得材料的性能如表2中实施例1所示的性能结果。从 所得的性能数据可以得到该材料具有优异的耐油耐酸、抗低温、低烟性能及阻燃性能，并且 机械性能、电性能都十分优良。
[0032] 实施例2 :
[0033] 本实施例一种用于核电缆绝缘料的制备方法，它包括如下步骤，
[0034] (1)按照如表1中实施例2中，其原料组分及相应的重量百分含量称取原料；
[0035] (2)将称取的原料先置于高速搅合机中进行混合搅拌5小时后，再经过双螺杆 挤出机进行三次挤出造粒；所述高速搅合机的搅合速度为l〇〇〇rpm。所述双螺杆挤出机 内自加料段起各段螺杆温度，如分别为：120°C、125°C、130°C、130°C、135°C、135°C、140°C、 135°C、130°C。
[0036] (3)将造粒后的粒料在开炼机上塑化、出片，所述开炼机的温度为120°C ;
[0037] (4)将获得的片料置于液压机中先采用加压预热6小时，再加压加热为6小时，然 后保压冷却3小时后至室温，得到初料，即得到试片；所述液压机的温度为160°C，液压机加 压的压强不低于17Mpa。
[0038] (5)将获得的试片进行辐照交联，得到所述交联耐油、耐酸、防冻抗低温型核电缆 绝缘材料，其中辐照剂量为18Mrad。
[0039] 将实施例2所得的一种用于核电缆绝缘料材料进行机械性能、耐油耐酸性能、抗 低温性能、电性能、阻燃性能等检测，所得材料的性能如表2中实施例1所示的性能结果。从 所得的性能数据可以得到该材料具有优异的耐油耐酸、抗低温、低烟性能及阻燃性能，并且 机械性能、电性能都十分优良。
[0040] 实施例3 :
[0041] 本实施例一种用于核电缆绝缘料的制备方法，它包括如下步骤，
[0042] (1)按照如表1中实施例3中，其原料组分及相应的重量百分含量称取原料；
[0043] (2)将称取的原料先置于高速搅合机中进行混合搅拌4小时后，再经过双螺杆挤 出机进行三次挤出造粒；所述高速搅合机的搅合速度为850rpm。所述双螺杆挤出机内自加 料段起各段螺杆温度，如分别为：110°C、115°C、120°C、120°C、125°C、120°C、130°C、125°C、 125。。。
[0044] (3)将造粒后的粒料在开炼机上塑化、出片，所述开炼机的温度为110°C ;
[0045] (4)将获得的片料置于液压机中先采用加压预热7小时，再加压加热为7小时，然 后保压冷却3小时后至室温，得到初料，即得到试片；所述液压机的温度为150°C，液压机加 压的压强不低于18Mpa。
[0046] (5)将获得的试片进行辐照交联，得到所述交联耐油、耐酸、防冻抗低温型核电缆 绝缘材料，其中辐照剂量为19Mrad。
[0047] 将实施例3所得的一种用于核电缆绝缘料材料进行机械性能、耐油耐酸性能、抗 低温性能、电性能、阻燃性能等检测，所得材料的性能如表2中实施例1所示的性能结果。从 所得的性能数据可以得到该材料具有优异的耐油耐酸、抗低温、低烟性能及阻燃性能，并且 机械性能、电性能都十分优良。
[0048] 表1实施例1-3的原料配比
[0049]
【权利要求】
1. 一种用于核电缆绝缘料，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% 聚烯烃接枝物 10-30% 阻燃剂 20-30% 交联敏化剂 2-4% 增塑剂 1.5-6% 抗氧化剂 0. 8-3% 防老剂 0.5-2% 硫化剂 1-3% 促进剂 1.5-2.5% 着色剂 1-3% 加工助剂 0. 5-2%; 所述低VA含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量为10-25% ;所述高VA 含量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中VA重量百分含量为40-60% ;所述聚烯烃接枝物为马来 酸酐接枝聚烯烃，所述交联敏化剂为多官能团的丙烯酸酯类；所述阻燃剂为由A和B组成的 复配混合物，所述A采用磷酸三乙脂，所述B采用辛酸亚锡；所述促进剂为N，N-四甲基二硫 双硫羰胺；所述增塑剂为癸二酸二辛酯或己二酸二辛酯；所述抗氧剂为酚类抗氧剂、胺类 抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
2. 根据权利要求1所述的一种用于核电缆绝缘料，其特征在于：所述交联敏化剂为多 官能团的丙烯酸酯类为TMPTMA、TMPTA、TAIC或TAC ;所述硫化剂为2, 5-二甲基-2, 5-双 (叔丁基过氧基）己烷。
3. 根据权利要求1所述的一种用于核电缆绝缘料，其特征在于：所述加工助剂为硬脂 酸锌、石蜡和硅油中的一种或多种；所述防老剂为2-巯基苯并咪唑，所述着色剂为炭黑。
4. 根据权利要求1-3任一所述的一种用于核电缆绝缘料的制备方法，其特征在于：它 包括如下步骤， (1) 按照核电缆绝缘料的制备方法，其原料组分及相应的重量百分含量称取原料； (2) 将称取的原料先置于高速搅合机中进行混合搅拌后，再经过双螺杆挤出机进行三 次挤出造粒； (3) 将造粒后的粒料在开炼机上塑化、出片，所述开炼机的温度为100-130°C ; (4) 将获得的片料置于液压机中先采用加压预热5-8小时，再加压加热，然后保压冷却 2-4小时后至室温，即得到试片； (5) 将获得的试片进行辐照交联，得到所述交联耐油、耐酸、防冻抗低温型核电缆绝缘 材料，其中辐照剂量为17_20Mrad。
5.根据权利要求4所述的一种用于核电缆绝缘料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (2)中，所述搅拌时间为3-6小时，所述双螺杆挤出机内的温度为130-160°C ;所述步骤（4) 中，所述液压机的温度为160-180°C，液压机加压的压强不低于15Mpa，所述加压加热时间 为4-8小时。
【文档编号】C08L51/06GK104151693SQ201410393373
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】张林锐, 华健, 华洪彬 申请人:无锡市华美电缆有限公司