核电站用1e级k1类热收缩电应力控制管及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种核电站用热收缩电应力控制管及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 核能已成为人类使用的重要能源，核能发电是电力工业的重要组成部分。由于核 电不会造成对大气的污染，在人们越来越重视地球温室效应、气候变化的形势下，积极推进 核电建设，是我国能源建设的一项重要政策，对于满足经济和社会发展不断增长的能源需 求，提升我国综合经济实力、工业技术水平和国际地位，都具有重要的意义。
[0003] 2007年《国家核电发展专题规划（2005-2020年）》提到，到2020年核电运行装机容 量争取达到4000万千瓦，并有1800万千瓦在建项目结转到2020年以后续建。核电占全部电 力装机容量的比重从不到2%提高到4%，核电年发电量达到2600~2800亿千瓦时。2015年是 中国核电重启之年，也将成为中国投入商业运行核电机组最多的一年，延长核电站的使用 寿命是经济建设的长远目标。
[0004]核电站寿命的延长，这就要求匹配的电缆和电缆附件等材料使用寿命从原来的90 °C温度条件使用40年，直接提高到使用60年。而作为中、高压电缆附件的核心部件的热收缩 电应力控制材料也必须满足在90°C温度条件使用60年(耐热老化、耐辐射）的性能要求。热 收缩电应力控制管是中、高压电缆附件的核心部件，可以根本舒缓电缆附件终端和中间接 头中的电场应力集中情况，匀化电场分布，降低电击穿的概率，提高中、高压核电电缆，甚至 是核电站运行的可靠性和安全性。
[0005]核电站用1E级K1类热收缩电应力控制材料在90°C温度条件下使用60年，要求 全部满足如下性能： (1) 常温下（23±2°C)时:拉伸强度2 9.0MPa;断裂伸长率2 250%;体积电阻率2 1·0Χ109Ω·αιι，〈1·〇Χ1〇13Ω.cm;介电常数 2 25;介电损耗值 <0.8; (2) 175°C、230小时的热老化后:拉伸强度2 7MPa，断裂伸长率2 100% ;体积电阻 率2 1.0\1090.〇!1，〈1.0\10130.〇11;介电常数2 15;介电损耗值<0.8; (3) 175°C、230小时热老化，辐射剂量2400KGy以后:拉伸强度2 5.5Mpa;断裂伸长 率2 50% ;体积电阻率2 1·0Χ109Ω·〇ιι，〈 1.0X1〇13Ω.αιι;介电常数2 15;介电损 耗值< 0.8; 目前，现有热收缩电缆附件(主要是6kV、10kV、20kV和35kV等中、高压电压等级）中热收 缩电应力控制管的材质都是以CPE(氯化聚乙烯)为主体材料，因为CPE的材料特性决定了其 耐热老化、耐辐射等性能无法满足核电站用1E级K1类中、高压热收缩电缆附件的总体技术 要求。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题在于:为了克服现有的核电站用1E级K1类热收缩电应力 控制管存在的缺陷，提供一种核电站用1E级K1类热收缩电应力控制管及其制备方法，其耐 热老化、耐辐射、介电常数高、介电损耗值低、体积电阻率分布均匀。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案:一种核电站用1E级K1类热收 缩电应力控制管，由按照重量份数计的下述组分组成： 结晶性三元乙丙橡胶 70-100份； 聚乙烯 0-30份； 改性钛酸钡 10-30份； 高耐磨炭黑 20-40份； 敏化剂 2-5份； 防老剂 2-4份； 抗福照剂 5-10份； 润滑剂 2-4份； 所述结晶性三元乙丙橡胶的结晶度为10-28%，门尼粘度范围为22-60,乙烯含量为50-70Wt%，ENB含量为 0 · 5-5%; 所述聚乙烯的相对密度为0.92-0.96，结晶度为40%-80%，熔点为103-130°〇，熔融指数 为0.1-3.0g/10min; 所述改性钛酸钡的粒径范围为1.0-10μπι; 所述高耐磨炭黑粒径为20-30nm; 所述敏化剂是下述物质中的一种或多种的混合物:三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙 烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯； 所述防老剂为下述物质中的一种或多种的混合物:N-苯基-α-萘胺;N-苯基-β-萘胺;N，Ν' -二(β-萘基)对苯二胺； 所述抗辐照剂为下述物质中的一种或多种的混合物:氮化硅、碳化硼； 所述抗福照剂的粒径范围为1.0-1Own; 所述润滑剂为下述物质中的一种或多种的混合物:聚乙烯蜡，硬脂酸，硬脂酸锌，硬脂 酸镁或硬脂酸钙。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案:一种核电站用1E级K1类热收 缩电应力控制管的制备方法:取结晶性三元乙丙橡胶70-100份、聚乙烯0-30份、改性钛酸钡 10-30份、高耐磨炭黑20-40份、敏化剂2-5份、防老剂2-4份、抗辐照剂5-10份、润滑剂2-4 份，把上述组分经过密炼机混炼造粒，然后经搅拌机搅拌25-30分钟匀化，再经平行双螺杆 挤出机混炼造粒，然后用单螺杆挤出机挤出成管材，所述管材经过钴60或电子加速器80~ ISOKGy辐射交联，辐射交联后的管材在120~180°C温度下扩张2~4倍。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 1.将炭黑、钛酸钡加入结晶性三元乙丙橡胶中，通过优化各自的添加比例，除了可以 达到热收缩材料常规的力学性能要求:拉伸强度2 9Mpa;断裂伸长率2 250% ;还可以 达到预期的电学性能:体积电阻率2 1.〇Χ1〇9Ω.αιι，〈 1.00X1013Q.cm;介电常数2 25;介电损耗< 0.8;进而获得热收缩电缆附件所需要的控制电场应力的功能。
[0010] 2.综合性能优良的胺类防老剂、炭黑与氮化硼抗辐照剂共用，能够赋予以结晶星 三元乙丙橡胶材料优秀的的耐高温、耐辐射的性能，满足核电站对核电站用1E级K1类热 收缩管90°C温度下使用60年的要求，具体表现为：175°C、230小时热老化，辐射剂量2400KGy 以后:拉伸强度2 5.5MPa;断裂伸长率2 50% ;体积电阻率2 1.0Χ109Ω.〇ιι，〈1.00X1013Q.cm;介电常数2 15;介电损耗< 0.8。
[0011] 3.本发明核电站用1Ε级Κ1类热收缩电应力控制管，不含有卤素，可以满足核电 站用1Ε级Κ1类电缆及其附件卤酸气体的测试要求。
【具体实施方式】
[0012] 本发明提出一种核电站用1Ε级Κ1类热收缩电应力控制管，由按照重量份数计的下 述组分组成： 结晶性三元乙丙橡胶 70-100份； 聚乙烯 0-30份； 改性钛酸钡 10-30份； 高耐磨炭黑 20-40份； 敏化剂 2-5份； 防老剂 2-4份； 抗福照剂 5-10份； 润滑剂 2-4份。
[0013]所述结晶性三元乙丙橡胶的结晶度为10-28%，门尼粘度范围为22-60，乙烯含量为 50-70Wt%，ENB含量为 0 · 5-5%。
[0014] 所述聚乙烯的相对密度为0.92-0.96，结晶度为40%-80%，熔点为103-130°c，熔融 指数为〇·l_3.0g/10min。
[0015] 所述改性钛酸钡的粒径范围为1.0-10 μπι。
[0016] 所述高耐磨炭黑是油炉法生产，粒径为20-30nm。
[0017]所述敏化剂是下述物质中的一种:三烯丙基异氰脲酸酯（TAIC)、三羟甲基丙烷三 甲基丙烯酸酯(TMPTMA)或(三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA)。
[0018]所述防老剂为下述物质中的一种或多种的混合物:N-苯基-α-萘胺;N-苯基-β_萘 胺;Ν，Ν'_二(β-萘基)对苯二胺； 所述抗辐照剂为