技术领域
[0001] 本
发明涉及核用电缆技术领域，尤其涉及一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺。
背景技术
[0002] 核能作为新一代
能源，具有许多其它能源无法比拟的优点，不仅不会对环境造成破坏，而且核
燃料能量密度比起
化石燃料高上几百万倍，运输和储存都十分方便，所以兴建核电站对于我国是十分必要并具有光面前景的。随着当今社会的日益发展，我们国家也面临着
煤炭、石油、
天然气等能源燃料日益匮乏的境况，核能作为高效、清洁能源、不仅在安全性、
稳定性以及对环境的保护性上都具有明显优势，还是一种更为经济的能源，它目前正在我国逐步的推行和发展，未来必将成为新一代的能源支柱。
[0003] 目前我国的核电建设已经进入了高速发展期，第三代核电，如美国西屋公司AP1000核
电机组，已在我国的三
门建设。同时我国还提出规划未来先进核聚裂变能(第四代核电机组)的系统研制工作。无论是第三代还是第四代核能系统，核电的电缆及其电缆附件的绝缘材料都必须具有优良的长期热老化性能(热寿命≥90℃×60年)，稳定的耐辐照性能和电气性能、良好的阻燃以及低烟、无卤、低毒等特点。核电站电缆用绝缘材料的基材通常大多为聚乙烯、交联聚烯
烃等材料，这些传统的电缆绝缘料在事故中会产生大量HCl气体，形成烟雾，成为火灾中人员伤亡的首要原因，因此电缆护套料的低烟无卤
阻燃性能显得尤为重要。此外，因外层护套层为无卤低烟阻燃辐照交联聚烯烃材料，该材料含有氢
氧化镁、氢氧化
铝等阻燃剂，密度相对较大，在挤出过程中会因磨擦产生较大热量，工艺控制不好非常容易导致材料挤出后产生气孔，影响产品
质量。
发明内容
[0004] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，制得的护套料具有良好的机械性能、阻燃性能、耐老化和耐辐照能
力，在90℃情况下使用寿命可达60年以上。
[0005] 本发明提出的一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0006] S1、将α-
磷酸锆加入到
水中，超声分散，然后加入水合
锡酸锌、氧化锌、氢氧化钠和尿素，超声，加热，搅拌反应，抽滤，将
滤饼与正丁醇共沸蒸馏，干燥，然后与氢氧化镁混合，加入
乙醇溶液中，超声，再加入乙烯基
硅烷
偶联剂，搅拌反应，过滤，干燥，得复合阻燃剂；
[0007] S2、取乙烯-
醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、
硬脂酸、石
蜡油、二茂
铁、氮化
硼、复合阻燃剂、交联敏化剂，备用；
[0008] S3、将乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂进行预热；
[0009] S4、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯加入开炼机中混炼，得物料a；将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼以及复合阻燃剂总量的27-35％加入到另一开炼机中进行混炼，得物料b；将物料b和
石蜡油、交联敏化剂加入到物料a中混炼，并将剩余的复合阻燃剂分2次加入进行混炼，得物料c；
[0010] S5、将物料c转移至双螺杆
挤出机中进行混炼
造粒，得粒料；
[0011] S6、将粒料经单
螺杆挤出机挤出，采用
电子加速器进行辐照交联，即得。
[0012] 优选地，S1中，将2-5份的α-磷酸锆加入到水中，超声分散20-30min，然后加入水合锡酸锌3-3.5份、氧化锌0.8-1.3份、氢氧化钠3.2-3.8份和尿素7-8份，超声，在70-80℃下搅拌反应5-6h，抽滤，将滤饼与正丁醇共沸蒸馏，干燥，然后与4-7份氢氧化镁混合，加入到90％乙醇溶液中，超声分散，再加入乙烯基硅烷偶联剂，在40-50℃下搅拌反应3-5h，过滤，干燥，得复合阻燃剂。
[0013] 优选地，所述乙烯基硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
[0014] 优选地，S2中，乙烯-醋酸乙烯共聚物、低密度聚乙烯、抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、石蜡油、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂、交联敏化剂的重量比为30-40：60-70：1-2：1-2：1.5-2.5：1.5-2.5：0.5-2：4-7：2-4：3-7：16-22：2-5。
[0015] 优选地，所述交联敏化剂为三烯丙基异三聚氰酸酯或三聚氰酸三烯丙酯中的一种或两种。
[0016] 优选地，S3中，将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯在65-75℃下预热2-3h，将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂在55-65℃下预热2-3h。
[0017] 优选地，S4中，将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯加入开炼机中混炼3-6min，得物料a；将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼以及复合阻燃剂总量的27-35％加入到另一开炼机中进行混炼3-6min，得物料b；将物料b和石蜡油、交联敏化剂加入到物料a中混炼2-5min，并将剩余的复合阻燃剂分2次加入进行混炼3-6min，得物料c。
[0018] 优选地，S6中，
单螺杆挤出机的螺杆压缩比为1-1.5：1，长径比为20-25：1，挤出
温度为110-140℃。
[0019] 优选地，S6中，辐照剂量为90-140KGy。
[0020] 有益效果：本发明提出了一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，该护套料原料中复合阻燃剂的制备中，以具有二维层状结构的磷酸锆为原料，在超声加热的条件下，采用水合锡酸锌、氧化锌、氢氧化钠和尿素为原料制备羟基锡酸锌，并使其插入到层状磷酸锆的层间距中，从而在磷酸锆的表面及层间修饰上羟基锡酸锌，与氢氧化镁混共混后，经乙烯基硅烷偶联剂活化后，在其表面接枝乙烯基基团，有利于
辐射交联过程中与基体大分子之间发生交联反应，从而提高其在材料中的分散性，该复合阻燃剂中的磷酸锆在高温燃烧时能催化
聚合物交联成炭，阻隔可燃气体、氧气和热量的传输，而羟基锡酸锌不仅具有优异的阻燃抑烟性能，还具有良好的力学性能，经活化后提高其在高分子材料中的分散性，使聚烯烃材料的阻燃和力学性能都得到了显著改善，且与氢氧化镁协同作用进一步提高材料的阻燃性能，该复合阻燃剂的添加有效克服了聚烯烃材料机械性能与阻燃性能之间的矛盾；采用两段混炼工艺能使物料均匀分散，且将抗氧剂、紫外线吸收剂、硬脂酸、二茂铁、氮化硼级部分复合阻燃剂等物质进行预混合再加入混炼，并将剩余复合阻燃剂分2次最后加入，从而降低摩擦生热，改善材料的加工性能。本发明制得的护套料具有良好的机械性能、阻燃性能、耐老化和耐辐照能力，质量好，在90℃情况下使用寿命可达60年以上。
具体实施方式
[0021] 下面，通过具体
实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022] 实施例1
[0023] 本发明提出的一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，包括以下步骤：
[0024] S1、将2份的α-磷酸锆加入到水中，超声分散20min，然后加入水合锡酸锌3份、氧化锌0.8份、氢氧化钠3.2份和尿素7份，超声，在70℃下搅拌反应5h，抽滤，将滤饼与正丁醇共沸蒸馏，干燥，然后与4份氢氧化镁混合，加入到90％乙醇溶液中，超声分散，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，在40℃下搅拌反应3h，过滤，干燥，得复合阻燃剂；
[0025] S2、取乙烯-醋酸乙烯共聚物30份、低密度聚乙烯70份、抗氧剂RD 1份、抗氧剂1024 2份、紫外线吸收剂UV-234 1.5份、紫外线吸收剂UV-328 2.5份、硬脂酸0.5份、石蜡油7份、二茂铁2份、氮化硼7份、复合阻燃剂16份、交联敏化剂三聚氰酸三烯丙酯2份，备用；
[0026] S3、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯在65℃下预热2h，将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂在55℃下预热2h；
[0027] S4、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯加入开炼机中混炼3min，得物料a；将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼以及复合阻燃剂总量的27％加入到另一开炼机中进行混炼3min，得物料b；将物料b和石蜡油、交联敏化剂加入到物料a中混炼2min，并将剩余的复合阻燃剂分2次加入进行混炼3min，得物料c；
[0028] S5、将物料c转移至
双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得粒料；
[0029] S6、将粒料经单螺杆挤出机挤出，单螺杆挤出机的螺杆压缩比为1：1，长径比为20：1，挤出温度为110-130℃，然后采用电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为90KGy，即得。
[0030] 实施例2
[0031] 本发明提出的一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，包括以下步骤：
[0032] S1、将5份的α-磷酸锆加入到水中，超声分散30min，然后加入水合锡酸锌3.5份、氧化锌1.3份、氢氧化钠3.8份和尿素8份，超声，在80℃下搅拌反应6h，抽滤，将滤饼与正丁醇共沸蒸馏，干燥，然后与7份氢氧化镁混合，加入到90％乙醇溶液中，超声分散，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，在50℃下搅拌反应5h，过滤，干燥，得复合阻燃剂；
[0033] S2、取乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、低密度聚乙烯60份、抗氧剂RD 2份、抗氧剂1024 1份、紫外线吸收剂UV-234 2.5份、紫外线吸收剂UV-328 1.5份、硬脂酸2份、石蜡油4份、二茂铁4份、氮化硼3份、复合阻燃剂22份、交联敏化剂三烯丙基异三聚氰酸酯5份，备用；
[0034] S3、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯在75℃下预热3h，将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂在65℃下预热3h；
[0035] S4、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯加入开炼机中混炼6min，得物料a；将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼以及复合阻燃剂总量的35％加入到另一开炼机中进行混炼6min，得物料b；将物料b和石蜡油、交联敏化剂加入到物料a中混炼5min，并将剩余的复合阻燃剂分2次加入进行混炼6min，得物料c；
[0036] S5、将物料c转移至双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得粒料；
[0037] S6、将粒料经单螺杆挤出机挤出，单螺杆挤出机的螺杆压缩比为1.5：1，长径比为25：1，挤出温度为120-140℃，然后采用电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为140KGy，即得。
[0038] 实施例3
[0039] 本发明提出的一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0040] S1、将3份的α-磷酸锆加入到水中，超声分散25min，然后加入水合锡酸锌3.2份、氧化锌1份、氢氧化钠3.5份和尿素7.4份，超声，在75℃下搅拌反应5h，抽滤，将滤饼与正丁醇共沸蒸馏，干燥，然后与5.4份氢氧化镁混合，加入到90％乙醇溶液中，超声分散，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，在40℃下搅拌反应3.5h，过滤，干燥，得复合阻燃剂；
[0041] S2、取乙烯-醋酸乙烯共聚物35份、低密度聚乙烯65份、抗氧剂RD 1.5份、抗氧剂1024 1.5份、紫外线吸收剂UV-234 2份、紫外线吸收剂UV-328 2份、硬脂酸1份、石蜡油6份、二茂铁3份、氮化硼6份、复合阻燃剂18份、交联敏化剂三烯丙基异三聚氰酸酯3份，备用；
[0042] S3、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯在65℃下预热2.5h，将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂在65℃下预热3h；
[0043] S4、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯加入开炼机中混炼4min，得物料a；将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼以及复合阻燃剂总量的30％加入到另一开炼机中进行混炼4min，得物料b；将物料b和石蜡油、交联敏化剂加入到物料a中混炼4min，并将剩余的复合阻燃剂分2次加入进行混炼4min，得物料c；
[0044] S5、将物料c转移至双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得粒料；
[0045] S6、将粒料经单螺杆挤出机挤出，单螺杆挤出机的螺杆压缩比为1.3：1，长径比为22：1，挤出温度为115-135℃，然后采用电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为110KGy，即得。
[0046] 实施例4
[0047] 本发明提出的一种三代核电站严酷电缆用护套料的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0048] S1、将4份的α-磷酸锆加入到水中，超声分散30min，然后加入水合锡酸锌3.3份、氧化锌1.2份、氢氧化钠3.6份和尿素7.6份，超声，在75℃下搅拌反应5.5h，抽滤，将滤饼与正丁醇共沸蒸馏，干燥，然后与6.2份氢氧化镁混合，加入到90％乙醇溶液中，超声分散，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，在45℃下搅拌反应4h，过滤，干燥，得复合阻燃剂；
[0049] S2、取乙烯-醋酸乙烯共聚物38份、低密度聚乙烯62份、抗氧剂RD 1.8份、抗氧剂1024 1.2份、紫外线吸收剂UV-234 2.2份、紫外线吸收剂UV-328 1.8份、硬脂酸1.5份、石蜡油5.5份、二茂铁3.5份、氮化硼5份、复合阻燃剂20份、交联敏化剂三烯丙基异三聚氰酸酯4份，备用；
[0050] S3、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯在70℃下预热3h，将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼、复合阻燃剂在60℃下预热3h；
[0051] S4、将乙烯-醋酸乙烯共聚物和低密度聚乙烯加入开炼机中混炼5min，得物料a；将抗氧剂RD、抗氧剂1024、紫外线吸收剂UV-234、紫外线吸收剂UV-328、硬脂酸、二茂铁、氮化硼以及复合阻燃剂总量的32％加入到另一开炼机中进行混炼5min，得物料b；将物料b和石蜡油、交联敏化剂加入到物料a中混炼3min，并将剩余的复合阻燃剂分2次加入进行混炼5min，得物料c；
[0052] S5、将物料c转移至双螺杆挤出机中进行混炼造粒，得粒料；
[0053] S6、将粒料经单螺杆挤出机挤出，单螺杆挤出机的螺杆压缩比为1.4：1，长径比为23：1，挤出温度为120-140℃，然后采用电子加速器进行辐照交联，辐照剂量为120KGy，即得。
[0054] 对本发明实施例1-4制备的电缆护套料的性能进行测试，检测结果见表1。
[0055] 表1实施例1-4制备的电缆护套料的性能数
[0056]
[0057] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
