技术领域
[0001] 本
发明涉及一种核电1E级K3类
热缩套管材料及其制备，属于核电材料领域。
背景技术
[0002] 核电站1E级热缩
电缆附件指完成反应堆紧急停堆；
安全壳隔离、
堆芯应急冷却、反应堆余热导出、反应堆安全壳的热导出；防止
放射性物质向周围环境排放等功能的电气系统设备的安全级的产品，按核电站电气系统设备的安全类别分为三类：K1、K2、K3。
[0003] 其中，K3类产品是安装在
核反应堆安全壳以外，在正常环境条件下和在SL2(安全停堆
地震动)
载荷下仍能执行其规定的功能。
[0004] 核电站用电缆附件对材料使用寿命、耐
辐射、低烟、无卤、低毒、性能要求十分苛刻，对核电热缩材料提出了新要求，要求材料在满足低烟、低卤、低毒的条件下，同时在90℃下达到40年的使用寿命。这对国内热缩材料来说是一个新的挑战。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种核电1E级K3类热缩套管材料及其制备方法，该核电1E级K3类热缩套管材料在满足低烟、低卤、低毒的条件下，同时在90℃下达到40年的使用寿命。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案来实现：
[0007] 本发明的核电1E级K3类热缩套管材料，其原料由如下重量份数的组分组成：
[0009] 无卤阻燃剂 40-50份；
[0010] 防老剂 2-3份；
[0011] 增韧剂 15-20份
[0013] 改性剂 1-5份；
[0014] 塑料加工助剂 3-10份。
[0015] 较佳的，本发明采用的聚烯烃树脂为乙烯
醋酸乙烯基树脂(EVA)和聚乙烯辛烯共弹体(POE)的混合物，两者的重量比例为(1-3)∶1。
[0016] 较佳的，本发明采用的无卤阻燃剂为氢氧化
铝、氢氧化镁以及氮系阻燃剂相复配的低烟无卤阻燃剂；且氮系阻燃剂为
硼酸锌(ZB)和氮系阻燃剂FR-PN相复配的氮系阻燃剂，所述氮系阻燃剂FR-PN来自深圳宏泰基实业有限公司的FR-PN阻燃剂，其中，氢氧化铝、氢氧化镁和氮系阻燃剂的重量比例为：(3-4)∶(1-3)∶(3-4)；硼酸锌(ZB)和氮系阻燃剂FR-PN的配比任意，优选为1∶1。
[0017] 所述氢氧化铝和氢氧化镁均为经
硅烷
偶联剂进行
表面处理的氢氧化铝和氢氧化镁，并且各自重量份数也是偶联处理后的重量份数；硅烷偶联剂与氢氧化铝或氢氧化镁的重量配比为1∶100；配置时，将按配比配制好的两种物质的混合物置于高速
搅拌机中，在120℃下高速搅拌15分钟即得。
[0018] 较佳的，本发明采用的防老剂为MB和RD相复配的防老剂，MB主要成分为2-巯基苯并咪唑，RD主要成分为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体，均来自石家庄市茂丰化工有限公司防老剂MB和RD。
[0019] 较佳的，本发明采用的增韧剂为三元乙丙
橡胶3072EM，所述的三元乙丙橡胶3072EM来自日本三井化学公司。
[0020] 较佳的，本发明采用的抗氧剂为抗氧剂1010，来自上海金海雅宝精细化工有限公司的抗氧剂1010，其名称为四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯。
[0021] 较佳的，本发明采用的塑料改性剂为硅橡胶。
[0022] 较佳的，本发明采用的塑料加工助剂选自
润滑剂、
着色剂、敏化剂以及紫外光吸收剂等。
[0023] 进一步的，所述润滑剂选自高聚物加工助剂飞流(鞍山市隆兴工程塑料有限公司)；所述着色剂选自
炭黑N330(天津海豚炭黑有限公司)；所述敏化剂选自TAIC名称为邻苯二
甲酸二烯丙酯；所述紫外光吸收剂选自
荧光增白剂OB，名称为2，5-双(5-叔丁基-2-苯并噁唑基)噻吩。
[0024] 优选的，所述塑料加工助剂中，润滑剂∶着色剂∶敏化剂∶紫外光吸收剂的重量比为5∶1.5∶2∶0.1。
[0025] 本发明的核电1E级K3类热缩套管材料的制备方法，包括如下步骤：
[0026] 1)按照核电1E级K3类热缩套管材料的原料配比分别称取各原料。
[0027] 2)将称量好后的氢氧化铝、氢氧化镁用高速搅拌机采用硅烷偶联剂进行表面处理，处理
温度在100-120℃，搅拌时间为10-15分钟。
[0028] 上述表面处理时采用搅拌的方式实现，搅拌时，先打到低速档采用低速启车，然后打到高速高速搅拌10-15分钟，所用的高速搅拌机为东莞市琅菱机械有限公司的LBM-T2型号高速搅拌机，该高速搅拌机只设有低速和高速两档。
[0029] 3)将除润滑剂和敏化剂以外的其他原料置于密炼机中进行混炼，挤出
造粒，完成第一次密炼造粒。
[0030] 其中，第一次密炼造粒时的混炼采用130℃-135℃下混炼15-20分钟。
[0031] 其中，造粒机的各段温度为130℃、130℃、130℃。
[0032] 4)将第一次密炼后的母料置于密炼机中进行混炼，挤出造粒，完成第二次密炼造粒。
[0033] 其中，第二次密炼造粒时的混炼采用130℃-135℃下混炼10-15分钟。
[0034] 5)将第二次密炼后的母料置于密炼机中进行混炼，然后加入润滑剂和敏化剂，再进行混炼，完成第三次密炼造粒。
[0035] 其中，第三次密炼造粒时的两次混炼均采用130℃-135℃下混炼8-10分钟。
[0036] 6)将第三次密炼造粒获得的初料置于液压机中先不加压预热，再加压加热，然后保压冷却至室温，得到片材。
[0037] 较佳的，所述液压机的温度为140～150℃，液压机加压的压强不低于15MPa。
[0038] 较佳的，所述不加压预热的时间为5～10min；加压加热时间，如为5～6min。
[0039] 7)将上述步骤6)获得的片材进行辐照交联，得到交联耐油耐低温型低烟无卤阻燃电缆材料，即为本发明所述的核电1E级K3类热缩套管材料，其中辐照剂量为9～12Mrad。
[0040] 本发明所述的辐照交联可采用
电子加速器进行。
[0041] 本发明的高速搅拌机、密炼造粒机、开炼机、液压机和电子加速器均为
现有技术中常规的装置。
[0042] 本发明的核电1E级K3类热缩套管材料选择合适的基体树脂、无卤阻燃剂、防老剂、增韧剂、抗
氧化剂、改性剂、交联敏化剂等原料以及各原料的恰当配比，因而获得的核电1E级K3类热缩套管材料同时具有相对平衡且优异的机械性能、低烟性能、无毒性能、
阻燃性能、耐热性能、耐辐照等性能，尤其优异的耐热性能和耐辐照性能。
[0043] 本发明的核电1E级K3类热缩套管材料可广泛应用于核电站领域的电缆附件中。
[0044] 本发明的有益效果为：
[0045] 本发明的核电1E级K3类热缩套管材料具有优异的机械性能(拉伸强度在12MPa以上、断裂伸长率在350％以上)、低烟性能(透光度≥70％)、无毒性能(毒性指数≤5)、4
阻燃性能(1min自熄)、耐热性能(90℃下40年)、耐辐照性能(4.0×10Gy)，本发明的材料同时具有上述这些优异的性能，且各性能达到平衡。
具体实施方式
[0046] 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保护范围。
[0047] 以下实施例中的POE选自日本三井的型号810的POE；EVA选自日本三井的型号260和北京有机化工厂型号14-2的EVA；增韧剂选自日本三井的三元乙丙橡胶3072EM；防老剂选自石家庄市茂丰化工有限公司防老剂MB和RD；抗氧剂选自上海金海雅宝精细化工有限公司的抗氧剂1010；硅橡胶选自上海至润有机硅材料有限公司的型号120-1的硅橡胶；着色剂选自天津海豚炭黑有限公司的型号N330的着色剂。
[0048] 实施例1
[0049] 将29gPOE(型号810)、31gEVA(型号260)，37g三元乙丙橡胶3072EM，3.5g防老剂RD，1.8g防老剂MB，2g抗氧剂1010，34g偶联处理的氢氧化铝，20g偶联处理后的氢氧化镁，15g氮系阻燃剂FR-PN，15g硼酸锌，3g硅橡胶(120-1)、1.5g着色剂(N330)以及0.1g紫外光吸收剂OB加入密炼机中，在135℃下混炼20分钟，完成第一次密炼造粒，其中造粒机的各段温度为130℃、130℃、130℃；再在135℃下混炼15分钟后，完成第二次密炼造粒；然后将第二次密炼造粒的母料在135℃下混炼10分钟后，加入润滑剂飞流5g，敏化剂(TAIC)2ml，在135℃下混炼10分钟。得到核电1E级K3类热缩套管材料的母料，将此母料用平板硫化机压片制样，先不加压预热5～10min，再加压加热5～6min，然后保压冷却至室温，得到初料，其中所述液压机的
温度控制为140～150℃，液压机加压的压强控制不低于15MPa；然后用电子加速器辐照90KGy，其中辐照剂量控制为9～12Mrad，得到核电1E级K3类热缩套管材料1#。
[0050] 实施例2
[0051] 将29gPOE(型号810)、18gEVA(型号260)，13gEVA(型号14-2)，37g三元乙丙橡胶3072EM，3.5g防老剂RD，1.8g防老剂MB，2g抗氧剂1010，34g偶联处理的氢氧化铝，20g偶联处理后的氢氧化镁，15g氮系助燃剂FR-PN，15g硼酸锌，3g硅橡胶(120-1)、1.5g着色剂(N330)以及0.1g紫外光吸收剂OB加入密炼机中，135℃下混炼20分钟，完成第一次密炼造粒，其中造粒机的各段温度为130℃、130℃、130℃；再在135℃下混炼15分钟后，完成第二次密炼造粒；然后将第二次密炼造粒的母料在135℃下混炼10分钟后，加入润滑剂飞流5g，敏化剂(TAIC)2ml，在135℃下混炼10分钟。得到核电1E级K3类热缩套管材料的母料，将此母料用平板硫化机压片制样，先不加压预热5～10min，再加压加热5～6min，然后保压冷却至室温，得到初料，其中所述液压机的温度控制为140～150℃，液压机加压的压强控制不低于15MPa；然后用电子加速器辐照90KGy，其中辐照剂量控制为9～12Mrad，得到核电1E级K3类热缩套管材料2#。
[0052] 实施例3
[0053] 将29gPOE(型号810)、31gEVA(型号14-2)，37g三元乙丙橡胶(型号3072EM)，3.5g防老剂RD，1.8g防老剂MB，2g抗氧剂1010，34g偶联处理的氢氧化铝，20g偶联处理后的氢氧化镁，15g氮系助燃剂FR-PN，15g硼酸锌，3g硅橡胶(120-1)、1.5g着色剂(N330)以及0.1g紫外光吸收剂OB加入密炼机中，135℃下混炼20分钟，完成第一次密炼造粒，其中造粒机的各段温度为130℃、130℃、130℃；再在135℃下混炼15分钟后，完成第二次密炼造粒；然后将第二次密炼造粒的母料在135℃下混炼10分钟后，加入润滑剂飞流5g，敏化剂(TAIC)2ml，在135℃下混炼10分钟。得到核电1E级K3类热缩套管材料的母料，将此母料用平板硫化机压片制样，先不加压预热5～10min，再加压加热5～6min，然后保压冷却至室温，得到初料，其中所述液压机的温度控制为140～150℃，液压机加压的压强控制不低于15MPa；然后用电子加速器辐照90KGy，其中辐照剂量控制为9～12Mrad，得到核电1E级K3类热缩套管材料3#。
[0054] 实施例1-3获得的材料经检测，其各性能达到表2中所示的各技术性能指标。
[0055] 表1实施例1-3的原料配比(单位g)
[0056]实施例1 实施例2 实施例3
POE810 29 29 29
EVA260 31 18 ——
EVA14-2 —— 13 31
三元乙丙橡胶3072EM 37 37 37
抗氧剂1010 2 2 2
[0057]氢氧化铝 34 34 34
氢氧化镁 20 20 20
FR-PN 15 15 15
硼酸锌 15 15 15
硅橡胶120-1 3 3 3
MB 3.5 3.5 3.5
RD 1.8 1.8 1.8
N330 1.5 1.5 1.5
OB 0.1 0.1 0.1
飞流 5 5 5
TAIC 2 2 2
[0058] 表2材料的性能指标
[0059]
[0060] 实施例4
[0061] 本实施例的核电1E级K3类热缩套管材料，其原料组分和配比如表3所示，制备方法中除了第一次密炼造粒时的混炼温度为130℃，混炼时间为15分钟；第二次密炼造粒混炼的温度为130℃下，混炼时间为10分钟后；第三次密炼造粒时的混炼温度为130℃，混炼时间为8分钟以外，其他步骤与实施例1相同，获得的产品材料经检测，其各性能达到表2中所示的各技术性能指标。
[0062] 实施例5
[0063] 本实施例的核电1E级K3类热缩套管材料，其原料组分和配比如表3所示，制备方法与实施例2相同，获得的产品材料经检测，其各性能达到表2中所示的各技术性能指标。
[0064] 实施例6
[0065] 本实施例的核电1E级K3类热缩套管材料，其原料组分和配比如表3所示，制备方法与实施例3相同，获得的产品材料经检测，其各性能达到表2中所示的各技术性能指标。
[0066] 表3实施例4-6的原料配比(单位g)
[0067]实施例4 实施例5 实施例6
POE810 10 15 12.5
EVA260 10 15 ——
EVA14-2 —— 15 37.5
三元乙丙橡胶3072EM 15 20 18
抗氧剂1010 1.5 2 2
氢氧化铝 15 20 20
氢氧化镁 5 15 15
FR-PN 10 7.5 8
硼酸锌 10 7.5 7
硅橡胶120-1 1 3 5
MB 1 2 2
RD 1 1 1
N330 0.5 1.5 1.7
[0068]OB 0.1 0.1 0.1
