[发明专利]耐核环境电缆绝缘料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种电缆绝缘料，更具体的涉及一种耐核环境电缆绝缘料及其制备方法，适用于对电缆绝缘料有特殊要求的第三代核电站尤其是AP1000用壳内电缆的使用。

背景技术

日益严酷的能源形势给中国核电建设带来了巨大的发展空间，代表核电先进技术的第三代核电站对各项配套产品提出了非常严酷要求，汇聚了各行各业技术的精华，根据第三代核电站提出的电缆绝缘料的要求，电缆绝缘料要具有非常好的耐长期热老化性能，能够正常运行60年以上，具有耐高剂量γ射线和β射线的辐照性能，并要求电缆绝缘料具备的耐化学喷淋、耐高温、阻燃、电气绝缘性能、低烟无卤低毒性能等性能。

在核电站运行中，电缆绝缘料需要承受热、氧、辐照等环境，在长期热、氧老化下高分子材料会出现交联和降解反应，分子链不断形成支化结构和分子键的断裂，随着环境中氧气和臭氧的入侵，引发聚合物C-H键产生链式游离基反应，使C-H键断裂生成游离基，生成的游离基会进一步夺取聚合物上最活泼的氢原子，使得游离基反应连续进行，不断导致材料的降解。另外，热和氧气存在下还能导致高分子材料结构分裂和异构化，并产生了醛和醇的形成，进一步加剧了游离基的反应，同时也会伴随着分子中主链C-C键的断裂。

绝缘材料长期暴露在高能量的γ射线、β射线等射线贯穿照射下，高分子材料会发生分子键的断裂和交联反应，从而使材料的分子量和结构发生变化，高能射线通过能量传递，使聚合物分子产生电离，加速了材料的老化。一些电缆材料在火灾时会产生大量的烟雾和卤化氢气体，对人员和设备造成了非常大的破坏，因此电缆绝缘料具有低烟、无卤、低毒性能是很有必要的。核电站事故工况产生的蒸汽管道破裂，瞬间产生的高温高压冲击对电缆材料具有很强的破坏作用，在高温下化学喷淋对电缆材料会产生的腐蚀作用，并影响绝缘材料的电气性能和老化性能。为达到阻燃目的，电缆绝缘材料要求添加大量的阻燃剂，但此种做法使得绝缘材料的机械性能、电气绝缘性能均会受到很大的影响；因此为满足绝缘材料耐热、耐辐照、阻燃和电气性能，目前的电缆绝缘料是难以达到的，特别是要求60年以上的使用寿命对现有电缆绝缘料更是艰难的考验，但是目前第三代核电站的建立，尤其是AP1000核电技术的推广应用，又迫切需要解决这一难题，需要性能好、使用寿命长达60年以上的电缆绝缘料。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种性能好、使用寿命达60年以上、适用于第三代核电站使用，尤其是AP1000核电站壳内用耐核环境电缆绝缘料。本发明的具体技术方案如下：

一种耐核环境电缆绝缘料，按照质量份数计包括以下组份：

二元乙丙橡胶-甲基丙烯酸甲酯共聚物：100份；

纳米氢氧化铝和氢氧化铝的混合物：135～145份；

煅烧高岭土：15～20份；

2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉（聚合体）和N-异丙基-N'-苯基-对苯二胺的混合物：2.5～4.5份；

N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑的混合物：2.5～3.6份；

纳米氧化锌：4～6份；

石蜡和微晶蜡的混合物：6～9份；

乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷：2.5～3.5份；

2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷：3～3.5份；

三烯丙基异氰脲酸酯：1.2～1.6份。

所述二元乙丙橡胶-甲基丙烯酸甲酯共聚物中，二元乙丙橡胶与甲基丙烯酸甲酯的质量百分比为91∶9；

所述纳米氢氧化铝和氢氧化铝按照质量比为(10～13)∶(125～132)混合，纳米氢氧化铝的平均粒径为20nm，比表面积为200-300 m²/g，氢氧化铝平均粒径1.0～1.5μm；

所述2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉和N-异丙基-N'-苯基-对苯二胺按照质量比为(1.0～1.5)∶(1.5～3)混合；

所述N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺和2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑按照质量比为(1.5～2)∶(1～1.6)混合。

所述纳米氧化锌的平均粒径为30nm。

所述石蜡和微晶蜡按照质量比为(2.5～4)∶(3.5～5)混合而成。

所述乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷。

所述2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷。

所述三烯丙基异氰脲酸酯。