[发明专利]长寿命核级电缆绝缘料及其制备方法、应用

说明书

本申请涉及绝缘材料技术领域，具体公开一种长寿命核级电缆绝缘料及其制备方法、应用。绝缘料包括如下重量份的组分：聚乙烯100份，复合抗氧剂1～2.5份，交联剂1～3份，纳米填料母粒1～5份；复合抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比1：1~5构成。其制备方法为：将聚乙烯、复合抗氧剂和纳米填料母粒进行混炼，再经双螺杆过滤挤出造粒；脱水干燥；将粒料和交联剂混合；将粒料进行后吸收。其应用为长寿命核级电缆绝缘料可用于制备核级电缆的绝缘层。本申请通过优化绝缘料的抗老体系，其在90℃温度条件下使用寿命达80年以上，满足核级电缆材料80年寿命的设计要求。

技术领域

本申请涉及电缆绝缘材料技术领域，更具体地说，它涉及一种长寿命核级电缆绝缘料及其制备方法、应用。

背景技术

近年来,核电作为新能源的重要组成部分得到了快速的发展，由此对核级电缆的需求也越来越大。核级电缆承担着数据、信号及电压电流传输的重任，是核电站系统中不可或缺的关键元件。

随着核电技术的日趋成熟，电缆寿命可靠性不断提高。目前，第三代核级电缆设计使用寿命为60年。为保障核电站运行的安全性，核电厂在设计时，电缆敷设路径局部区域可能相当狭窄，电缆敷设种类众多，一旦敷设完成，很难再重新敷设。与此同时，核电厂放射性物质较多，维修检修工作在复杂的高放射性环境中进行，增加了维修工作的难度，同时需要消耗大量的人力和物力，检修成本高昂。所以，在设计核级电缆的使用寿命时，有必要进一步将寿命提升至80年。

因此，目前亟需开发一种满足80年寿命的核级电缆的绝缘料。

发明内容

为了将核级电缆使用寿命提升至80年，本申请提供一种长寿命核级电缆绝缘料及其制备方法、应用。

第一方面，本申请提供的一种长寿命核级电缆绝缘料，包括如下重量份的组分：聚乙烯100份，复合抗氧剂1～2.5份，交联剂1～3份，纳米填料母粒1～5份；

所述复合抗氧剂由主抗氧剂和辅助抗氧剂按质量比1：1～5构成。

研究表明，材料降解老化的过程是一个自由基链式反应。材料受热和剪切产生自由基，遇氧生成过氧化自由基，过氧化自由基进一步从聚合物主链上夺走氢原子，生成相对稳定的聚合物基氢过氧化物。循环往复，链增长，反应逐步扩大。而本申请通过采用由主抗氧剂和辅助抗氧剂复配构成的复合抗氧剂，主抗氧剂可以提供氢原子，消耗掉过氧化自由基，从而终止链式反应；辅助抗氧剂则可以与链式反应中产生的氢过氧化物反应，将其分解为稳定产物，从而终止链式反应。

优选的，所述聚乙烯选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯以及茂金属聚乙烯中的任意一种或多种。

通过采用以上技术方案，能够得到性能优异的聚乙烯绝缘料。

优选的，所述主抗氧剂是四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯中的一种或两种；所述辅助抗氧剂是季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)、硫代二丙酸双月桂酯中的一种或两种。

通过采用以上技术方案，主抗氧剂具有受阻酚结构，可有效捕捉自由基，中断活性链的增长，且四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和β-(3，5-二特丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯的分子量高，热稳定性好，表现出优异的长期抗老化性能。辅助抗氧剂为硫代酯类抗氧剂，具有有效分解氢过氧化物并产生稳定结构，最终阻止材料进一步氧化的作用。并且，硫代酯类抗氧剂能与酚类抗氧剂并用，产生协同抗氧的作用。

优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的任意一种。