一種核電站用防火電纜及其制備方法與流程

本發明屬于特種線纜技術領域，涉及一種新型核電站用防火電纜。

背景技術：

隨著我國核電事業的迅猛發展和對核電站建筑物安全的高度重視，核電站用防火電纜得到越來越廣泛的應用，國家相關部門在核電站建筑物的防火設計規范中對于電纜的選擇及使用有著極高的要求。核電站用電纜受到大量射線時會使絕緣和護套材料變脆，力學性能變差。因此，作為核電站電纜用的絕緣和護套材料，必須具有優良的耐輻照性，同時還應具有較高的防火耐火性能。普通電纜顯然難以達到如此要求。另外，電纜的護套材料必須采用低煙、無毒、無腐蝕性的無鹵阻燃電纜，才能滿足特殊的核安全要求。無鹵電纜在發生火災時，燃燒釋放的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，其阻燃成分可有效發揮阻燃作用，不會使電纜成為火焰蔓延的通道。而本發明涉及一種新型的型核電站用防火電纜，有助于解決上述這些問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于解決目前各種核電站用防火電纜所存在的缺點，研制出一種新型的核電站用防火電纜，并提供其制備方法。本發明的核電站用防火電纜共六層結構，由導電銅線芯，特種橡膠絕緣防火層，無機材料抗輻射層，無鹵阻燃聚合物內護套，鎧裝層和無鹵阻燃聚合物外護套層所組成。防火絕緣層選用具有優異防火性能的陶瓷化硅橡膠，以硅橡膠為基料及載體，加入無機硅粉狀填充劑、結構控制劑，硫化劑以及其它助劑通過共混擠出制備得到。在常溫下無毒、無味，具有耐高低溫、耐臭氧老化、耐氣候老化及優良的電絕緣性能，最重要的是具備了普通硅橡膠的良好的加工性能，使用普通的電纜擠出設備即可成型，從而降低了投資成本，簡化了防火電纜的生產工藝。在抗輻射層的制備上，選用無機材料二氧化硅，既具有極高的抗輻射性，還具有良好的耐火性和絕緣性。在護套層的制備上，通過在交聯聚乙烯中添加一定用量的無鹵阻燃劑，制備出無鹵阻燃交聯聚乙烯電纜料，將該電纜料通過專用電纜擠出成型設備將其包覆在抗輻射層和鎧裝層之上，使得電纜具有良好的阻燃性能，燃燒時發煙量小，不產生有毒、腐蝕性氣體。本發明制備得到的核電站用防火電纜，抗輻射性強，具有極好的耐火防火性能，阻燃性能優良，鋪設方便，具有極好的應用前景。

其技術方案為：首先制備銅芯導線，將銅桿在拉絲機上進行拉絲，使其直徑達到合適的尺寸，然后進行退火處理后卷線待用，或者進一步通過絞線機進行絞線后再卷線待用。其次，制備陶瓷化硅橡膠母料,方法是將100質量份的硅橡膠，20-80份無機硅粉狀補強填充劑，1-10 份的結構控制劑，0.5-5份的硫化劑，1-5份的其它助劑，經過真空捏合機捏合3-15分鐘、接著采用密煉機混煉5-20分鐘,制得可供擠出成型的硅橡膠母料，接著將硅橡膠母料通過橡膠電纜專用擠出機，在50-100℃溫度范圍內擠出包覆在銅芯導線上，從而構成陶瓷化硅橡膠絕緣防火層。然后，將無機材料二氧化硅通過特殊的設備和工藝包覆在上述的陶瓷化硅橡膠絕緣防火層之上。以電纜級聚乙烯為基料，加入無鹵阻燃劑，交聯劑和其它助劑，制備無鹵阻燃交聯聚乙烯電纜料。制備過程中，聚乙烯和無鹵阻燃劑以及交聯劑和助劑經過混料機進行混合，混合組分的用量按聚乙烯為100份，阻燃劑為1-20份，交聯劑為0.1-5份，其它助劑為1-5份。最后，將該物料通過專用電纜擠出成型設備，在150-210℃溫度范圍內，將其擠出包覆在二氧化硅抗輻射層之上形成內護套層。接著，通過繞包機將鋼帶繞包在內護套層之上形成鎧裝層。最后通過專用電纜擠出成型設備，將無鹵阻燃交聯聚乙烯擠出包覆在鎧裝層之上，最終形成抗輻射和防火性能良好的核電站用防火電纜。

所述的硅橡膠基體可以是二甲基硅橡膠，甲基乙烯基硅橡膠，甲基苯基乙烯基硅橡膠，氟硅橡膠，乙基硅橡膠，硅氮橡膠，苯撐硅橡膠，腈硅橡膠等橡膠中的一種或幾種的混合物。

所述的無機硅粉補強填充劑可以是二氧化硅，玻璃粉，云母粉中的一種或幾種的混合物。

所述的結構控制劑是二苯基硅二醇，二苯基二羥基硅氧烷中的一種或兩種的混合物。

所述的硫化劑是過氧化苯甲酰,過氧化二異丙苯、過氧化二(2,4-二氯苯甲酰)、2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化叔丁基)己烷等中的一種或幾種的混合物。

所述的陶瓷化硅橡膠，其各種組分所占的重量份數為：以100份硅橡膠為基準，無機硅補強填充劑為20-80份，結構控制劑為1-10份，硫化劑為0.5-5份，其它助劑為1-5份。

所述的聚乙烯交聯劑可以是過氧化二異丙苯或過氧化苯甲酰中的一種。

所述的無鹵阻燃劑可以是氫氧化鋁，氫氧化鎂，聚磷酸銨，磷酸氫二銨，磷酸酯，亞磷酸酯，磷氮復配型阻燃劑，硅樹脂阻燃劑，聚硅硼氧烷阻燃劑中的一種或幾種的混合物。

所述的無鹵阻燃交聯聚乙烯電纜料，其各種組分所占的重量份數為：以聚乙烯100份為基準，阻燃劑為1-20份，交聯劑為0.1-5份，其它助劑為1-5份。

本發明與現有技術相比，其優點為：陶瓷化硅橡膠構成絕緣防火層，即可起到絕緣的作用，又具有防火層的作用。陶瓷化硅橡膠在火焰的燒蝕下，首先由配方中的結構控制劑作用，溢出有機物質，燃燒2-4min后開始燒結，生成陶瓷狀殼體的絕緣層。這種陶瓷狀殼體的隔絕層可以非常有效地阻擋火焰的繼續燃燒。在接下來的燒蝕過程中，陶瓷狀殼體生成SiO₂陶瓷，形成經得起700-1300℃高溫火焰燒蝕的絕緣體，并具有一定的機械性能，能夠抵御火災現場水澆和間接的機械振動，加工工藝簡單、敷設安裝方便。二氧化硅是一種極好的抗輻射材料和無機絕緣材料，本電纜使用二氧化硅作為抗輻射層，為其提供了良好的抗輻射性。同時，本電纜的護套材料采用無鹵阻燃交聯聚乙烯，也具有一定的抗輻射性，而且在發生火災時，燃燒釋放的煙霧量很低，不帶毒性及腐蝕性，可有效發揮阻燃作用，因此具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為核電站用防火電纜的截面圖，其中，1.導電層，2.絕緣防火層3.抗輻射層，4.內護套層，5.鎧裝層，6.外護套層。

具體實施方式

實施例1

將銅桿在拉絲機上進行拉絲，然后進行退火處理后卷線待用。將100質量份的二甲基硅橡膠，25份的二氧化硅，3份的二苯基硅二醇，2份的過氧化二異丙苯，1份助劑BHT，在真空捏合機捏合5分鐘、接著采用密煉機混煉10分鐘，制得硅橡膠母料，接著將硅橡膠母料通過橡膠電纜專用擠出機，60℃擠出包覆在銅芯導線上，構成陶瓷化硅橡膠絕緣防火層。然后通過包覆設備將二氧化硅包覆在陶瓷化硅橡膠絕緣防火層之上，形成抗輻射層。將100份聚乙烯，18份聚磷酸銨，2份過氧化苯甲酰和3份助劑BHT經過混料機進行混合5分鐘，得到無鹵阻燃聚乙烯電纜料。將該電纜料通過專用電纜擠出成型設備，在170℃將其擠出包覆在二氧化硅所構成抗輻射層之上形成內護套層。接著通過繞包機進行鋼帶繞包，形成鎧裝層。最后，將該聚乙烯電纜料通過專用電纜擠出成型設備，在170℃將其擠出包覆在鋼帶鎧裝層之上，最終得到核電站用防火電纜產品。

表一 實施例一一種核電站用防火電纜的防火性能(耐火特性試驗)

實施例2

將銅桿在拉絲機上進行拉絲，然后進行退火處理后卷線待用。將100質量份的甲基乙烯基硅橡膠，30份的二氧化硅，2份的二苯基硅二醇，2份的過氧化二異丙苯，5份助劑BP-2，在真空捏合機捏合8分鐘、接著采用密煉機混煉20分鐘,制得硅橡膠母料，接著將硅橡膠母料通過橡膠電纜專用擠出機，80℃擠出包覆在銅芯導線上，構成陶瓷化硅橡膠絕緣防火層。然后通過包覆設備將二氧化硅包覆在陶瓷化硅橡膠絕緣防火層之上，形成抗輻射層。將100份聚乙烯，18份聚磷酸銨,1份過氧化苯甲酰和2份助劑BP-2經過混料機進行混合5分鐘，得到無鹵阻燃聚乙烯電纜料。將該電纜料通過專用電纜擠出成型設備，在180℃將其擠出包覆在二氧化硅所構成抗輻射層之上，形成內護套層。接著通過繞包機進行鋼帶繞包，形成鎧裝層。最后，將該聚乙烯電纜料通過專用電纜擠出成型設備，在180℃將其擠出包覆在鋼帶鎧裝層之上，最終得到核電站用防火電纜產品。

實施例3

將銅桿在拉絲機上進行拉絲，然后進行退火處理后進行絞線并卷線待用。將100質量份的乙基硅橡膠，25份的玻璃粉，2份的二苯基二羥基硅氧烷，2份的過氧化苯甲酰，2份助劑BP-4，在真空捏合機捏合10分鐘、接著采用密煉機混煉15分鐘,制得硅橡膠母料，接著將硅橡膠母料通過橡膠電纜專用擠出機，70℃擠出包覆在銅芯導線上，構成陶瓷化硅橡膠絕緣防火層。然后通過包覆設備將二氧化硅包覆在陶瓷化硅橡膠絕緣防火層之上，形成抗輻射層。將100份聚乙烯，18份聚磷酸銨，3份過氧化苯甲酰和5份助劑BP-4經過混料機進行混合5分鐘，得到無鹵阻燃聚乙烯電纜料。將該電纜料通過專用電纜擠出成型設備，在160℃將其擠出包覆在二氧化硅所構成的抗輻射層之上，形成內護套層。接著通過繞包機進行鋼帶繞包，形成鎧裝層。最后，將該聚乙烯電纜料通過專用電纜擠出成型設備，在160℃將其擠出包覆在鋼帶鎧裝層之上，最終得到核電站用防火電纜產品。