核島內熱縮材料三元乙丙橡膠的技術應用分析

摘要：核島內熱縮材料不僅應具有一般熱縮材料的優良電氣性能、 力學性能，還應具有較長的使用壽命、 耐輻射和耐高溫高壓水蒸汽性能。

以三元乙丙橡膠 (EPR)， 乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA)，抗氧劑， 特殊助劑制備得到的核島內熱縮材料， 滿足各項性能要求， 能夠在核島內安全使用。

EPDM三元乙丙橡膠和特殊樹脂經特殊工藝加工而成的一種新型熱縮產品。加熱后套管內徑迅速收縮至一半，將被保護的電子部件緊緊包覆在套管內，而不受外界環境的影響。與普通熱縮管相比，三元乙丙熱縮管經電子加速器輻照交聯，物理機械性能更好，耐電壓等級更高，耐磨性好的特點。耐氣候、抗紫外線，耐酸堿和化學溶劑性能好。

我國煤炭在一次能源的消費中占70%，大量的消耗化石能源使得我國成為全球第二大二氧化碳排放國， 核能具有綠色、高效、低碳排放和可規模生產的突出優勢， 發展核電是應對氣候變化的重要選擇， 中國發展核電不僅能解決電力供應問題，而是能調整能源結構，減少碳排放。據國家發展和改革委員會2007年10月通過的《核電中長期發展規劃(2005-2020年）》，到2020年， 我國核電運行裝機容量達到4000萬千瓦 ， 然而到了2010年，這一目標已經不能滿足社會經濟發展的需要，調整為核電裝機容量達7000萬 ～ 8000萬千瓦， 到2030年， 核電裝機將提高到2億千瓦，2050年則將提高到4億千瓦。
 

截止2010年9月20日，廣東嶺澳核電站二期工程一號機組投產，中國已建成浙江秦山、廣東大亞灣、江蘇田 灣和廣東嶺澳四個核電基地， 現役核電機組13臺、裝機容量1080萬千瓦。

核島內熱縮材料用于核島內電線電纜的終端連接， 它能恢復電線電纜結構，具有密封和絕緣保護的作用。作為電線電纜的連接件， 它屬于核電電氣設備， 是核電站建設必不可少的材料之—。核島內熱縮材料用于核電站內部， 不但要在正常環境條件下，對電線電纜起到密封和絕緣保護作用， 而且還要在地震荷載、事故環境以及事故后能對電線電纜起到密封和絕緣保護作用。因此核島內熱縮材料應具有的優良的電氣性能、機械物理性能和阻燃性能，還要具有超強的抗熱老化性能、 耐受強輻射性能以及耐受高溫高壓水蒸汽性能。

核島內熱縮材料性能要求如表1所示。

三元乙丙橡膠(EPR)最主要的特性就是耐老化、 耐輻射、 耐高溫高壓水蒸汽、 抗臭氧和抗侵蝕的能力優越，廣泛應用于核島內電線電纜。但是與核島內電線電纜相比，核島內熱縮材料的技術難度更大，它不但要具有核島內電線電纜的各項性能， 而且還要具有熱縮性能。 乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA)經過輻射交聯以后具有熱縮性能， 因此選用三元乙丙橡膠(EPR)和乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA)聚合物作為核島內熱縮材料的技本樹脂。 

三元乙丙橡膠(EPR)和乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)等聚合物會發生熱老化，即使在室溫下，也會從聚合物中釋放出氫而生成自由基，該自由基與氧結合而發生聚合物的氧化劣化，引起聚合物的分子斷裂，導致聚合物的機械性能急劇地降低。抗氧劑對提高三元乙丙橡膠(EPR) 和乙烯—醋酸乙烯共聚物 ( EVA)復合材料的耐熱老化性能效果顯著。 當抗氧劑為3份時， 經過溫度175℃、 時間200 h的熱老化以后，樣品的拉伸強度小于7MPa，斷裂伸長率小于180%，熱老化再輻射后拉伸強度小于5.5MPa，斷裂伸長率小于550%，并且熱沖擊試驗不通過；當添加5份擴氧劑時，經過溫度175℃、時間200h的熱老化以后，樣品的拉伸強度和斷裂伸長率滿足要求，且乙丙橡膠（EPR）和乙稀--醋酸乙稀共聚物（EVA）復合材料能夠滿足核島內熱縮材料90℃條件下使用60年的要求。
 

由三元乙丙橡膠(EPR)，乙烯—醋酸乙烯共聚物( EVA )， 抗氧劑， 特殊助劑，制備的核島內熱縮材料，在90氣條件下能夠使用60年，進而耐受2400 kGy的強輻射， 再經過DBE模擬(LOCA)試驗以后，其絕緣電阻大于2.5x 1060, 耐電壓(3150 V/ mm, 5 min)，無擊穿， 滿足核島內熱縮材料的各項要求，能夠在核島內安全使用。

耐溫等級高，可以在150℃的環境中長期使用，可在180-200℃以上的環境中短期或間歇使用；

產品屬橡膠態，柔軟且彈性良好，握感良好；

優異的電絕緣性、耐氣候、抗紫外老化特性；

耐酸堿和化學溶劑性能好。


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