CN102610305A - 一种光伏电缆及其制备方法与应用 - Google Patents

一种光伏电缆及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光伏电缆及其制备方法与应用。该光伏电缆包含绝缘层和护套层；绝缘层的组分包括：EVA、LLDPE、EMA、EVA-g-MAH、氢氧化镁、有机蒙脱土、交联敏化剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂和抗铜剂；护套层的组分包括：EVA、LLDPE、EMA、EVA-g-MAH、色母粒、氢氧化镁、磷系阻燃剂、三聚氰胺氰尿酸盐、硼酸锌、交联敏化剂、润滑剂、抗氧剂、光稳定剂和抗铜剂。本发明通过经线缆双层共挤出机上挤出绝缘层粒料和护套层粒料，依次包裹在导体表面，成型，风冷、收卷、辐照，得到光伏电缆。本发明提供的制备方法简单，加工性能良好，成本不高，适于工业化生产；得到的光伏电缆环保，力学性能、耐阻燃性能、热老化性和耐候性优异。

Description

一种光伏电缆及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种光伏电缆及其制备方法与应用。
背景技术
自2003年起，我国光伏产业年增长速度超过30％，成为世界最大的光伏电池组件生产国，但90％以上的产品销往国外。从2006年起，我国已实施《中华人民共和国可再生能源法》，国家部委、地方政府相继出台财政补助和科技支持等措施以促进光伏产业和光伏应用市场的增长，产业界不断攻克关键材料和关键技术以降低光伏制造成本，我国势将成为光伏发电大国。到2020年，我国光伏发电装机容量极有可能突破3000～5000万千瓦，光伏发电并网电价可望与常规电力持平。随光伏产业的快速发展，用于连接太阳能电池与交直流逆变器间的光伏电缆的市场需求量也快速增长。
太阳能设备的使用寿命应达到20～30年以上。在太阳能设备中必须使用专用的太阳能电缆(即光伏电缆)，否则会影响整个系统的使用寿命。太阳能系统经常处于恶劣的环境条件，如在该种环境下使用普通电缆，则电缆护套容易碎裂并导致绝缘层的降解和失效，从而直接增加电缆系统的损失，引起电缆短路，甚至造成火灾或人员伤害。
由于光伏电缆主要用于户外环境，必须具备耐高低温、抗紫外线、耐潮湿、抗臭氧、抗化学腐蚀等方面的特性。产品使用环境温度从-40℃到90℃、导体最高长期工作温度为120℃，使用寿命不小于25年。同时，为避免发生火灾和对环境造成影响，光伏电缆还必须具有环保阻燃的性能。
光伏电缆迄今尚无国际标准，业界有影响力的标准有两项，分别为美国UL实验室公布的UL4703标准和影响更大的德国技术监督协会发布的标准，文件编号：文件编号为2PfG 1169/08.2007。标准对电缆提出了一系列的结构和性能要求，并需要通过相关测试方法进行检测。
光伏电缆现有技术往往存在生产工艺复杂、成本较高、电缆阻燃性及耐候性无法满足标准的要求等问题和不足：譬如授权公告号为CN101295562B、名称为“太阳能光伏发电设备用电缆制造方法”的国家发明专利提供的电缆为经隔离层绕包、绝缘层挤出、绝缘层辐照交联处理、外护套挤出、外护套辐照交联处理，生产工艺须经两次挤出和两次辐照，生产工艺复杂、成本较高；公开号为CN101845174A、名称为“太阳能光伏电缆护套材料及电缆”的发明专利提供的护套材料为热塑性弹性体、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纳米级氢氧化镁、硼酸锌、有机硅改性剂、相容剂、硅烷、抗氧剂1010和铜离子折离剂，得到了耐高低温、耐油的电缆，但无法满足耐气候/耐紫外线的要求。
因此开发生产工艺简单、成本较低、性能优异且能完全满足
Figure BDA0000139395960000021
标准的光伏电缆产品很有必要。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种光伏电缆。
本发明的另一发明目的在于提供上述光伏电缆的制备方法。
本发明的再一发明目的在于提供所述的光伏电缆的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种光伏电缆，包含绝缘层和护套层；
绝缘层包含以下按质量份数计的组分：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)10～20份、线型低密度聚乙烯(LLDPE)40～60份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)20～30份、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5～10份、氢氧化镁50～70份、有机蒙脱土5～20份、交联敏化剂1～2份、润滑剂1～3份、抗氧剂1～2份、光稳定剂0.2～0.5份和抗铜剂0.3～0.5份；
护套层包含以下按质量份数计的组分：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)20～40份、线型低密度聚乙烯(LLDPE)20～40份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)25～45份、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5～10份、色母粒5～10份、氢氧化镁40～60份、磷系阻燃剂10～30份、三聚氰胺氰尿酸盐15～25份、硼酸锌5～10份、交联敏化剂1～2份、润滑剂2～3份、抗氧剂1～2份、光稳定剂0.5～1份和抗铜剂0.1～0.3份；
所述的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物优选为乙酸乙烯酯的质量含量为14％、熔体指数为3.5g/10min(ASTM D1238)的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；
所述的线型低密度聚乙烯优选为熔体指数为2g/10min(ASTM D1238)，密度为0.918g/cm3(ASTM D792)的线型低密度聚乙烯；
所述的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物优选为丙烯酸甲酯的质量含量为23～26％、熔体指数为0.4～0.6g/10min(ASTM D1238)的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物；
所述的马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA-g-MAH)为马来酸酐共聚改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，接枝率为质量百分含量1.0～1.2％，熔体指数为1.1～2.0g/10min；
所述的氢氧化镁优选为超细氢氧化镁，Mg(OH)2含量大于等于质量百分比99.8％，比表面积为4.0～6.0m2/g，平均粒径为1.0～2.4μm；
所述的有机蒙脱土优选为蒙脱石重量含量为96～98％，径厚比为200，粒度为99.9％重量通过200目，叠层厚度小于25nm，经烷基季铵盐或有机铵盐改性的有机蒙脱土；
所述的交联敏化剂优选为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)或三烯丙基异氰酸酯(TAIC)中的至少一种；
所述的润滑剂优选为硬脂酸锌(ZnSt)、硬脂酸镁(MgSt)或硬脂酸正丁酯(BS)中的至少一种；
所述的抗氧剂优选为硫代双酚类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂按质量比1～3∶1配比而得；
所述的硫代双酚类抗氧剂优选为4，4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)(抗氧剂300)；
所述的受阻酚类抗氧剂优选为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)；
所述的光稳定剂优选为高分子量的受阻胺光稳定剂和苯甲酮类紫外线吸收剂按质量比1∶1配比而得；
所述的高分子量的受阻胺光稳定剂优选为聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}(光稳定剂944)；
所述的苯甲酮类紫外线吸收剂优选为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)；
所述的抗铜剂优选为抗铜剂MDA-5，化学名称为N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺；
所述的色母粒优选为基体树脂为EVA的色母粒；
所述的磷系阻燃剂优选为包覆红磷或聚磷酸铵(APP)；
所述的包覆红磷选用采用先进的多层微胶囊包覆工艺所生产的微胶囊红磷阻燃剂，磷含量≥80％，粒度为1500目；
所述的聚磷酸铵选用聚合度≥1000的聚磷酸铵；
所述的三聚氰胺氰尿酸盐优选为纯度≥质量百分比99.5％的三聚氰胺氰尿酸盐；
所述的硼酸锌优选为ZnO质量百分比为36.0～39.0％，B2O3质量百分比为46.5～49.5％，粒度为5000目的硼酸锌；
所述的光伏电缆的制备方法，包含以下步骤：
(1)绝缘层粒料的制备：
①将10～20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、40～60质量份线型低密度聚乙烯、20～30质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物、5～10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、1～3质量份润滑剂、1～2质量份抗氧剂、0.2～0.5份光稳定剂和0.3～0.5质量份抗铜剂密炼均匀；密炼时，当电流趋于稳定时，说明混合料已混合均匀；
②然后加入1～2质量份交联敏化剂、50～70质量份超细氢氧化镁和5～20份的有机蒙脱土密炼均匀，出料，得到混合料；
③将混合料于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒，得到光伏电缆绝缘层粒料；
(2)护套层粒料的制备：
①将20～40质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、20～40质量份线型低密度聚乙烯、25～45质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、5～10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、5～10质量份色母粒、2～3质量份润滑剂、1～2质量份抗氧剂、0.5～1份光稳定剂和0.1～0.3质量份抗铜剂密炼均匀；密炼时，当电流趋于稳定时，说明混合料已混合均匀；
②然后加入1～2质量份交联敏化剂、40～60质量份超细氢氧化镁、10～30质量份磷系阻燃剂、15～25质量份三聚氰胺氰尿酸盐和5～10质量份硼酸锌密炼均匀，出料，得到混合料；
③将混合料于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒，得到护套层粒料；
(3)光伏电缆的制备：经线缆双层共挤出机上挤出步骤(1)制备的绝缘层粒料和步骤(2)制备的护套层粒料，依次包裹在导体表面，成型，风冷、收卷，得到的电线进行辐照，得到光伏电缆。
步骤(1)①中所述的密炼的条件优选为130～150℃密炼2～4min；
步骤(1)②中所述的密炼的条件优选为130～150℃密炼4～8min；
步骤(2)①中所述的密炼的条件优选为140～160℃密炼2～5min；
步骤(2)②中所述的密炼的条件优选为140～160℃密炼4～10min；
步骤(3)所述的导体为符合EN 60228(IEC60228、GB/T3956)第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体；
步骤(3)所述的辐照的剂量优选为6～10Mrad；
所述的光伏电缆在光伏产业中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明的光伏电缆绝缘层和护套层能的基料和阻燃剂均不含卤素，符合环保要求，各项性能完全满足
Figure BDA0000139395960000051
标准要求。基体树脂加入乙烯-丙烯酸甲酯共聚物改性线型低密度聚乙烯和乙烯-乙酸乙烯酯，与无机阻燃剂有很好的相容性，保证了绝缘层和护套层良好的力学性能；
(2)本发明光伏电缆绝缘层加入有机蒙脱土，提高阻燃性的同时改善了绝缘层的电绝缘性能；护套层采用磷氮类阻燃剂和无机阻燃剂协同阻燃，降低了阻燃剂的添加量，使体系具有非常好的加工性能和物理性能，电缆的阻燃性能达到要求；
(3)本发明的光伏电缆绝缘层和护套层采用抗氧剂和光稳定剂，且抗氧剂和光稳定剂具有很好的协同效应，能在较低的添加量下保证电缆非常好的长期耐热性和耐候性；
(4)本发明的光伏电缆制备方法简单，加工性能良好，成本不高，适于工业化生产。
附图说明
图1是本发明所述的光伏电缆的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)绝缘层粒料的制备：
将20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、50质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、20质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AEM，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、3质量份硬脂酸锌(ZnSt)、1质量份复合抗氧剂(0.75份抗氧剂300和0.25份抗氧剂1010)、0.5质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.3质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于130℃密炼4分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、60质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)和10质量份有机蒙脱土(浙江丰虹新材料股份有限公司，牌号为DK4)密炼8分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
(2)护套料的制备
将20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、30质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、45质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、9质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、6质量份黑色母粒(广州远华色母厂有限公司，牌号为BLACK II)、3质量份硬脂酸锌(ZnSt)、2质量份复合抗氧剂(1.5质量份抗氧剂300，0.5质量份抗氧剂1010)、0.5质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.1质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)、投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于140℃密炼5分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、60质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)、10质量份包覆红磷(微胶囊红磷阻燃剂，清远市一丞阻燃材料有限公司，牌号FRP1500)、15质量份三聚氰胺氰尿酸盐(MCA，寿光卫东化工有限公司)和5质量份硼酸锌(佛山金戈消防材料有限公司，牌号FB 50)密炼10分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
然后选用符合EN 60228(IEC60228、GB/T3956)第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体，经线缆双层共挤出机上挤出上述绝缘料和护套料的成型，并风冷、收卷，得到的电线进行辐照，辐照剂量为6Mrad，制成光伏电缆，结构如图1所示，在导体1表面依次包裹绝缘层2和护套3。
实施例2
(1)绝缘料的制备：
将10质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、60质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、25质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AEM，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、5质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、2质量份硬脂酸镁(MgSt)、2质量份复合抗氧剂(1质量份抗氧剂300和1质量份抗氧剂1010)、0.2质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.5质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于150℃密炼2分钟；然后加入1.5质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、50质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)和20质量份有机蒙脱土(浙江丰虹新材料股份有限公司，牌号为DK4)密炼4分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
(2)护套料的制备
将20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、40质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、25质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、5质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、10质量份黑色母粒(广州远华色母厂有限公司，牌号为BLACK II)、2质量份硬脂酸镁(MgSt)、1质量份复合抗氧剂(0.5质量份抗氧剂300和0.5质量份抗氧剂1010)、1质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.2质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于160℃密炼2分钟；然后加入1.5质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、45质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)、30质量份聚磷酸铵(淄博赛达阻燃新材料有限公司，牌号APP2100)、15质量份三聚氰胺氰尿酸盐(MCA，寿光卫东化工有限公司)和10质量份硼酸锌(佛山金戈消防材料有限公司，牌号FB 50)密炼4分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
然后选用符合EN 60228(IEC60228、GB/T3956)第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体，经线缆双层共挤出机上挤出上述绝缘料和护套料的成型，并风冷、收卷，得到的电线进行辐照，辐照剂量为8Mrad，制成光伏电缆，结构如图1所示，在导体1表面依次包裹绝缘层2和护套3。
实施例3
(1)绝缘料的制备：
将20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、40质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、30质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AEM，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、1质量份硬脂酸锌(ZnSt)、1.5质量份复合抗氧剂(1质量份抗氧剂300和0.5质量份抗氧剂1010)、0.4质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.5质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于150℃密炼3分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、70质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)和5质量份有机蒙脱土(浙江丰虹新材料股份有限公司，牌号为DK4)密炼6分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
(2)护套料的制备
将40质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、20质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、25质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、5质量份黑色母粒(广州远华色母厂有限公司，牌号为BLACK II)、3质量份硬脂酸锌(ZnSt)、1.5质量份复合抗氧剂(1质量份抗氧剂300和0.5质量份抗氧剂1010)、0.8质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.3质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于150℃密炼4分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、40质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)、10质量份包覆红磷(微胶囊红磷阻燃剂，清远市一丞阻燃材料有限公司，牌号FRP1500)、25质量份三聚氰胺氰尿酸盐(MCA，寿光卫东化工有限公司)和8质量份硼酸锌(佛山金戈消防材料有限公司，牌号FB 50)密炼4分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
然后选用符合EN 60228(IEC60228、GB/T3956)第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体，经线缆双层共挤出机上挤出上述绝缘料和护套料的成型，并风冷、收卷，得到的电线进行辐照，辐照剂量为8Mrad，制成光伏电缆，结构如图1所示，在导体1表面依次包裹绝缘层2和护套3。
对比例1
(1)绝缘层粒料的制备：
将40质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、50质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、3质量份硬脂酸锌(ZnSt)、1质量份复合抗氧剂(0.75份抗氧剂300和0.25份抗氧剂1010)、0.5质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.3质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于130℃密炼4分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、60质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)和10质量份有机蒙脱土(浙江丰虹新材料股份有限公司，牌号为DK4)密炼8分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
(2)护套料的制备
将65质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、30质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、9质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、6质量份黑色母粒(广州远华色母厂有限公司，牌号为BLACK II)、3质量份硬脂酸锌(ZnSt)、2质量份复合抗氧剂(1.5质量份抗氧剂300，0.5质量份抗氧剂1010)、0.5质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.1质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)、投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于140℃密炼5分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、60质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)、10质量份包覆红磷(微胶囊红磷阻燃剂，清远市一丞阻燃材料有限公司，牌号FRP1500)、15质量份三聚氰胺氰尿酸盐(MCA，寿光卫东化工有限公司)和5质量份硼酸锌(佛山金戈消防材料有限公司，牌号FB 50)密炼10分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
然后选用符合EN 60228(IEC60228、GB/T3956)第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体，经线缆双层共挤出机上挤出上述绝缘料和护套料的成型，并风冷、收卷，得到的电线进行辐照，辐照剂量为6Mrad，制成光伏电缆，结构如图1所示，在导体1表面依次包裹绝缘层2和护套3。
对比例2
(1)绝缘料的制备：
将10质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、60质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、25质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AEM，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、5质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、2质量份硬脂酸镁(MgSt)、2质量份复合抗氧剂(1质量份抗氧剂300和1质量份抗氧剂1010)、0.2质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.5质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)、投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于150℃密炼2分钟；然后加入1.5质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)和70质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)密炼4分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
(2)护套料的制备
将20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、40质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、25质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、5质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、10质量份黑色母粒(广州远华色母厂有限公司，牌号为BLACK II)、2质量份硬脂酸镁(MgSt)、1质量份复合抗氧剂(0.5质量份抗氧剂300和0.5质量份抗氧剂1010)、1质量份复合光稳定剂(光稳定剂944和UV-531按质量比1∶1配比得到)和0.2质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)、投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于160℃密炼2分钟；然后加入1.5质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)和100质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)密炼4分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
然后选用符合EN 60228((IEC60228、GB/T3956))第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体，经线缆双层共挤出机上挤出上述绝缘料和护套料的成型，并风冷、收卷，得到的电线进行辐照，辐照剂量为8Mrad，制成光伏电缆，结构如图1所示，在导体1表面依次包裹绝缘层2和护套3。
对比例3
(1)绝缘料的制备：
将20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、40质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、30质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(AEM，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、1质量份硬脂酸锌(ZnSt)、2质量份抗氧剂1010和0.5质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)、投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于150℃密炼3分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、70质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)、)和5质量份有机蒙脱土(浙江丰虹新材料股份有限公司，牌号为DK4)密炼6分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
(2)护套料的制备
将40质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA，乙酸乙烯酯的含量占14％质量，熔体指数为3.5g/10min，日本三井化学，牌号为EV560)、20质量份线型低密度聚乙烯(LLDPE，沙特基础工业公司，牌号218-W，熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3)、25质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物(EMA，阿科玛集团，牌号为LOTRYL 24MA005，熔体指数为0.4～0.6g/10min)、10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，上海久聚高分子材料有限公司，牌号为JCP-851)、5质量份黑色母粒(广州远华色母厂有限公司，牌号为BLACK II)、3质量份硬脂酸锌(ZnSt)、2质量份抗氧剂1010、1质量份UV-531和0.3质量份抗铜剂N-水杨酰胺基邻苯二酰亚胺(山东龙口市有机化工有限公司，牌号MDA-5)投入密炼机(单螺杆密炼造粒机，昆山科信橡塑机械有限公司，型号：HLJ 02-ZL，包括密炼机、单螺杆挤出机、抽风干燥机和切粒机等)于150℃密炼4分钟；然后加入1质量份三烯丙基异氰酸酯(TAIC)、40质量份超细氢氧化镁(美国雅宝公司，牌号为H5)、10质量份包覆红磷(微胶囊红磷阻燃剂，清远市一丞阻燃材料有限公司，牌号FRP1500)、25质量份三聚氰胺氰尿酸盐(MCA，寿光卫东化工有限公司)和8质量份硼酸锌(佛山金戈消防材料有限公司，牌号FB 50)密炼4分钟，出料；将混合料通过单螺杆密炼造粒机于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒；
然后选用符合EN 60228(IEC60228、GB/T3956)第5类标准的镀锡软圆铜绞合导体，经线缆双层共挤出机上挤出上述绝缘料和护套料的成型，并风冷、收卷，得到的电线进行辐照，辐照剂量为8Mrad，制成光伏电缆，结构如图1所示，在导体1表面依次包裹绝缘层2和护套3。
效果检测
将实施例1～3和对比例1～3制备得到的最终产品进行检测，实施例1～3的测试结果如表1所示，对比例1～3的测试结果如表2所示。对比例1与实施例1～3相比较，未加入乙烯-丙烯酸甲酯共聚物，制备的电缆绝缘层和护套层机械性能较差；对比例2与实施例1～3相比较，仅添加氢氧化镁阻燃，未能通过垂直火焰燃烧试验；对比例3与实施例1～3相比较，采用单一的抗氧剂1010和光稳定剂UV-531，未能通过耐候性/耐紫外光老化试验和长期耐热性试验。
性能测试：成品电缆电气试验按EN50395进行测试；机械性能、烘箱热老化、热延伸试验、低温拉伸性能、成品电缆热回缩试验和耐酸碱性按EN60811进行测试；耐热性能按EN60216-2进行测试；湿热试验按EN60068进行测试；低温冲击按2PfG1169/08.2007Annex E进行测试；耐臭氧按EN50396进行测试；耐油性/耐紫外光老化按VDE0276-605/A1进行测试；动态切穿试验按2PfG1169/08.2007Annex F进行测试；刻痕扩展试验按2PfG1169/08.2007Annex G进行测试；垂直火焰燃烧试验按EN60322进行测试；卤素评测按EN50267、EN60684和EN50305进行测试；绝缘和护套间相容性试验按2PfG1169/08.2007Annex A进行测试。
表1实施例性能检测结果
Figure BDA0000139395960000141
表2对比例性能检测结果
Figure BDA0000139395960000151
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏电缆，其特征在于包含绝缘层和护套层；
绝缘层包含以下按质量份数计的组分：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物10～20份、线型低密度聚乙烯40～60份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物20～30份、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5～10份、氢氧化镁50～70份、有机蒙脱土5～20份、交联敏化剂1～2份、润滑剂1～3份、抗氧剂1～2份、光稳定剂0.2～0.5份和抗铜剂0.3～0.5份；
护套层包含以下按质量份数计的组分：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20～40份、线型低密度聚乙烯20～40份、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物25～45份、马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物5～10份、色母粒5～10份、氢氧化镁40～60份、磷系阻燃剂10～30份、三聚氰胺氰尿酸盐15～25份、硼酸锌5～10份、交联敏化剂1～2份、润滑剂2～3份、抗氧剂1～2份、光稳定剂0.5～1份和抗铜剂0.1～0.3份。
2.根据权利要求1所述的光伏电缆，其特征在于：所述的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为乙酸乙烯酯的质量含量为14％、熔体指数为3.5g/10min的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
3.根据权利要求1所述的光伏电缆，其特征在于：所述的线型低密度聚乙烯为熔体指数为2g/10min，密度为0.918g/cm3的线型低密度聚乙烯。
4.根据权利要求1所述的光伏电缆，其特征在于：所述的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物为丙烯酸甲酯的质量含量为23～26％、熔体指数为0.4～0.6g/10min的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物。
5.根据权利要求1所述的光伏电缆，其特征在于：所述的马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物为接枝率为质量百分含量1.0～1.2％，熔体指数为1.1～2.0g/10min的马来酸酐共聚改性的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
6.根据权利要求1所述的光伏电缆，其特征在于：所述的氢氧化镁为超细氢氧化镁，其中Mg(OH)2含量不小于质量百分比99.8％，比表面积为4.0～6.0m2/g，平均粒径为1.0～2.4μm；
所述的有机蒙脱土为蒙脱石重量含量为96～98％，径厚比为200，粒度为99.9％重量通过200目，叠层厚度小于25nm，经烷基季铵盐或有机铵盐改性的有机蒙脱土；
所述的交联敏化剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯或三烯丙基异氰酸酯中的至少一种；
所述的润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸镁或硬脂酸正丁酯中的至少一种；
所述的抗氧剂为硫代双酚类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂按质量比1～3∶1配比而得；
所述的光稳定剂为高分子量的受阻胺光稳定剂和苯甲酮类紫外线吸收剂按质量比1∶1配比而得；
所述的抗铜剂为抗铜剂MDA-5；
所述的色母粒为基体树脂为EVA的色母粒；
所述的磷系阻燃剂为包覆红磷或聚磷酸铵；
所述的包覆红磷为微胶囊红磷阻燃剂，其中磷含量≥80％，粒度为1500目；
所述的聚磷酸铵为聚合度≥1000的聚磷酸铵；
所述的三聚氰胺氰尿酸盐为纯度≥质量百分比99.5％的三聚氰胺氰尿酸盐；
所述的硼酸锌为ZnO质量百分比为36.0～39.0％，B2O3质量百分比为46.5～49.5％，粒度为5000目的硼酸锌。
7.根据权利要求6所述的光伏电缆，其特征在于：
所述的硫代双酚类抗氧剂为4，4′-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)；
所述的受阻酚类抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
所述的高分子量的受阻胺光稳定剂为聚-{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)-亚氨基]-1，3，5-三嗪-2，4-二基][2-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2，2，6，6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}；
所述的苯甲酮类紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮。
8.权利要求1～7任一项所述的光伏电缆的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)绝缘层粒料的制备：
①将10～20质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、40～60质量份线型低密度聚乙烯、20～30质量份乙烯-丙烯酸酯共聚物、5～10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、1～3质量份润滑剂、1～2质量份抗氧剂、0.2～0.5份光稳定剂和0.3～0.5质量份抗铜剂密炼均匀；密炼时，当电流趋于稳定时，说明混合料已混合均匀；
②然后加入1～2质量份交联敏化剂、50～70质量份超细氢氧化镁和5～20份的有机蒙脱土密炼均匀，出料，得到混合料；
③将混合料于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒，得到光伏电缆绝缘层粒料；
(2)护套层粒料的制备：
①将20～40质量份乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、20～40质量份线型低密度聚乙烯、25～45质量份乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、5～10质量份马来酸酐接枝乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、5～10质量份色母粒、2～3质量份润滑剂、1～2质量份抗氧剂、0.5～1份光稳定剂和0.1～0.3质量份抗铜剂密炼均匀；密炼时，当电流趋于稳定时，说明混合料已混合均匀；
②然后加入1～2质量份交联敏化剂、40～60质量份超细氢氧化镁、10～30质量份磷系阻燃剂、15～25质量份三聚氰胺氰尿酸盐和5～10质量份硼酸锌密炼均匀，出料，得到混合料；
③将混合料于140～170℃挤出、水冷、抽风干燥、切粒，得到护套层粒料；
(3)光伏电缆的制备：经线缆双层共挤出机上挤出步骤(1)制备的绝缘层粒料和步骤(2)制备的护套层粒料，依次包裹在导体表面，成型，风冷、收卷，得到的电线进行辐照，得到光伏电缆。
9.根据权利要求8所述的光伏电缆的制备方法，其特征在于：
步骤(1)①中所述的密炼的条件为130～150℃密炼2～4min；
步骤(1)②中所述的密炼的条件为130～150℃密炼4～8min；
步骤(2)①中所述的密炼的条件为140～160℃密炼2～5min；
步骤(2)②中所述的密炼的条件为140～160℃密炼4～10min；
步骤(3)所述的辐照的剂量为6～10Mrad。
10.权利要求1～7任一项所述的光伏电缆在光伏产业中的应用。
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