CN106432894A - 一种无卤无磷光伏电缆及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无卤无磷光伏电缆及其制备方法与应用，该光伏电缆包括导电芯线、绝缘层和护套层，绝缘层和护套层的原料组成如下：聚烯烃树脂：100份；马来酸酐共聚改性的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物：15～30份；纳米蒙脱土：30～70份；表面活化的氢氧化镁：70～120份；无机阻燃剂：30～50份；氮系阻燃剂：10～30份；润滑剂：2～5份；抗氧剂：1～3份；敏化剂：1～2.5份；色母：0～10份。其制备方法如下：1）绝缘层电缆料的制备；2）护套层电缆料的制备；3）将导电芯线、绝缘层电缆料和护套层电缆料共挤出，再进行辐照交联。本发明的光伏电缆的阻燃性能、力学性能和耐候性能优异，无卤无磷，绿色环保，使用寿命长，生产工艺简单，价格便宜。

Description

一种无卤无磷光伏电缆及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种无卤无磷光伏电缆及其制备方法与应用，属于光伏电缆技术领域。
背景技术
光伏电缆是连接光伏组件和逆变器的关键部件，其使用寿命的长短对整个太阳能发电系统至关重要。太阳能系统经常处于恶劣的环境条件，若使用普通电缆，则电缆护套容易碎裂并导致绝缘层的降解和失效，很容易引起电缆短路，造成火灾或人员伤害。由于光伏电缆主要用于户外环境，使用环境温度在-40℃～90℃之间，导体最高长期工作温度甚至达120℃，且要求使用寿命不小于25年，因此光伏电缆必须具备优异的耐高低温、抗紫外线、耐潮湿、抗臭氧、抗化学腐蚀等方面的特性，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优异的阻燃性能，且要求绿色环保。
公开号为CN101295562B的中国专利公开了一种太阳能光伏发电设备用电缆制造方法，其制备步骤包括隔离层绕包、绝缘层挤出、绝缘层辐照交联处理、外护套挤出和外护套辐照交联处理，生产工艺须经过两次挤出和两次辐照，生产工艺过于复杂，生产成本及技术成本偏高。公开号为CN 101845174A的中国专利公开了一种太阳能光伏电缆护套材料及电缆，制备得到的电缆耐高低温，阻燃性能良好，但其耐候性较差，易发生老化降解，使用寿命短。现有的光伏电缆要么性能不能满足实际需求，要么生产工艺复杂、成本高，均无法大规模推广使用。
目前，光伏电缆中最常采用的阻燃剂为卤化物阻燃剂和磷系阻燃剂。卤化物阻燃剂的阻燃效率高，但燃烧时会产生大量烟雾，同时还会产生有毒有腐蚀性的卤化氢气体，不仅会妨碍救援工作，而且还会腐蚀仪器设备，产生二次灾害。磷系阻燃剂也是一类非常高效的阻燃剂，但其与有机物兼容性差，长期与空气接触容易形成有毒气体，且有机磷系阻燃剂热稳定性差，容易析出而产生污染，被欧盟和日本等限制使用。
因此，很有必要开发一种各方面性能优异，能完全满足2Pfg 1169/08.2007标准，生产工艺简单，成本较低，使用寿命长，安全环保的光伏电缆产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无卤无磷光伏电缆及其制备方法与应用。
本发明所采取的技术方案是：
一种无卤无磷光伏电缆，包括导电芯线、设置在导电芯线外的绝缘层和设置在绝缘层外的护套层；所述的绝缘层和护套层由以下质量份的原料制备而成：聚烯烃树脂：100份；马来酸酐共聚改性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：15～30份；纳米蒙脱土：30～70份；表面活化的氢氧化镁：70～120份；无机阻燃剂：30～50份；氮系阻燃剂：10～30份；润滑剂：2～5份；抗氧剂：1～3份；敏化剂：1～2.5份；色母：0～10份。
所述的聚烯烃树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶中的至少一种。
所述的表面活化的氢氧化镁为氨基硅烷表面活化处理的超细氢氧化镁。
所述的无机阻燃剂为硼酸锌、三氧化二锑、可膨胀石墨中的至少一种。
所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。
所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸酯、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。
所述的抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1：(1～3)复配得到。
所述的敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、二甲基丙烯酸四甘醇酯、二丙烯酸四甘醇酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
上述无卤无磷光伏电缆的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料加入高速搅拌机，混合混匀，再加入密练造粒机，100～140℃挤出，拉丝，风冷，切粒，得到绝缘层电缆料；
2)将各原料加入高速搅拌机，混合混匀，再加入密练造粒机，100～140℃挤出，拉丝，风冷，切粒，得到护套层电缆料；
3)将导电芯线、绝缘层电缆料和护套层电缆料加入双层共挤出机，100～150℃共挤出，再进行辐照交联，辐照剂量为3～8Mrad，得到无卤阻燃环保光伏电缆。
本发明的有益效果是：本发明的无卤无磷光伏电缆阻燃性能优异，无卤无磷，耐高低温、紫外线、霉菌、湿热、盐雾，产品力学性能和耐候性能优异，使用寿命长，生产工艺简单，加工方便，价格便宜，符合德国技术监督协会发布的2Pfg 1169/08.2007标准的要求，且符合欧洲RoHS环保指令的要求，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的无卤无磷光伏电缆的结构示意图。
附图标识说明：1、导电芯线；2、绝缘层；3、护套层。
具体实施方式
如图1所示，一种无卤无磷光伏电缆，包括导电芯线1、设置在导电芯线1外的绝缘层2和设置在绝缘层2外的护套层3；所述的绝缘层2和护套层3由以下质量份的原料制备而成：聚烯烃树脂：100份；马来酸酐共聚改性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：15～30份；纳米蒙脱土：30～70份；表面活化的氢氧化镁：70～120份；无机阻燃剂：30～50份；氮系阻燃剂：10～30份；润滑剂：2～5份；抗氧剂：1～3份；敏化剂：1～2.5份；色母：0～10份。
优选的，所述的聚烯烃树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶中的至少一种。
优选的，所述的马来酸酐共聚改性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的接枝率为1.0％～1.2％，熔体指数为1.1～2.0g/10min，测试条件为230℃/2.16kg。
进一步优选的，所述的马来酸酐共聚改性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的接枝率为1.2％，熔体指数为1.1g/10min，测试条件为230℃/2.16kg。
优选的，所述的表面活化的氢氧化镁为氨基硅烷表面活化处理的超细氢氧化镁。
优选的，所述的无机阻燃剂为硼酸锌、三氧化二锑、可膨胀石墨中的至少一种。
优选的，所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。
优选的，所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸酯、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。
优选的，所述的抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1：(1～3)复配得到。
优选的，所述的受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂264、抗氧剂2246、抗氧剂300中的至少一种。
优选的，所述的亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂RC PEP 36、抗氧剂626、抗氧剂618、抗氧剂619、抗氧剂TPP、抗氧剂TNPP、抗氧剂PDOP中的至少一种。
优选的，所述的敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、二甲基丙烯酸四甘醇酯、二丙烯酸四甘醇酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
优选的，所述的色母为黑色母、黄色母、蓝色母中的一种。
优选的，所述的导线芯线为镀锡铜导线。
上述无卤无磷光伏电缆的制备方法包括以下步骤：
1)将各原料加入高速搅拌机，混合混匀，再加入密练造粒机，100～140℃挤出，拉丝，风冷，切粒，得到绝缘层电缆料；
2)将各原料加入高速搅拌机，混合混匀，再加入密练造粒机，100～140℃挤出，拉丝，风冷，切粒，得到护套层电缆料；
3)将导电芯线、绝缘层电缆料和护套层电缆料加入双层共挤出机，100～150℃共挤出，再进行辐照交联，辐照剂量为3～8Mrad，得到无卤阻燃环保光伏电缆。
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种无卤无磷光伏电缆，其绝缘层和护套层的原料组成如表1所示：
表1一种无卤无磷光伏电缆的绝缘层和护套层的原料组成表
实施例2：
一种无卤无磷光伏电缆，其绝缘层和护套层的原料组成如表2所示：
表2一种无卤无磷光伏电缆的绝缘层和护套层的原料组成表
实施例3：
一种无卤无磷光伏电缆，其绝缘层和护套层的原料组成如表3所示：
表3一种无卤无磷光伏电缆的绝缘层和护套层的原料组成表
实施例4：
一种无卤无磷光伏电缆，其绝缘层和护套层的原料组成如表4所示：
表4一种无卤无磷光伏电缆的绝缘层和护套层的原料组成表
测试例：
对实施例1～4制备得到的无卤阻燃环保光伏电缆进行性能测试，其测试结果均满足2Pfg 1169/08.2007标准的要求，且符合EN1122、EPA3050B、EPA3052、EN14582等环保标准及欧盟RoHS环保指令的要求。
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)

1.一种无卤无磷光伏电缆，其特征在于：包括导电芯线、设置在导电芯线外的绝缘层和设置在绝缘层外的护套层；所述的绝缘层和护套层由以下质量份的原料制备而成：聚烯烃树脂：100份；马来酸酐共聚改性的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：15～30份；纳米蒙脱土：30～70份；表面活化的氢氧化镁：70～120份；无机阻燃剂：30～50份；氮系阻燃剂：10～30份；润滑剂：2～5份；抗氧剂：1～3份；敏化剂：1～2.5份；色母：0～10份。
2.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的聚烯烃树脂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、线性低密度聚乙烯、三元乙丙橡胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的表面活化的氢氧化镁为氨基硅烷表面活化处理的超细氢氧化镁。
4.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的无机阻燃剂为硼酸锌、三氧化二锑、可膨胀石墨中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的氮系阻燃剂为三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸酯、硬脂酸、乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的抗氧剂由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按质量比1：（1～3）复配得到。
8.根据权利要求1所述的无卤无磷光伏电缆，其特征在于：所述的敏化剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、二甲基丙烯酸四甘醇酯、二丙烯酸四甘醇酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
9.权利要求1～8中任意一项所述的无卤无磷光伏电缆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将各原料加入高速搅拌机，混合混匀，再加入密练造粒机，100～140℃挤出，拉丝，风冷，切粒，得到绝缘层电缆料；
2)将各原料加入高速搅拌机，混合混匀，再加入密练造粒机，100～140℃挤出，拉丝，风冷，切粒，得到护套层电缆料；
3)将导电芯线、绝缘层电缆料和护套层电缆料加入双层共挤出机，100～150℃共挤出，再进行辐照交联，辐照剂量为3～8Mrad，得到无卤阻燃环保光伏电缆。
10.权利要求1～8中任意一项所述的无卤无磷光伏电缆在光伏产业中的应用。
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