CN108059761A - 一种125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料及其制备方法,所述材料按重量份数主要由如下原料制成:聚烯烃20‑40份;相容剂5‑10份;无卤阻燃剂30‑50份;抗氧剂0.5‑3份;抗紫外线剂0.2‑1.5;交联促进剂0.5‑5份;抑烟剂1‑10份;润滑剂2‑8份。本发明的阻燃护套材料具有优异的阻燃性能和抗紫外线性能,无毒绿色环保,燃烧时发烟量特别低,透光率达到90%以上,材料同时具有优异的机械性能和抗老化性能,完全满足EN50618标准性能要求。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆材料技术领域,特别是涉及一种125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料及其制备方法。
背景技术
自从上世纪70年代全球发生石油危机以来,太阳能光伏发电技术在西方发达国家引起极大重视,各国政府从环境保护和能源可持续发展战略角度出发,纷纷制定政策,鼓励和支持太阳能光伏发电技术。我国政府把发展新能源作为振兴经济的重要手段。太阳能技术势必成为未来的绿色能源技术之一,光伏发电的产业化和规模化也成为热门话题。光伏系统中光伏电缆作为重要电工部件,工作环境常常很恶劣,比如高低温、紫外线照射、臭氧等等。综合以上因素,要求电缆材料具有耐高低温、耐紫外线照射、阻燃性能高、燃烧发烟量低等特点。传统的光伏电缆在耐紫外线、阻燃以及烟密度等方面表现欠佳,光伏线缆工作环境恶劣,紫外线照射强烈,并且温度高,这对材料的抗老化以及阻燃性能提出严格要求,本发明可以达到EN50618-2014标准要求,阻燃性能优异,抗紫外线能力强,并且燃烧烟密度透光率大于90%,满足实际需求,且对环境友好。
发明内容
本发明的目的之一就是针对上述现有技术的缺陷,提供了一种具有高阻燃效果,紫外线耐受性强,且烟密度低的光伏电缆专用的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套料。
本发明的目的之二在于提供一种上述125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套料的制备方法。
作为本发明第一方面的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套料,由以下重量份的原料制备而成:
聚烯烃20-40份;相容剂5-10份;无卤阻燃剂30-50份;抗氧剂0.5-3份;抗紫外线剂0.2-1.5;交联促进剂0.5-5份;抑烟剂1-10份;润滑剂2-8份。
优选的,所述聚烯烃由低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯的任意一种或任意两种以上的混合物。
优选的,所述EVA的VA含量20-35%,优选28%。
优选的,所述相容剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯、马来酸酐接枝苯乙烯的任意一种或任意两种以上的混合物。
优选的,所述相容剂马来酸酐的接枝率0.8%-2%。
优选的,所述无卤阻燃剂是氢氧化镁、氢氧化铝中的一种或两种的混合物。
优选的,所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯中的一种或任意两种以上的混合物。
优选的,所述抗紫外线剂是2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯的一种或任意两种以上的混合物。
优选的,所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
优选的,所述抑烟剂是硼酸锌、碳酸钙、碳酸镁、氧化钼中的一种或任意两种以上的混合物。
优选的,所述润滑剂是硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、硅母粒中的一种或任意两种以上的混合物。
作为本发明第二方面的上述125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套料的制备方法,包括如下步骤:
(1)称取原料:聚烯烃20-40份;相容剂5-10份;无卤阻燃剂30-50份;抗氧剂0.5-3份;抗紫外线剂0.2-1.5;交联促进剂0.5-5份;抑烟剂1-10份;润滑剂2-8份;
(2)混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀;
(3)造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
所述混合造粒步骤中,密炼机混炼温度为120-130℃,时间20-30分钟,双螺杆挤出机各段温度,依次为110-120℃、110-120℃、100-110℃、100-110℃、90-100℃、90-100℃、80-90℃,单螺杆挤出机各段温度80-90℃,80-90℃,80-90℃,机头温度90-100℃。
本发明所述125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,以聚烯烃为基体,与无机阻燃剂、润滑剂、抗氧剂、抗紫外线剂、抑烟剂等配合而成,材料经过12-14Mrad辐照后,机械性能、阻燃性能、耐老化性能、低温性能、烟密度透光率等方面性能优异。在满足EN50618的标准要求的前提下,阻燃可以达到VW-1的要求。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、配方比例有益效果更加清楚,以下结合实施案例,对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明,并不限于本发明。
实施例1
称取原料:聚烯烃树脂20份,相容剂7份,无卤阻燃剂40份,抗氧剂1份,抗紫外线剂0.5份,交联促进剂0.8份,抑烟剂5份,润滑剂3份。
所述聚烯烃是EVA,POE,LLDPE的混合物,比例为3:2:1.
所述EVA的VA含量是33%。
所述相容剂是马来酸酐接枝PE。
所述无卤阻燃剂是氢氧化镁和氢氧化铝混合物,比例为1:2.
所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯,比例为4:1:2。
所述抗紫外线剂是2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮。
所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述抑烟剂是硼酸锌、碳酸钙,比例为1:2。
所述润滑剂是硬脂酸锌和硅母粒,比例为1:2。
制备步骤如下:
混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀。
造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
实施例2
称取原料:聚烯烃树脂25份,相容剂8份,无卤阻燃剂35份,抗氧剂1.5份,抗紫外线剂0.6份,交联促进剂1份,抑烟剂4份,润滑剂3份。
所述聚烯烃是EVA,POE,LLDPE的混合物,比例为3:2:1.
所述EVA的VA含量是28%。
所述相容剂是马来酸酐接枝EVA。
所述无卤阻燃剂是氢氧化镁和氢氧化铝混合物,比例为1:2.
所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯,比例为4:1:2。
所述抗紫外线剂是2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述抑烟剂是硼酸锌、碳酸镁,比例为1:2。
所述润滑剂是硬脂酸锌和硅母粒,比例为1:2。
制备步骤如下:
混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀。
造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
实施例3
称取原料:聚烯烃树脂30份,相容剂10份,无卤阻燃剂50份,抗氧剂1.5份,抗紫外线剂0.8份,交联促进剂1.2份,抑烟剂5份,润滑剂3.5份。
所述聚烯烃是EVA和POE的混合物,比例为3:2:.
所述EVA的VA含量是28%。
所述相容剂是马来酸酐接枝EVA。
所述无卤阻燃剂是氢氧化镁和氢氧化铝混合物,比例为2:3.
所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯,比例为4:1:2。
所述抗紫外线剂是2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。
所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述抑烟剂是硼酸锌、碳酸镁、氧化钼,比例为1:2:1。
所述润滑剂是硬脂酸钙和硅母粒,比例为1:2。
制备步骤如下:
混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀。
造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
实施例4
称取原料:聚烯烃树脂30份,相容剂8份,无卤阻燃剂40份,抗氧剂1.5份,抗紫外线剂0.5份,交联促进剂1.2份,抑烟剂4份,润滑剂3份。
所述聚烯烃是EVA,POE,LLDPE的混合物,比例为3:2:1.
所述EVA的VA含量是25%。
所述相容剂是马来酸酐接枝聚乙烯。
所述无卤阻燃剂是氢氧化镁和氢氧化铝混合物,比例为1:2.
所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯,比例为4:1:2。
所述抗紫外线剂是2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮,比例为1:1。
所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述抑烟剂是硼酸锌,氧化钼,比例为1:1。
所述润滑剂是硬脂酸锌、PE蜡和硅母粒,比例为1:1:2。
制备步骤如下:
混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀。
造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
实施例5
称取原料:聚烯烃树脂40份,相容剂10份,无卤阻燃剂50份,抗氧剂1.8份,抗紫外线剂0.8份,交联促进剂1.5份,抑烟剂8份,润滑剂6份。
所述聚烯烃是EVA,POE,LLDPE的混合物,比例为3:2:1.
所述EVA的VA含量是20%。
所述相容剂是马来酸酐接枝聚乙烯。
所述无卤阻燃剂是氢氧化镁和氢氧化铝混合物,比例为1:2.
所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯,比例为3:1:1。
所述抗紫外线剂是2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯和2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮,比例为1:1:1。
所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
所述抑烟剂是硼酸锌,碳酸钙,氧化钼,比例为1:1:1。
所述润滑剂是硬脂酸锌、PE蜡和硅母粒,比例为1:1:2。
制备步骤如下:
混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀。
造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
对实施例1至5的材料进行物理性能测试,所得结果见表1,作为对比,将市售的光伏线缆护套材料做同样测试(对比例):
表1辐照后性能测试结果
对实施例1至5的材料和市售的材料进行老化对比测试,具体方法如下:将这些材料按照GB/T2951裁样,样片至于空气老化箱中进行老化,老化温度为158℃,老化时间为168h,然后测试样条机械性能;测试结果如表2所示:
表2样条老化后性能测试结果
由数据可知,本发明125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料机械性能优异,特别在抗UV、烟密度透光率、耐老化性能方面较现有技术有较大改观,材料挤成线缆后能够通过VW-1燃烧,同时材料加工工艺简单,环保。
以上显示和描述了本发明的主要特征以及优点。本行业技术人员应该了解本发明不受上述实施案例限制,上述实施例和说明书只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (13)
1.一种125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于,由以下重量份的原料制备而成:聚烯烃20-40份;相容剂5-10份;无卤阻燃剂30-50份;抗氧剂0.5-3份;抗紫外线剂0.2-1.5;交联促进剂0.5-5份;抑烟剂1-10份;润滑剂2-8份。
2.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述聚烯烃是由低密度聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯、聚烯烃弹性体、线性低密度聚乙烯中的一种或任意两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述EVA的VA含量20-35%。
4.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述相容剂是马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯酯、马来酸酐接枝苯乙烯中的一种或任意两种以上的混合物。
5.根据权利要求4所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述相容剂马来酸酐的接枝率0.8%-2%。
6.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述无卤阻燃剂是氢氧化镁、氢氧化铝任意一种或两者的混合。
7.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述抗氧剂是四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯中的一种或任意两种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述抗紫外线剂是2-羟基-4-正辛氧基-二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、3,5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六酯中的一种或任意两种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述交联促进剂是三烯丙基异三聚氰酸酯。
10.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述抑烟剂是硼酸锌、碳酸钙、碳酸镁、氧化钼的任意一种或多种混合物。
11.根据权利要求1所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料,其特征在于:所述润滑剂是硬脂酸锌、硬脂酸钙、PE蜡、硅母粒中的一种或任意两种以上的混合物。
12.根据权利要求1-11任一项权利要求所述的125℃辐照交联光伏线缆用阻燃护套材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)称取原料:聚烯烃20-40份;相容剂5-10份;无卤阻燃剂30-50份;抗氧剂0.5-3份;抗紫外线剂0.2-1.5;交联促进剂0.5-5份;抑烟剂1-10份;润滑剂2-8份。
(2)混合:将聚烯烃树脂和阻燃剂以及添加剂粉料分别加入密炼机密炼20-30分钟,各组分混合均匀。
(3)造粒:使用双锥喂料机将混合好的母料经过双螺杆/单螺杆双阶混炼机组挤出机塑炼,造粒,风冷却,振动筛分选,包装。
13.根据权利要求12的制备方法,其特征在于:所述混合造粒步骤中,密炼机混炼温度为120-130℃,时间20-30分钟,双螺杆挤出机各段温度,依次为110-120℃、110-120℃、100-110℃、100-110℃、90-100℃、90-100℃、80-90℃,单螺杆挤出机各段温度80-90℃,80-90℃,80-90℃,机头温度90-100℃。
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