CN113105710A - 一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆 - Google Patents

一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，包括缆芯、绝缘层和防护层，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面。通过采用本发明制备的光伏电缆，能够满足用户的使用需求，延长了光伏电缆的使用寿命，通过在制备防护层的时候加入抗冲改性剂、抗氧剂和光稳定剂，能够为光伏电缆提供良好的耐候性能，通过在制备防护层的时候加入增强纤维、氢氧化镁和磷系阻燃剂，能够使光伏电缆具备良好的韧性，不会发生开裂的现象，并且还具备良好的防火性，通过在制备防护层的时候加入环保稳定剂，能够减少防护层的在加工时产生的危害，保证了光伏电缆的环保性能。

Description

一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体为一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
背景技术
通常是由几根或几组导线(每组至少两根)绞合而成的类似绳索的电缆，每组导线之间相互绝缘，并常围绕着一根中心扭成，整个外面包有高度绝缘的覆盖层，电缆具有内通电，外绝缘的特征，光伏电缆是应用于光伏产业的电缆，但是现有的光伏电缆不具备高耐候抗开裂和环保的功能，不能满足人们的使用需求，亟需推出一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，解决背景技术中所提到的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，包括缆芯、绝缘层和防护层，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆；
所述绝缘层按照质量百分比称取以下原料：
Figure BDA0003080860890000011
Figure BDA0003080860890000021
然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；
所述防护层按照质量百分比称取以下原料：
Figure BDA0003080860890000022
将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料。
优选的，所述绝缘层在加工时加入的偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸脂偶联剂、焦磷酸钛酸脂偶联剂、配位型亚磷酸钛酸脂偶联剂中的一种或多种的混合物。
优选的，所述绝缘层在加工时加入的加工助剂为醇类、酯醇类、酯醚类、醇醚酯类的任意一种或多种的混合物。
优选的，所述防护层在加工时加入的环保稳定剂为钙锌复合稳定剂，所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂。
优选的，所述防护层在加工时加入的增强纤维为碳纤维，加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按6-9：1-4的重量配比复配而成。
优选的，所述防护层在加工时加入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，抗氧化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。
优选的，所述防护层在加工时加入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。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
通过采用本发明制备的光伏电缆，能够满足用户的使用需求，延长了光伏电缆的使用寿命，通过在制备防护层的时候加入抗冲改性剂、抗氧剂和光稳定剂，能够为光伏电缆提供良好的耐候性能，通过在制备防护层的时候加入增强纤维、氢氧化镁和磷系阻燃剂，能够使光伏电缆具备良好的韧性，不会发生开裂的现象，并且还具备良好的防火性，通过在制备防护层的时候加入环保稳定剂，能够减少防护层的在加工时产生的危害，保证了光伏电缆的环保性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：
一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，包括缆芯、绝缘层和防护层，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆；
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：
Figure BDA0003080860890000041
然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；
防护层按照质量百分比称取以下原料：
Figure BDA0003080860890000042
Figure BDA0003080860890000051
将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料。
实施例一：
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
实施例二：
在实施例一中，再加上下述工序：
绝缘层在加工时加入的偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸脂偶联剂、焦磷酸钛酸脂偶联剂、配位型亚磷酸钛酸脂偶联剂中的一种或多种的混合物。
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
实施例三：
在实施例二中，再加上下述工序：
绝缘层在加工时加入的加工助剂为醇类、酯醇类、酯醚类、醇醚酯类的任意一种或多种的混合物。
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
实施例四：
在实施例三中，再加上下述工序：
防护层在加工时加入的环保稳定剂为钙锌复合稳定剂，抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂。
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
实施例五：
在实施例四中，再加上下述工序：
防护层在加工时加入的增强纤维为碳纤维，加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按6-9：1-4的重量配比复配而成。
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
实施例六：
在实施例五中，再加上下述工序：
防护层在加工时加入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，抗氧化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。
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
实施例七：
在实施例六中，再加上下述工序：
防护层在加工时加入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。
绝缘层按照质量百分比称取以下原料：纳米氢氧化铝5-10份、多壁碳纳米管2-5份、石墨烯12-35份、聚氧基苯甲酸乙酯18-30份、聚甲基丙烯酸甲酯8-25份、偶联剂3-12份、加工助剂5-15份；然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；防护层按照质量百分比称取以下原料：聚氨酯70-85份、环保稳定剂3.0-5.5份、抗冲改性剂3.0-6.5份、加工助剂0.5-2.0份、增强纤维3.0-6.0份、色母粒5-10份、氢氧化镁40-60份、磷系阻燃剂10-30份、润滑剂2-3份、抗氧剂1-2份、光稳定剂0.5-1份；将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：包括缆芯、绝缘层和防护层，通过双层共挤出机挤出绝缘层粒料和的防护层粒料，然后依次包裹在缆芯表面，成型、风冷、收卷、然后将得到的电线进行辐照，即可得到高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆；
所述绝缘层按照质量百分比称取以下原料：
Figure FDA0003080860880000011
然后将上述步骤称取的多壁碳纳米管用偶联剂进行处理，然后将石墨烯和纳米氢氧化铝负载在多壁碳纳米管上，用聚氧基苯甲酸乙酯对负载有石墨烯和纳米氢氧化铝的多壁碳纳米管进行包覆得到中间体，将中间体与聚甲基丙烯酸甲酯、加工助剂混合均匀后用挤出机进行交联挤出，得到聚甲基丙烯酸甲酯改性材料，即获得绝缘层原料；
所述防护层按照质量百分比称取以下原料：
Figure FDA0003080860880000012
Figure FDA0003080860880000021
将上述步骤称取的聚氨酯、环保稳定剂、抗冲改性剂、增强纤维、润滑剂、抗氧剂和光稳定剂加入混料机中进行混合，获得混合料A，然后再向混合料A中加入加工助剂、氢氧化镁和磷系阻燃剂，继续混合，获得混合物B，最后加入色母粒混合，即可得到防护层原料。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：所述绝缘层在加工时加入的偶联剂为螯合型焦磷酸钛酸脂偶联剂、焦磷酸钛酸脂偶联剂、配位型亚磷酸钛酸脂偶联剂中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：所述绝缘层在加工时加入的加工助剂为醇类、酯醇类、酯醚类、醇醚酯类的任意一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：所述防护层在加工时加入的环保稳定剂为钙锌复合稳定剂，所述抗冲改性剂为丙烯酸酯抗冲改性剂。
5.根据权利要求1所述的一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：所述防护层在加工时加入的增强纤维为碳纤维，加工助剂由ACR-201、氧化聚乙烯蜡按6-9：1-4的重量配比复配而成。
6.根据权利要求1所述的一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：所述防护层在加工时加入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，抗氧化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。
7.根据权利要求1所述的一种高耐候抗开裂环保型改性聚氨酯光伏电缆，其特征在于：所述防护层在加工时加入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。
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