CN115678156A - 一种光伏电缆及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆技术领域，提出了一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，所述护套层的原料包括以下重量份组分：聚乙烯40‑50份、乙烯‑醋酸乙烯共聚物40‑50份、马来酸酐接枝聚乙烯10‑20份、阻燃剂80‑100份、钛酸钾晶须10‑20份、紫外线吸收剂2‑4份、抗氧剂1‑2份、炭黑0.5‑1份、硅烷偶联剂1‑2份、润滑剂1‑4份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4‑5：1。通过上述技术方案，解决了现有技术中光伏电缆强度和绝缘性能不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体的，涉及一种光伏电缆及其生产工艺。
背景技术
随着资源节约型社会的发展和建设，太阳能技术将成为未来的绿色能源技术之一，太阳能或光伏(PV)在中国应用日渐广泛，光伏电缆作为能源传输组件也受到了广泛的关注。
而由于光伏电缆与太阳能采集设备一起常年设于户外，常常在恶劣的环境条件下使用，如高低温、紫外线照射、化学腐蚀、臭氧等等，为了保证其耐用性对温度和强度的要求越来越高，现有的电缆通过绝缘胶皮来进行干扰屏蔽的效果往往达不到与其效果，而且绝缘胶片容易收到外力的损坏，现有的解决办法是在电缆外部增加一护套，通过护套来进行电磁屏蔽和提高强度方面的作用。
如果电缆护套强度不够，则电缆绝缘层将会受到严重损坏，从而影响整个电缆的使用寿命，或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。
发明内容
本发明提出一种光伏电缆及其生产工艺，解决了相关技术中的光伏电缆强度和绝缘性能不足的问题。
本发明的技术方案如下：
一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，所述护套层的原料包括以下重量份组分：聚乙烯40-50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40-50份、马来酸酐接枝聚乙烯10-20份、阻燃剂80-100份、钛酸钾晶须10-20份、紫外线吸收剂2-4份、抗氧剂1-2份、炭黑0.5-1份、硅烷偶联剂1-2份、润滑剂1-4份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4-5：1。
作为进一步的技术方案，所述埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐的质量比为4：1。
作为进一步的技术方案，所述钛酸钾晶须经过改性处理，具体为：将钛酸钾晶须与盐酸混合后加入氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和十六烷基三苯基溴化膦加热至60-80℃后洗涤干燥。
作为进一步的技术方案，所述钛酸钾晶须与氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和十六烷基三苯基溴化膦的质量比为10：1：1；
所述盐酸的浓度为1.5mol/L，所述钛酸钾晶须与盐酸的质量体积比为1g：100mL。
作为进一步的技术方案，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
作为进一步的技术方案，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV326、紫外线吸收剂UV320、紫外线吸收剂UV329中的一种或多种。
本发明还提出一种光伏电缆的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中的二乙基次膦酸铝盐和埃洛石纳米管存在协同阻燃的作用，两者协同作用使得阻燃性大幅增加。而通过添加硅烷偶联剂能够提高阻燃剂与基体树脂之间的相容性，保证护套层的力学性能满足使用需求。
2、本发明中加入钛酸钾晶须不仅提高了光伏电缆护套层的力学性能，还提高了阻燃性，进一步的对钛酸钾晶须进行改性，能够大幅度提高电缆护套层的拉伸强度和氧指数。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
实施例1
一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，护套层的原料包括：线性低密度聚乙烯45份、乙烯-醋酸乙烯共聚物45份、马来酸酐接枝聚乙烯15份、阻燃剂90份、钛酸钾晶须16份、紫外线吸收剂UV326 3份、抗氧剂1010 1.5份、炭黑0.8份、硅烷偶联剂KH560 1.5份、聚乙烯蜡2份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4：1；
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后于140-170℃挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
实施例2
一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，护套层的原料包括：线性低密度聚乙烯45份、乙烯-醋酸乙烯共聚物45份、马来酸酐接枝聚乙烯15份、阻燃剂90份、改性钛酸钾晶须16份、紫外线吸收剂UV326 3份、抗氧剂1010 1.5份、炭黑0.8份、硅烷偶联剂KH560 1.5份、聚乙烯蜡2份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4：1；
其中改性钛酸钾晶须的制备方法具体为：将20g钛酸钾晶须与2000mL 1.5mol/L盐酸混合搅拌6h后，加入2g氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和2g十六烷基三苯基溴化膦加热至70℃，保温搅拌10h后洗涤干燥。
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后于140-170℃挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
实施例3
一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，护套层的原料包括：线性低密度聚乙烯40份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40份、马来酸酐接枝聚乙烯10份、阻燃剂80份、改性钛酸钾晶须10份、紫外线吸收剂UV329 2份、抗氧剂168 1份、炭黑0.5份、硅烷偶联剂KH550 1份、硬脂酸锌1份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为5：1；
其中改性钛酸钾晶须的制备方法具体为：将20g钛酸钾晶须与2000mL 1.5mol/L盐酸混合搅拌6h后，加入2g氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和2g十六烷基三苯基溴化膦加热至60℃，保温搅拌12h后洗涤干燥。
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后于140-170℃挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
实施例4
一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，护套层的原料包括：线性低密度聚乙烯50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物50份、马来酸酐接枝聚乙烯20份、阻燃剂100份、改性钛酸钾晶须20份、紫外线吸收剂UV320 4份、抗氧剂1076 2份、炭黑1份、硅烷偶联剂KH570 2份、硬脂酸钙4份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4：1；
其中改性钛酸钾晶须的制备方法具体为：将20g钛酸钾晶须与2000mL 1.5mol/L盐酸混合搅拌6h后，加入2g氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和2g十六烷基三苯基溴化膦加热至80℃，保温搅拌9h后洗涤干燥。
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后于140-170℃挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
实施例5
一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，护套层的原料包括：线性低密度聚乙烯45份、乙烯-醋酸乙烯共聚物45份、马来酸酐接枝聚乙烯15份、阻燃剂90份、改性钛酸钾晶须16份、紫外线吸收剂UV326 3份、抗氧剂1010 1.5份、炭黑0.8份、硅烷偶联剂KH560 1.5份、聚乙烯蜡2份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4：1；
其中改性钛酸钾晶须的制备方法具体为：将20g钛酸钾晶须与2000mL 1.5mol/L盐酸混合搅拌6h后，加入4g十六烷基三苯基溴化膦加热至70℃，保温搅拌10h后洗涤干燥。
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后于140-170℃挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
对比例1
与实施例2相比，阻燃剂仅为埃洛石纳米管，其他均与实施例2相同。
对比例2
与实施例2相比，阻燃剂仅为二乙基次膦酸铝盐，其他均与实施例2相同。
对比例3
与实施例2相比，不添加阻燃剂，其他均与实施例2相同。
对比例4
与实施例1相比，不添加钛酸钾晶须，其他均与实施例1相同。
对实施例和对比例中的护套层进行如下测试：
根据GB/T 2406.2-2009《塑料用氧指数法测定燃烧行为》测定氧指数；
根据GB/T 2951.12-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第12部分：通用试验方法 热老化试验方法》进行热老化实验；
根据GB/T 2951.11-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法 第11部分：通用试验方法 厚度和外形尺寸测量 机械性能试验》测试拉伸强度；
测试结果如表1所示。
表1 实施例和对比例中的护套层的性能测试
本发明的实施例1中加入了钛酸钾晶须，相比于对比例4中不加入钛酸钾晶须，力学性能和氧指数都有所提高，说明加入钛酸钾晶须可以提高护套料的力学性能和阻燃性。而实施例5中加入十六烷基三苯基溴化膦对钛酸钾晶须进行改性，能够提高高分子基体与钛酸钾晶须的相容性，提高力学性能和阻燃性。当实施例2中同时加入十六烷基三苯基溴化膦和氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯，更进一步的提高了护套料的阻燃性和力学性能。
对比例1-3中没有按照实施例中的阻燃剂进行复配，对比例2中添加一种阻燃剂二乙基次膦酸铝盐使得氧指数增加了8.9%，对比例1中添加埃洛石纳米管使得氧指数增加了8.5%，而实施例2中同时加入二乙基次膦酸铝盐和埃洛石纳米管，增加了11.3%，而理论上只能增加8.9%×20%＋8.5%×80%=8.58%。根据协同阻燃原理，本发明中的二乙基次膦酸铝盐和埃洛石纳米管存在协同阻燃的作用，两者协同作用使得阻燃性大幅增加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏电缆，包括导体、绝缘层、护套层，其特征在于，所述护套层的原料包括以下重量份组分：聚乙烯40-50份、乙烯-醋酸乙烯共聚物40-50份、马来酸酐接枝聚乙烯10-20份、阻燃剂80-100份、钛酸钾晶须10-20份、紫外线吸收剂2-4份、抗氧剂1-2份、炭黑0.5-1份、硅烷偶联剂1-2份、润滑剂1-4份，所述阻燃剂包括埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐，两者的质量比为4-5：1。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述埃洛石纳米管和二乙基次膦酸铝盐的质量比为4：1。
3.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述钛酸钾晶须经过改性处理，具体为：将钛酸钾晶须与盐酸混合后加入氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和十六烷基三苯基溴化膦加热至60-80℃保温9-12h后洗涤干燥。
4.根据权利要求3所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述钛酸钾晶须与氨基磺酸-2,2,2-三氯乙酯和十六烷基三苯基溴化膦的质量比为10：1：1；
所述盐酸的浓度为1.5mol/L，所述钛酸钾晶须与盐酸的质量体积比为1g：100mL。
5.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述聚乙烯为线性低密度聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述抗氧剂包括抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述润滑剂包括聚乙烯蜡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种光伏电缆，其特征在于，所述紫外线吸收剂包括紫外线吸收剂UV326、紫外线吸收剂UV320、紫外线吸收剂UV329中的一种或多种。
10.一种如权利要求1所述的光伏电缆的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将绝缘层包覆于导体外得到电缆半成品；
S2、将所述护套层的原料混合均匀后挤出，包覆于所述电缆半成品外侧，得到光伏电缆。
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