CN116082828A - 一种耐水解螺帽及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐水解螺帽及其制备方法和应用。所述耐水解螺帽包括如下重量份数的原料组分：A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯5～10份和聚碳化二亚胺0.5～2份。所述制备方法包括如下步骤：将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺混合后，将其置于注塑机中，并采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽。本发明制备得到的螺帽具有较好的耐水解性，适用于制备光伏连接器。
Description
技术领域
本发明属于光伏连接器技术领域，具体涉及一种耐水解螺帽及其制备方法和应用。
背景技术
光伏连机器是用于太阳能光伏技术的一种光伏连接装置，主要是通过光电转换装置把太阳辐射能转换成电能，光伏连接器可实现光伏设备之间的连接。随着光伏的大力发展，光伏连接器的种类也变得越来越多，使得人们对连接器的性能要求也越来越严格。
CN213816586U公开了一种光伏连接器。所述光伏连接器包括相互组装固定的公端连接器和母端连接器以及套设在所述公端连接器的尾端的第一螺帽和套设在所述母端连接器的尾端的第二螺帽，所述第一螺帽与第二螺帽的内侧均设有防震件，所述防震件为弹性结构，以密封连接所述公端连接器和第一螺帽及所述母端连接器和第二螺帽。该技术方案提供的光伏连接器具有较高的结构强度和较好的密封效果。
CN104600504A公开了一种防松光伏连接器。所述防松光伏连接器包括插头和螺帽，插头的一端设有外螺纹，螺帽设有与所述外螺纹配合的内螺纹；插头的外侧面设有突出的插头防松齿，螺帽的内侧面设有内凸的螺帽防松齿；插头防松齿和螺帽防松齿均设有导向斜面和止回面，插头防松齿的止回面及螺帽防松齿的导向斜面均朝向于螺帽旋紧方向，插头防松齿的导向斜面及螺帽防松齿的止回面均背向于螺帽旋紧方向；所述插头防松齿和/或螺帽防松齿由可弹性变形的材料制成。该技术方案通过设置类似于棘轮棘爪配合形式的防松结构，在不影响安装方便性的前提下，避免了插头与螺帽之间发生松脱的情况及由此产生的安全事故的发生。
传统工艺中，通过尼龙螺母旋紧挤压密封圈来实现密封，需在连接器接线座中进行卡圈的安装、橡胶密封圈的安装、紧固件的安装以及尼龙螺母旋紧等工作，带来了工序较多、操作难度大；尼龙螺母旋紧挤压密封圈的密封方式，会在连接器内部产生应力，在长时间的室外温度条件下工作，尼龙螺母在内部内应力下或光伏电站现场不当的操作施加的外力，使得其有开裂的风险，大幅降低了光伏连接器整体的使用寿命，因此，如何提高光伏连接器的使用寿命成为研究热点。
CN106848725A公开了一种光伏连接器，包括负极光伏连接器与正极光伏连接器；所述的负极光伏连接器包含负极接线座、负极导电插针、负极电缆和负极软胶座；所述的正极光伏连接器包含正极接线座、正极导电套管、正级电缆、正极软胶座。该技术方案通过对光伏连接器的结构以及各组件间的连接方式的控制，可有效避免尼龙螺母开裂等性能问题，从而有效延长设备整体使用寿命。
由上述内容可知，现有技术中大多是通过调整光伏连接器螺母的结构，使得光伏连接器具有较好的性能，而对于螺帽的材料关注较少。现有技术中，大多数光伏连接器螺帽材料由尼龙材料、玻璃纤维和阻燃剂制备得到，且光伏连接器常常应用于户外环境中，不可避免处于高温高湿环境下，而尼龙材料由于自身含有酰胺键-NH-CO-，在此条件或酸性存在下，尼龙材料将发生水解，使得螺帽结构薄弱处发生开裂，导致产品无法正常工作。因此，如何从材料和结构的方向考虑，提高螺帽的耐水解性和使用寿命，已成为目前亟待解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐水解螺帽及其制备方法和应用。本发明通过对耐水解螺帽原料组分的设计，进一步通过马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺的配合使用，制备得到的螺帽具有较好的耐水解性和较长的使用寿命，适用于制备光伏连接器。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种耐水解螺帽，所述耐水解螺帽包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯5～10份和聚碳化二亚胺0.5～2份。
本发明中，通过采用马来酸酐接枝聚丙烯作为耐水解剂，可以降低A3XZG5材料与水的作用，提高螺帽的耐水解性。马来酸酐接枝聚丙烯提高螺帽的耐水解性具体体现在三个方面：一是极性屏蔽，通过马来酸酐接枝聚丙烯中的极性基团与A3XZG5材料中尼龙的极性基团相互反应，从而减少尼龙的极性基团与水发生反应的可能，进而提高螺帽的耐水解性；二是结晶屏蔽，由于马来酸酐接枝聚丙烯与A3XZG5材料中的尼龙材料均为结晶聚合物，因此二者共同使用时，将产生共晶或晶粒包裹交叉、覆盖等作用，从而削弱尼龙与水的作用，提高螺帽的耐水解性；三是结构屏蔽，在螺帽的原料组分中，A3XZG5材料中的尼龙材料为连续相，马来酸酐接枝聚丙烯为分散相，二者的界面结合力较强，因此，马来酸酐接枝聚丙烯的非极性长链可阻止水进入A3XZG5材料中，进而阻止水与A3XZG5材料中尼龙的极性基团间的反应，进而提高螺帽的耐水解性和使用寿命。
本发明中，通过采用聚碳化二亚胺作为耐水解剂，当A3XZG5材料中尼龙的酰胺键发生水解时，聚碳化二亚胺间及时与尼龙的水解产物(产物中的羧酸基团或水)发生反应，阻止尼龙自催化水解中降解反应的发生，进而提高螺帽的耐水解性。
本发明中，通过对耐水解螺帽原料组分的设计，进一步同时采用马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺作为耐水解剂，通过二者的协同增效作用，制备得到的螺帽具有较好的耐水解性，适用于制备光伏连接器。
需要说明的是，本发明中所述A3XZG5优先选用德国巴斯夫市售的A3XZG5材料。
同时，需要说明的是，本发明提供的耐水解螺帽的耐水解是指根据JEDEC-22-A102测试标准，在121℃下，至少经168h测试后，螺帽表面不会产生裂纹，且可通过湿漏电测试(根据IEC62852 6.3.3进行湿漏电测试)。
本发明中，所述马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数可以是5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等。
所述聚碳化二亚胺的重量份数可以是0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.8份或2份等。
以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。
作为本发明的优选技术方案，所述马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的接枝率为0.8～1.2％，例如可以是0.8％、0.85％、0.9％、0.95％、1.0％、1.05％、1.1％、1.15％或1.2％等。
作为本发明的优选技术方案，所述马来酸酐接枝聚丙烯的熔融指数≥100g/min，例如可以是100g/min、105g/min、110g/min、115g/min、120g/min、130g/min、140g/min、150g/min或160g/min等。
作为本发明的优选技术方案，所述聚碳化二亚胺的重均分子量为500～3000，例如可以是500、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2200、2400、2600、2800或3000等。
需要说明的是，本发明中聚碳化二亚胺优选商品型号为Stabaxol P的聚碳化二亚胺、P 200的聚碳化二亚胺或AW-700的聚碳化二亚胺中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的耐水解螺帽的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺混合后，将其置于注塑机中，并采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽。
本发明中，通过采用多口注塑成型工艺代替单口注塑成型工艺，可有效避免结合线产生，从而避免由于螺帽结合线处力学性能较差，导致其结合线处易开裂问题的发生，提高螺帽的使用寿命。
作为本发明的优选技术方案，所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
需要说明的是，本发明中所述在模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口是指在开模后形成螺帽顶部的模具一端设置有相对的第一进料口和第二进料口(也可称为第一进胶点和第二进胶点)，本发明中进料口数量和位置的设置，进一步是指通过两个相对进料口的设置，并将进料口设置在模具一端，避免了在螺帽主体部分产生结合线，从而避免了螺帽主体易开裂问题的发生，延长了螺帽的使用寿命。即便本发明提供的螺帽发生了水解，由于其结合线在螺帽的顶端，且结合线部分较短，不会影响螺帽的正常工作。
作为本发明的优选技术方案，所述注塑成型的注塑温度为290～310℃，例如可以是290℃、292℃、294℃、296℃、298℃、300℃、302℃、304℃、306℃、308℃或310℃等。
优选地，所述注塑成型的注塑速度为20～50mm/s，例如可以是20mm/s、22mm/s、25mm/s、27mm/s、30mm/s、33mm/s、36mm/s、40mm/s、42mm/s、46mm/s、48mm/s或50mm/s等。
作为本发明的优选技术方案，所述注塑成型的保压压力为80～120bar，例如可以是80bar、82bar、85bar、88bar、90bar、93bar、95bar、97bar、100bar、102bar、105bar、108bar、110bar、112bar、116bar或120bar等。
优选地，所述注塑成型的模温为80～120℃，80℃、82℃、85℃、88℃、90℃、93℃、95℃、97℃、100℃、102℃、105℃、108℃、110℃r、112℃、116℃或120℃等。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺混合后，将其置于注塑机中，在注塑温度为290～310℃、注塑速度为20～50mm/s、保压压力为80～120bar、模温为80～120℃的条件下，采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的耐水解螺帽在光伏连接器中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过对耐水解螺帽原料组分的设计，进一步通过马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺的配合使用，制备得到的螺帽具有较好的耐水解性；
(2)本发明通过采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，避免了螺帽主体上结合线的产生，从而避免了由于螺帽结合线处开裂问题的发生，提高了螺帽的使用寿命，在121℃下，至少经168h测试后，螺帽表面不会产生裂纹，且可通过湿漏电测试，本发明提供的耐水解螺帽适用于制备光伏连接器。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的螺帽的结构示意图；
图2是本发明实施例5提供的螺帽的结构示意图；
其中，1-进料口，2-结合线。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
下述实施例和对比例中部分组分来源如下所述：
A3XZG5：巴斯夫；
马来酸酐接枝聚丙烯：埃克森美孚，PO1020；
聚碳化二亚胺：德国莱茵化学，Stabaxol P和Stabaxol；广州市寅源新材料股份有限公司，AW-700。
实施例1
本实施例提供一种螺帽及其制备方法，所述耐水解螺帽的结构示意图如图1所示，其包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯8份和聚碳化二亚胺(Stabaxol P)1份。
上述耐水解螺帽的制备方法如下：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺(Stabaxol P)混合后，置于注塑机中，在注塑温度为300℃、注塑速度为30mm/s、保压压力为100bar、模温为100℃的条件下，采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
实施例2
本实施例提供一种螺帽及其制备方法，所述耐水解螺帽包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯5份和聚碳化二亚胺(P 200)2份。
上述耐水解螺帽的制备方法如下：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺(P 200)混合后，置于注塑机中，在注塑温度为290℃、注塑速度为20mm/s、保压压力为80bar、模温为80℃的条件下，采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
实施例3
本实施例提供一种螺帽及其制备方法，所述耐水解螺帽包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯10份和聚碳化二亚胺(AW-700)0.5份。
上述耐水解螺帽的制备方法如下：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺(AW-700)混合后，置于注塑机中，在注塑温度为310℃、注塑速度为50mm/s、保压压力为120bar、模温为120℃的条件下，采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
实施例4
本实施例提供一种螺帽及其制备方法，所述耐水解螺帽包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯7份和聚碳化二亚胺(AW-700)1.5份。
上述耐水解螺帽的制备方法如下：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺(AW-700)混合后，置于注塑机中，在注塑温度为300℃、注塑速度为40mm/s、保压压力为110bar、模温为90℃的条件下，采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
实施例5
本实施例提供一种螺帽及其制备方法，所述耐水解螺帽的结构示意图如图2所示，其包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯8份和聚碳化二亚胺(Stabaxol P)1份。
上述耐水解螺帽的制备方法如下：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺(Stabaxol P)混合后，置于注塑机中，在注塑温度为300℃、注塑速度为30mm/s、保压压力为100bar、模温为100℃的条件下，采用单口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述单口注塑成型工艺中所用模具的一侧设置有进料口1。
对比例1
本对比例提供一种螺帽及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述耐水解螺帽的原料组分中，不含马来酸酐接枝聚丙烯，聚碳化二亚胺的重量份数为9份，其他条件与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供一种螺帽及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述耐水解螺帽的原料组分中，不含聚碳化二亚胺，马来酸酐接枝聚丙烯的重量份数为9份，其他条件与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供一种耐水解螺帽及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述耐水解螺帽的原料组分中，不含聚碳化二亚胺和马来酸酐接枝聚丙烯，其他条件与实施例1相同。
对上述实施例和对比例提供螺帽的性能进行测试，测试方法如下：
表面状态和湿漏电情况：根据JEDEC-22-A102测试标准，将上述实施例和对比例提供的螺帽放入蒸汽箱中，在121℃下，每24h取出螺帽，观察螺帽的表面是否有裂纹产生或者是否发生开裂，并根据IEC62852 6.3.3测试湿漏电结果。
上述实施例和对比例提供的螺帽的性能测试结果如下表1所示：
表1
由表1中的内容可知，本发明通过对耐水解螺帽原料组分的设计，进一步通过马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺的配合使用，制备得到的螺帽具有较好的耐水解性，同时通过采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，避免了螺帽主体上结合线的产生，从而避免了由于螺帽结合线处开裂问题的发生，提高了螺帽的使用寿命，将其置于蒸汽箱中，在121℃下，至少经168h测试后，螺帽表面不会产生裂纹，且可通过湿漏电测试。
与实施例1相比，若采用普通注塑成型的方法制备螺帽(实施例5)，则制备得到的螺帽的结合线的力学性能较差，水解后易开裂，使螺帽的使用寿命较短。由此可知，本发明通过采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，避免了螺帽主体上结合线的产生，从而避免了由于螺帽结合线处开裂问题的发生，提高了螺帽的使用寿命和耐水解性。
与实施例1相比，若仅采用聚碳化二亚胺作为耐水解剂(对比例1)或仅采用马来酸酐接枝聚丙烯作为耐水解剂(对比例2)，则制备得到的螺帽的耐水解性均较差，使用寿命较短。由此可知，马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺间存在协同增效作用，通过二者的配合使用，可制备得到具有较好耐水解性能的螺帽。
与实施例1相比，现有技术中若只采用A3XZG5作为螺帽的原料(对比例3)，则制备得到的螺帽的耐水解性较差，在121℃下，经72h测试后，螺帽表面即产生裂纹。由此可知，本发明通过对耐水解螺帽原料组分的设计，制备得到的螺帽具有较好的耐水解性和较长的使用寿命。
综上所述，本发明通过对耐水解螺帽原料组分的设计，和在注塑成型工艺的设计，制备得到了具有较高耐水解性的螺帽，提高了螺帽的使用寿命，适用于制备光伏连接器。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种耐水解螺帽，其特征在于，所述耐水解螺帽包括如下重量份数的原料组分：
A3XZG5 100份、马来酸酐接枝聚丙烯5～10份和聚碳化二亚胺0.5～2份。
2.根据权利要求1所述的耐水解螺帽，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚丙烯中马来酸酐的接枝率为0.8～1.2％。
3.根据权利要求1或2所述的耐水解螺帽，其特征在于，所述马来酸酐接枝聚丙烯的熔融指数≥100g/min。
4.根据权利要求1-3任一项所述的耐水解螺帽，其特征在于，所述聚碳化二亚胺的重均分子量为500～3000。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的耐水解螺帽的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺混合后，将其置于注塑机中，并采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述注塑成型的注塑温度为290～310℃；
优选地，所述注塑成型的注塑速度为20～50mm/s。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述注塑成型的保压压力为80～120bar；
优选地，所述注塑成型的模温为80～120℃。
9.根据权利要求5-8任一项所述的制备方法，特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
将A3XZG5、马来酸酐接枝聚丙烯和聚碳化二亚胺混合后，将其置于注塑机中，在注塑温度为290～310℃、注塑速度为20～50mm/s、保压压力为80～120bar、模温为80～120℃的条件下，采用多口注塑成型工艺进行注塑成型，得到所述耐水解螺帽；
所述多口注塑成型工艺中所用模具的一端设置有相对的第一进料口和第二进料口。
10.一种如权利要求1-4任一项所述的耐水解螺帽在光伏连接器中的应用。
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