CN116554570A - 一种聚乙烯复合电缆材料及其制备方法和光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种聚乙烯复合电缆材料及其制备方法和光伏发电系统。所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：茂金属聚乙烯5‑30份、乙烯‑丙烯丁酯共聚物5‑20份、聚烯烃弹性体5‑25份、交联剂1‑5份。本发明提供的聚乙烯复合电缆材料具有良好的耐高温性能和机械性能，无需额外加入相容剂，在高温下不会开裂，满足电缆正常工作的要求。
Description
技术领域
本发明属于电缆材料技术领域，具体涉及一种聚乙烯复合电缆材料及其制备方法和光伏发电系统。
背景技术
常规的电缆材料在高温下容易发生开裂，对电线使用带来一定的安全隐患。此外，电缆的作业环境有时会比较恶劣，例如露天曝晒、深埋土地等，周围的环境会比较高，易导致电缆数据传输不稳定，给人们带来不便。
一般说来，在高温下，电缆更易造成绝缘层的脆烧。由于被破坏，电缆的性能丧失，因此不能使用。同时，电缆的工作温度越高，同截面电缆载流量越大。在机场、汽车等场所，使用高温电缆来减少净重，大幅度减少横截面积具有重要的现实意义。
目前，现有技术公开的聚乙烯电缆材料由于直接暴露在强阳光下，在受到热辐射作用的同时也受到光的长时间照射，加速了交联聚乙烯发生开裂，并且经过太阳长时间的热辐射会引起绝缘材料温度上升，加速交联聚乙烯的断裂老化进程，故提高电缆材料在高温下的抗开裂性能也是十分有必要的。
因此，亟需开发一种耐高温和抗开裂的绝缘电缆材料，以此解决上述问题。
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聚乙烯复合电缆材料及其制备方法和光伏发电系统。本发明提供的聚乙烯复合电缆材料具有良好的耐高温性能和机械性能，无需额外加入相容剂，在高温下不会开裂，满足电缆正常工作的要求。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种聚乙烯复合电缆材料，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
本发明通过在聚乙烯复合电缆材料中添加茂金属聚乙烯，其分子量分布较窄，分子链结构规整，加工性能较好，且具有良好的耐高温性能。同时，茂金属聚乙烯与聚烯烃弹性体之间相互配合，进而提高了聚乙烯复合电缆材料的机械性能。此外，乙烯-丙烯丁酯共聚物的相容性优于现有技术中公开的乙烯-醋酸乙烯共聚物，能够大幅提高体系中的分散均匀性和降低粉末团聚现象，减少高温下团聚粉体对树脂体系的应力破坏。
在本发明中，茂金属聚乙烯的重量份数为5-30份。例如可以为5份、10份、15份、20份、25份、30份等。
在本发明中，乙烯-丙烯丁酯共聚物的重量份数为5-20份。例如可以为5份、10份、15份、20份等。
在本发明中，聚烯烃弹性体的重量份数为5-25份。例如可以为5份、10份、15份、20份、25份等。
在本发明中，交联剂的重量份数为1-5份。例如可以为1份、2份、3份、4份、5份等。
优选地，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
优选地，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为2-10g/10min，例如可以为2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min、10g/10min等。
在本发明中，茂金属聚乙烯比高密度聚乙烯的结晶性低，加工性能较好，断裂伸长率较大，本发明选用茂金属聚乙烯与其他原料组分配合，有利于提高聚乙烯复合电缆材料的机械性能。
优选地，所述乙烯-丙烯丁酯共聚物的熔融指数为2-10g/10min，例如可以为2g/10min、3g/10min、4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min、9g/10min、10g/10min等。
优选地，所述乙烯-丙烯丁酯共聚物中丙烯丁酯单元的质量百分含量为15-30％，例如可以为15％、18％、20％、22％、25％、27％、30％等。
优选地，所述聚烯烃弹性体的熔融指数为4-8g/10min，例如可以为4g/10min、5g/10min、6g/10min、7g/10min、8g/10min等。
优选地，所述聚烯烃弹性体的邵氏A硬度为70。
在本发明中，聚烯烃弹性体的硬度小，加工性好，断裂伸长率较大，可进一步提升聚乙烯复合电缆材料的伸长率。
优选地，所述交联剂包括为三烯丙基异氰脲酸酯和/或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯。
在本发明中，本发明提供的聚乙烯复合电缆材料的抗张强度大于10MPa，断裂伸长率大于180％，氧指数大于30％，能够通过单根垂直燃烧测试，且具有良好的抗开裂性能。
第二方面，本发明提供了一种制备根据第一方面所述的聚乙烯复合电缆材料的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按配方量将茂金属聚乙烯、乙烯-丙烯丁酯共聚物、聚烯烃弹性体和交联剂进行混合，而后进行混炼，挤出，得到共混颗粒；
(2)将步骤(1)得到的共混颗粒制成线材，再对所述线材进行辐照交联，得到所述聚乙烯复合电缆材料。
优选地，步骤(1)中所述混炼的方式为密炼；
优选地，步骤(1)中所述混炼的温度为150-180℃，例如可以为150℃、160℃、170℃、180℃等；时间为0.5-2h，例如可以为0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、2h等。
优选地，步骤(1)中所述挤出的温度为150-180℃，例如可以为150℃、160℃、170℃、180℃等；时间为0.5-2h，例如可以为0.5h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、2h等。
在本发明中，步骤(2)中所述辐照交联通过电子加速器进行，所述辐照交联的剂量为5～15Mrad，例如可以为5Mrad、6Mrad、7Mrad、8Mrad、9Mrad、10Mrad、11Mrad、12Mrad、13Mrad、14Mrad、15Mrad等。
第三方面，本发明提供了一种光伏发电系统，所述光伏发电系统包括根据第一方面所述的聚乙烯复合电缆材料。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种聚乙烯复合电缆材料，其通过在聚乙烯复合电缆材料中添加茂金属聚乙烯，其分子量分布较窄，分子链结构规整，加工性能较好，且具有良好的耐高温性能。同时，茂金属聚乙烯与聚烯烃弹性体之间相互配合，进而提高了聚乙烯复合电缆材料的机械性能。此外，乙烯-丙烯丁酯共聚物的相容性优于现有技术中公开的乙烯-醋酸乙烯共聚物，能够大幅提高体系中的分散均匀性和降低粉末团聚现象，减少高温下团聚粉体对树脂体系的应力破坏。
具体实施方式
下面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。
本发明中实施例和对比例中的茂金属聚乙烯购自埃克森化学公司，型号为3518CB；乙烯-丙烯丁酯共聚物购自杜邦公司，型号为AC3117，聚烯烃弹性体购自陶氏公司，型号为8150；三烯丙基异氰脲酸酯交联剂购自上海麦克林生化科技股份有限公司。
实施例1
本实施例提供了一种聚乙烯复合电缆材料，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
其中，茂金属聚乙烯的熔融指数为6g/10min；乙烯-丙烯丁酯共聚物的熔融指数为6g/10min，乙烯-丙烯丁酯共聚物中丙烯丁酯单元的质量百分含量为27％；聚烯烃弹性体的熔融指数为6g/10min，邵氏A硬度为70。
本实施例还提供了上述聚乙烯复合电缆材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按配方量将茂金属聚乙烯、乙烯-丙烯丁酯共聚物、聚烯烃弹性体和交联剂进行混合，而后在165℃进行混炼30min，在165℃挤出30min，得到共混颗粒；
(2)将步骤(1)得到的共混颗粒制成线材，再对所述线材进行辐照交联，辐照交联的剂量为10Mrad，得到所述聚乙烯复合电缆材料。
实施例2
本实施例提供了一种聚乙烯复合电缆材料，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
其中，茂金属聚乙烯的熔融指数为2g/10min；乙烯-丙烯丁酯共聚物的熔融指数为2g/10min，乙烯-丙烯丁酯共聚物中丙烯丁酯单元的质量百分含量为15％；聚烯烃弹性体的熔融指数为4g/10min，邵氏A硬度为70。
本实施例还提供了上述聚乙烯复合电缆材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按配方量将茂金属聚乙烯、乙烯-丙烯丁酯共聚物、聚烯烃弹性体和交联剂进行混合，而后在165℃进行混炼30min，在165℃挤出30min，得到共混颗粒；
(2)将步骤(1)得到的共混颗粒制成线材，再对所述线材进行辐照交联，辐照交联的剂量为5Mrad，得到所述聚乙烯复合电缆材料。
实施例3
本实施例提供了一种聚乙烯复合电缆材料，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
其中，茂金属聚乙烯的熔融指数为10g/10min；乙烯-丙烯丁酯共聚物的熔融指数为10g/10min，乙烯-丙烯丁酯共聚物中丙烯丁酯单元的质量百分含量为30％；聚烯烃弹性体的熔融指数为8g/10min，邵氏A硬度为70。
本实施例还提供了上述聚乙烯复合电缆材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)按配方量将茂金属聚乙烯、乙烯-丙烯丁酯共聚物、聚烯烃弹性体和交联剂进行混合，而后在165℃进行混炼30min，在165℃挤出30min，得到共混颗粒；
(2)将步骤(1)得到的共混颗粒制成线材，再对所述线材进行辐照交联，辐照交联的剂量为15Mrad，得到所述聚乙烯复合电缆材料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，将乙烯-丙烯丁酯共聚物替换为等重量份数的乙烯-醋酸乙烯共聚物，其他均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，将茂金属聚乙烯替换为等重量份数的高密度聚乙烯，其他均与实施例1相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，乙烯-丙烯丁酯共聚物的重量份数为1份，其他均与实施例1相同。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于，乙烯-丙烯丁酯共聚物的重量份数为25份，其他均与实施例1相同。
测试条件
将实施例1-3以及对比例1-4提供的聚乙烯复合电缆材料进行性能测试，测试条件如下：
(1)抗张强度：按照GB/T2951的标准进行测试；
(2)断裂伸长率：按照GB/T2951的标准进行测试；
(3)氧指数：按照ISO 4586的标准进行测试；
(4)抗开裂测试：按照150℃×5kg×1h和150℃×7kg×1h的标准进行测试。
测试结果如表1所示：
表1
由表1可以看出，本发明提供的电缆材料的抗张强度≥11Mpa，断裂伸长率≥200％；氧指数≥30％，能通过抗开裂测试。
本发明通过在聚乙烯复合电缆材料中添加茂金属聚乙烯，其分子量分布较窄，分子链结构规整，加工性能较好，且具有良好的耐高温性能。同时，茂金属聚乙烯与聚烯烃弹性体之间相互配合，进而提高了聚乙烯复合电缆材料的机械性能。此外，乙烯-丙烯丁酯共聚物的相容性优于现有技术中公开的乙烯-醋酸乙烯共聚物，能够大幅提高体系中的分散均匀性和降低粉末团聚现象，减少高温下团聚粉体对树脂体系的应力破坏。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用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)
1.一种聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述聚乙烯复合电缆材料按照重量份计由以下组分组成：
3.根据权利要求1或2所述的聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述茂金属聚乙烯的熔融指数为2-10g/10min。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯丁酯共聚物的熔融指数为2-10g/10min。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯丁酯共聚物中丙烯丁酯单元的质量百分含量为15-30％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述聚烯烃弹性体的熔融指数为4-8g/10min；
优选地，所述聚烯烃弹性体的邵氏A硬度为70。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的聚乙烯复合电缆材料，其特征在于，所述交联剂包括为三烯丙基异氰脲酸酯和/或三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯。
8.一种制备根据权利要求1-7中任一项所述的聚乙烯复合电缆材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)按配方量将茂金属聚乙烯、乙烯-丙烯丁酯共聚物、聚烯烃弹性体和交联剂进行混合，而后进行混炼，挤出，得到共混颗粒；
(2)将步骤(1)得到的共混颗粒制成线材，再对所述线材进行辐照交联，得到所述聚乙烯复合电缆材料。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述混炼的方式为密炼；
优选地，步骤(1)中所述混炼的温度为150-180℃，时间为0.5-2h；
优选地，步骤(1)中所述挤出的温度为150-180℃，时间为0.5-2h。
10.一种光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电系统包括根据权利要求1-7中任一项所述的聚乙烯复合电缆材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310447922.6A CN116554570A (zh) | 2023-04-24 | 2023-04-24 | 一种聚乙烯复合电缆材料及其制备方法和光伏发电系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| CN116554570A true CN116554570A (zh) | 2023-08-08 |
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