CN117683302A - 一种耐寒阻燃绝缘pvc风力电缆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供的一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料及其制备方法，通过加入引发交联剂聚氯乙烯引入耐寒阻燃基团，提升体系的交联程度以满足在温度、湿度区别大的环境下使用；接入含有多个长链烷基、酯基以及极性基团烷基酚乙氧基化物，制得一种通用性强的、能够耐寒阻燃绝缘的风力电缆；该电缆的制备方法采用分段加料的方式，该制备方法操作简单，步骤少，适合工业上批量生产。
Description
技术领域
本发明涉及风力电缆料技术领域，尤其是涉及一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料及其制备方法。
背景技术
随着世界能源的需求增长，风力发电这种获取新型能源的渠道越来越受到重视。在风力发电系统中，风力线缆是能量传输、信号传递和拖链控制的重要部件，与风力发电设备一起安装在气候恶劣的环境中，对整个风电设备的正常运转起着非常重要的作用。
由于风力发电一般需要空旷的场地以及足够的风力需求，一般会选取在海岸线、山区、平原、荒漠等地，这种环境的温度区间处于-40℃～90℃，并且温度湿度差别较大，盐雾沉降量大，现有技术中通过针对某种应用环境定制电缆应用到风力发电中，但是定制的成本高，所制备的电缆料通用性差，因此有必要制作出一种通用性强的、能够耐寒阻燃绝缘的风力电缆。
发明内容
本发明为了解决现有技术风力电缆料通用性差的技术问题，提供一种通用性强的，能够耐寒阻燃绝缘的PVC风力电缆料。
本发明的第二个目的是提供一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料的制备方法。
为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，按重量份计，由以下组成制成：聚氯乙烯100份-150份、磷酸聚合物40份-70份、活性炭1份-2份、烷基酚乙氧基化物20份-30份、聚氨酯20份-30份、环氧大豆油3份-5份、间氯过氧苯甲酸3份-5份、环状磷酸酯0.1份-0.5份、聚四氟乙烯5份-10份、过氧化二异丙苯1份-2份、聚醚多元醇6份-12份、碳酸钙10份-15份、次磷酸铝10-12份、滑石粉5-10份、有机硼偶联剂1份-2份、三氧化二锑0.1份-0.3份、癸二酸二辛酯0.3份-0.8份、硼酸锌0.1份-0.4份。
本发明中，采用聚氯乙烯作为主要体系，在活性炭作为催化剂、过氧化二异丙苯作为引发剂(也作为交联剂，增强体系的刚性)基础下引入磷酸聚合物，增长体系的支链长度，并且在聚氯乙烯引上引入阻燃基团磷酸基，以增强电缆料的耐寒性；并且聚氨酯由于其的长链特性以及含有氨基，也具有一定的耐寒性，并且其具有优良的弹性，能够使得电缆在低温下的也具有韧性，配伍5-10份的聚四氟乙烯能够增强电缆的强度和硬度；在配方基础上，为了增强电缆的通用性，增强其耐低温、阻燃能力，并且节约加工制造的成本，在体系中接入烷基酚乙氧基化物，其上含有多个长链烷基、酯基以及极性基团，能够显著提升体系的耐寒能力；
另外体系中还加入了能够增强聚氯乙烯在交联过程中稳定性的环氧大豆油，复配的环状磷酸酯作以增塑、阻燃；加入聚醚多元醇与反应残余的pvc单体聚合，并且进一步提升体系的耐寒性；加入碳酸钙10份-15份能够增加机械强度、减少pvc体系中的自由基游离，提高绝缘性能、耐热氧化性能，以及提高其热变形性和力学机械性能；
为了满足电缆的防火要求，本体系中复配了少量防火阻燃剂滑石粉、次磷酸铝、有机硼偶联剂、三氧化二锑、癸二酸二辛酯以及硼酸锌。
使用本发明配方制作的风力电缆，通过加入引发交联剂聚氯乙烯引入耐寒阻燃基团，提升体系的交联程度以满足在温度、湿度区别大的环境下使用；接入含有多个长链烷基、酯基以及极性基团烷基酚乙氧基化物，制得一种通用性强的、能够耐寒阻燃绝缘的风力电缆。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述聚氯乙烯为聚合度1250-1350的PVC树脂；该聚合度下的PVC树脂其在本体系中具有较为合适的链端和自由基，能够与体系中对应的引发剂活化，并且该聚合度下聚氯乙烯树脂所制得的电缆成品刚性适用于本体系，是发明人经过试验得出的最佳范围。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述的氯化聚乙烯含氯量为10％-20％。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述有机硼偶联剂为硼烷-硅烷偶联剂。硼烷-硅烷偶联剂可以使得电缆在应用时即使在90℃的环境下，也能够保持电缆的化学性能，提升电缆的耐高温能力；硼烷-硅烷偶联剂同时含有硼和硅，还能够提升电缆的防水性以及耐受氧化性能。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述聚氨酯为磺酸型水性聚氨酯；盐雾沉降大会对电缆造成一定程度的腐蚀，加入磺酸型水性聚氨酯可以一定程度的中和盐雾沉降对电缆带来的腐蚀，提升电缆的使用寿命。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述聚四氟乙烯的结晶度为76％-79％，在此范围内的聚四氟乙烯的刚性，在本发明的体系中能够与体系的增塑剂良好配伍，能够保证在低温环境下电缆具有适度韧性的同时，还具有能够支撑电缆强度的刚性。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述烷基酚乙氧基化物为壬基酚乙氧基化物、辛基酚乙氧基化物、十二烷基酚乙氧基化物中的任意一种。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述滑石粉、三氧化二锑的粒径为40-60微米；该范围的粒径有助有加工过程中其在体系中分散均匀。
如上述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，所述聚氨酯替换为聚脲，聚脲相比于聚氨酯，能够显著增强体系的刚性。
为了实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案是：
一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料的制备方法，由以下步骤制得：
S1、将聚氯乙烯、聚醚多元醇、磷酸聚合物混合均匀后，加入活性炭、过氧化二异丙苯、间氯过氧苯甲酸，温度110℃～115℃密炼机中混炼4min-6min，得混合料A；
S2、将上述剩余的材料与混合料A混合后，加入密炼机中，温度90℃～110℃混炼10min-15min，冷却，造粒，即得。
进一步地，所述步骤S1-步骤S2中，所述密炼机混炼的速度为30r/min-60r/min。
该制备方法操作简单，步骤少，适合工业上批量生产。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
1、本申请提供的一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，通过加入引发交联剂聚氯乙烯引入耐寒阻燃基团，提升体系的交联程度以满足在温度、湿度区别大的环境下使用；接入含有多个长链烷基、酯基以及极性基团烷基酚乙氧基化物，制得一种通用性强的、能够耐寒阻燃绝缘的风力电缆。
2、本申请提供的一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料的制备方法，采用分段加料的方式，该制备方法操作简单，步骤少，适合工业上批量生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例1-5说明本发明的具体技术方案：
实施例1：
S1、将120份聚氯乙烯、8份聚醚多元醇、50份磷酸聚合物混合均匀后，加入1.2份活性炭、1份过氧化二异丙苯、3份间氯过氧苯甲酸，温度110℃密炼机中转速30r/min，混炼6min，得混合料A1；
S2、将20份聚氨酯、5份聚四氟乙烯、2份环氧大豆油、20份烷基酚乙氧基化物、0.1份环状磷酸酯、10份碳酸钙、5份滑石粉、10份次磷酸铝、1份硼烷-硅烷偶联剂、0.1份三氧化二锑、3份癸二酸二辛酯、0.1份硼酸锌与混合料A1混合后，加入密炼机中转速30r/min，温度90℃混炼10min，冷却，造粒，即得电缆料A。
实施例2：
S1、将150份聚氯乙烯、6份聚醚多元醇、40份磷酸聚合物混合均匀后，加入1份活性炭、1份过氧化二异丙苯、4份间氯过氧苯甲酸，温度110℃密炼机中转速60r/min，混炼4min，得混合料A2；
S2、将25份聚氨酯、7份聚四氟乙烯、2份环氧大豆油、25份烷基酚乙氧基化物、0.3份环状磷酸酯、12份碳酸钙、9份滑石粉、11份次磷酸铝、1份硼烷-硅烷偶联剂、0.2份三氧化二锑、5份癸二酸二辛酯、0.3份硼酸锌与混合料A2混合后，加入密炼机中转速30r/min，温度90℃混炼10min，冷却，造粒，即得电缆料B。
实施例3：
S1、将100份聚氯乙烯、12份聚醚多元醇、70份磷酸聚合物混合均匀后，加入2份活性炭、2份过氧化二异丙苯、5份间氯过氧苯甲酸，温度110℃密炼机中转速60r/min，混炼4min，得混合料A3；
S2、将30份聚氨酯、10份聚四氟乙烯、5份环氧大豆油、30份烷基酚乙氧基化物、0.5份环状磷酸酯、15份碳酸钙、10份滑石粉、12份次磷酸铝、2份硼烷-硅烷偶联剂、0.2份三氧化二锑、5份癸二酸二辛酯、0.3份硼酸锌与混合料A3混合后，加入密炼机中转速30r/min，温度100℃混炼15min，冷却，造粒，即得电缆料C。
实施例4：
S1、将130份聚氯乙烯、8份聚醚多元醇、70份磷酸聚合物混合均匀后，加入2份活性炭、2份过氧化二异丙苯、5份间氯过氧苯甲酸，温度110℃密炼机中转速60r/min，混炼4min，得混合料A4；
S2、将30份聚氨酯、10份聚四氟乙烯、5份环氧大豆油、30份烷基酚乙氧基化物、0.5份环状磷酸酯、15份碳酸钙、10份滑石粉、12份次磷酸铝、2份硼烷-硅烷偶联剂、0.2份三氧化二锑、5份癸二酸二辛酯、0.3份硼酸锌与混合料A4混合后，加入密炼机中转速30r/min，温度100℃混炼15min，冷却，造粒，即得电缆料D。
实施例5：
S1、将130份聚氯乙烯、8份聚醚多元醇、70份磷酸聚合物混合均匀后，加入2份活性炭、2份过氧化二异丙苯、5份间氯过氧苯甲酸，温度110℃密炼机中转速60r/min，混炼4min，得混合料A5；
S2、将30份聚脲、10份聚四氟乙烯、5份环氧大豆油、30份烷基酚乙氧基化物、0.5份环状磷酸酯、15份碳酸钙、10份滑石粉、12份次磷酸铝、2份硼烷-硅烷偶联剂、0.2份三氧化二锑、5份癸二酸二辛酯、0.3份硼酸锌与混合料A5混合后，加入密炼机中转速30r/min，温度90℃混炼10min，冷却，造粒，即得电缆料E。
对上述电缆料A～E按照GB/T29631-2013《额定电压1.8/3KV及以下风力发电用耐扭曲电缆》进行扭转试验；按照GB/T2423.17《电工电子产品环境试验》进行耐腐蚀性能测试；常规方法测定其低温性能、耐高温性能、硬度/比重、阻燃性能以及加工性能，实验结果如下：
由此可见，本发明所制得的电缆低温催化温度、热变形温度承受范围较高通用性强，线缆单根垂直燃烧合格，能够耐寒阻燃绝缘，盐雾试验合格，能够满足在温度、湿度区别大的环境下使用。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于，按重量份计，由以下组成制成：聚氯乙烯100份-150份、磷酸聚合物40份-70份、活性炭1份-2份、烷基酚乙氧基化物20份-30份、聚氨酯20份-30份、环氧大豆油3份-5份、间氯过氧苯甲酸3份-5份、环状磷酸酯0.1份-0.5份、聚四氟乙烯5份-10份、过氧化二异丙苯1份-2份、聚醚多元醇6份-12份、碳酸钙10份-15份、次磷酸铝10-12份、滑石粉5-10份、有机硼偶联剂1份-2份、三氧化二锑0.1份-0.3份、癸二酸二辛酯0.3份-0.8份、硼酸锌0.1份-0.4份。
2.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于：所述聚氯乙烯为聚合度1250-1350的PVC树脂。
3.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于：所述的氯化聚乙烯含氯量为10％-20％。
4.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于：所述有机硼偶联剂为硼烷-硅烷偶联剂。
5.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于：所述聚氨酯为磺酸型水性聚氨酯。
6.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于：所述烷基酚乙氧基化物为壬基酚乙氧基化物、辛基酚乙氧基化物、十二烷基酚乙氧基化物中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料，其特征在于：所述滑石粉、三氧化二锑的粒径为40-60微米。
8.根据权利要求1所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料的制备方法，其特征在于：所述聚氨酯替换为聚脲。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料的制备方法，其特征在于，由以下步骤制得：
S1、将聚氯乙烯、聚醚多元醇、磷酸聚合物混合均匀后，加入活性炭、过氧化二异丙苯、间氯过氧苯甲酸，温度110℃～115℃密炼机中混炼4min-6min，得混合料A；
S2、将上述权利要求中剩余的材料与混合料A混合后，加入密炼机中，温度90℃～110℃混炼10min-15min，冷却，造粒，即得。
10.根据权利要求7所述的耐寒阻燃绝缘PVC风力电缆料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1-步骤S2中，所述密炼机混炼的速度为30r/min-60r/min。
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| CN202311401339.8A CN117683302A (zh) | 2023-10-26 | 2023-10-26 | 一种耐寒阻燃绝缘pvc风力电缆料及其制备方法 |
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