光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料的製作方法

2023-09-22 13:12:50 2

本發明涉及一種不僅具有耐高溫、耐臭氧、耐候和耐紫外線的特性，而且具有阻燃性能好、對環境和人體無危害的光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料，屬無滷護套製造領域。

背景技術：

目前，太陽能光伏電纜大都採用普通PVC護套，而普通PVC護套料含有滷素等有毒物質，燃燒時會放出氯化氫氣體，易汙染環境，並且不耐臭氧及水蒸氣，壽命短。其次，由於光伏電纜所處的環境非常惡劣，不僅溫度高、紫外線照射強、臭氧含量大等，而現有的光伏電纜護套的阻燃性能、耐高溫性、耐臭氧性、耐候性和耐紫外線性能不能達到所需要求，因此極容易造成線纜的燃燒，進而導致整個光伏系統的癱瘓。

技術實現要素：

設計目的：避免背景技術中的不足之處，設計一種不含滷素，且具有高阻燃性、耐高溫、耐臭氧、耐候和紫外線耐受性強的光伏電纜專用的護套料。

設計方案：為了實現上述設計目的。本發明採用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和低密度聚乙烯粒料、氫氧化鋁阻燃劑以及其他助劑按照一定配比混煉設計的目的在於：1、所製得的光伏電纜用輻照交聯無滷低煙絕緣層在經過180℃/168h熱老化後斷裂伸長率保留率仍可達到80%。溫度升高，高分子鏈的運動加劇，一旦超過化學鍵的離解能，就會引起高分子鏈的熱降解或基團脫落，為了控制降解速率，本發明引入了高效的抗氧劑，能有效地防止聚合物材料在長期老化過程中的熱氧化降解，同時也是一種高效的加工穩定劑，能改善聚合物材料在高溫加工條件下的耐變色性。通過阿累尼烏斯公式推算，該無滷阻燃絕緣料擠出製成的光伏電纜絕緣層在125℃使用壽命可達25年以上。基料通過與高效抗氧劑共同作用對絕緣材料進行有效防護，提高了材料的耐臭氧、耐候和耐直流電壓性能。2、在上述的光伏電纜用輻照交聯無滷低煙絕緣料中，該絕緣料中還包括重量份為0.1%-1%的潤滑劑，所述的潤滑劑為硬脂酸鋁和微晶石蠟的混合物，兩者配合比例硬脂酸鋁：微晶石蠟=1:1兩種潤滑劑兼具內外潤滑作用，少量可以進入高分子化合物的分子鏈之間，削弱高分子鏈間的相互作用力，引起滑動和旋轉，同時又不過分降低高分子化合物的玻璃化溫度，其餘則附著在熔體或加工機械、模具的表面，形成潤滑界面，降低熔體與加工機械之間的摩擦力。且該微晶石蠟的純度較高，所以應用到本光伏電纜用輻照交聯無滷低煙絕緣料中會使其絕緣性能較好。3、精選了氫氧化鋁和碳酸鈣鎂兩種阻燃劑協同阻燃，在燃燒的初期階段，氫氧化鋁吸熱並釋放氣體，燃燒後期，碳酸鈣鎂通過釋放二氧化碳對燃燒火焰起到稀釋作用有效降低了傳遞到聚合物的熱量，最後形成有強度的增強型灰燼，使本發明材料具有很高的阻燃效果，材料阻燃等級達到V-0級。4、在上述的光伏電纜用輻照交聯無滷低煙絕緣料中，所述的穩定劑由以下成分組成：2,4-二羥基二苯甲酮的衍生物和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮，兩者配合比例2,4-二羥基二苯甲酮的衍生物：2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮=1:1。兩種穩定劑協同作用時，能強烈地選擇性吸收高能量的紫外線，並進行能量轉換，以熱能形式或無害的低能輻射將能量釋放或消耗，從而極大地減緩了材料的光降解作用。

技術方案：一種光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料，質量百分數：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20%-40%、低密度聚乙烯0%-20%、氫氧化鋁30%-60%、碳酸鈣鎂0%-10%、偶聯劑與交聯劑1%-10%、相容劑1%-10%、抗氧劑0.1%-1%、潤滑劑0.1%-1%和穩定劑0.1%-1%。

所述的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯含量為5%-50%；偶聯劑和交聯劑為聚醚改性有機矽烷；相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐；抗氧劑為多酚類抗氧劑1010；潤滑劑為硬脂酸鋁和微晶石蠟的混合物；穩定劑為2,4-二羥基二苯甲酮的衍生物和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮的復配物；輻照源為高能電子束，輻照劑量為50-200kGy。

本發明與背景技術相比，一是光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料克服了傳統PVC護套料對環境和人體的危害，無毒綠色環保；二是耐高溫、耐臭氧、耐候和耐紫外線，阻燃性能好。

具體實施方式

實施例1：一種光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料，質量百分數組成：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20%-40%、低密度聚乙烯0%-20%、氫氧化鋁30%-60%、碳酸鈣鎂0%-10%、偶聯劑與交聯劑1%-10%、相容劑1%-10%、抗氧劑0.1%-1%、潤滑劑0.1%-1%和穩定劑0.1%-1%。

所述偶聯劑與交聯劑為聚醚改性有機矽烷，所述相容劑為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐，所述抗氧劑為多酚類抗氧劑1010，所述潤滑劑為硬脂酸鋁和微晶石蠟的混合物，所述穩定劑為2,4-二羥基二苯甲酮的衍生物和2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮的復配物。

實施例2：在實施例1的基礎上，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20%、低密度氫氧化鋁60%、碳酸鈣鎂10%、偶聯劑與交聯劑10%、相容劑9%、抗氧劑0.1%、潤滑劑0.4%%和穩定劑0.5%。

實施例3：在實施例1的基礎上，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40%、低密度聚乙烯20%、氫氧化鋁30%、偶聯劑與交聯劑6%、相容劑1%、抗氧劑1%、潤滑劑1%和穩定劑1%。

實施例4：在實施例1的基礎上，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物30%、低密度聚乙烯15%、氫氧化鋁38.5%、碳酸鈣鎂5%、偶聯劑與交聯劑5%、相容劑5%、抗氧劑0.5%、潤滑劑0.5%和穩定劑0.5%。

實施例5：在實施例1的基礎上，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40%、低密度聚乙烯20%、氫氧化鋁30%、偶聯劑與交聯劑5%、相容劑4%、抗氧劑0.6%、潤滑劑0.6%和穩定劑0.8%。

實施例6：在實施例1的基礎上，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物40%、氫氧化鋁40%、碳酸鈣鎂8.5%、偶聯劑與交聯劑5%、相容劑5%、抗氧劑0.5%、潤滑劑0.5和穩定劑0.5%。

實施例7：在實施例1的基礎上，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物35%、低氫氧化鋁42%、偶聯劑與交聯劑10%、相容劑10%、抗氧劑1%、潤滑劑1%和穩定劑1%。

實施例8：在實施例1的基礎上，取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物80g，低密度聚乙烯25g，氫氧化鋁阻燃劑125g，碳酸鈣鎂阻燃劑15g，偶聯劑與交聯劑聚醚改性有機矽烷0.65g，相容劑乙烯-醋酸乙烯酯共聚物接枝馬來酸酐10g，抗氧劑1010為0.5g，潤滑劑硬脂酸鋁/微晶石蠟=0.5/0.5g，穩定劑2,4-二羥基二苯甲酮的衍生物/2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮=0.5/0.5g，輻照劑量為150kGy，混煉機混煉，混煉時間為10-30分鐘，混煉機的加熱溫度為150-200℃，螺杆轉速為50-80rpm；樣品壓片後再進行高能電子束輻照，輻照劑量為50-200kGy；最終製得本發明所述的光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料，其光伏電纜用輻照交聯無滷低煙護套料的拉伸強度=9.0MPa，斷裂伸長率=175%。

需要理解到的是：上述實施例雖然對本發明的設計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發明設計思路的簡單文字描述，而不是對本發明設計思路的限制，任何不超出本發明設計思路的組合、增加或修改，均落入本發明的保護範圍內。