一种光伏电缆及其制备方法与流程

文档序号:20783845发布日期:2020-05-19 21:30阅读:316来源:国知局

本发明涉及电缆技术领域,特别是涉及一种光伏电缆及制备方法。



背景技术:

随着人类环保意识的增强,世界能源结构也正在发生着巨大的变化,即由矿物能源系统向以可再生能源为基础的可持续新能源系统转变。由世界和我国各种可再生能源资源量来看,太阳能是最主要的能源资源,因此太阳能发电应是未来提供大规模发电的主力,是大规模发展的方向之一。大多数太阳能企业都在实施光伏发电模式,光伏发电是世界上增幅最快的企业之一。随着光伏产业的快速发展,用于连接太阳能电池与交直流逆变器间的光伏电缆的市场需求量也快速增长。太阳能设备的使用寿命应达到20~30年以上。在太阳能设备中必须使用专用的光伏电缆,否则会影响整个系统的使用寿命。太阳能系统经常处于恶劣的环境条件,如在该种环境下使用普通电缆,则电缆护套容易碎裂并导致绝缘层的降解和失效,从而直接增加电缆系统的损失,引起电缆短路,甚至造成火灾或人员伤害。因此光伏太阳能系统采用的光伏电缆要求具有优良的耐高低温、耐紫外线、耐潮湿、耐臭氧和耐候性,低烟无卤、低毒、阻燃。光伏电缆对电缆的柔软度、电气性能和阻燃性能都有着较高的要求。

然而现有的光伏电缆在高温暴晒、日光辐射和腐蚀等苛刻环境条件下使用时,电缆护套易碎以及电缆绝缘层易分解,甚至发生短路,从而影响整个光伏系统的使用安全,无法满足光伏电缆应用的需求。

专利cn105869713b公开了一种铝合金光伏电缆,包括电缆芯,电缆芯由多根铝合金芯线绞合构成,所述电缆芯的外侧包裹有绝缘外套,绝缘外套由内至外包括绝缘层、耐腐层和耐磨层,绝缘层和耐腐层之间设置有第一过渡层,耐腐层和耐磨层之间设置有第二过渡层。该专利将不同功能分层设置,比如绝缘、耐腐和耐磨由内至外依次设置,随着使用时间的增长,外层破损会导致外层功效的减弱甚至消失,严重影响了产品的使用寿命,另外,分层设置也增加了工艺难度。



技术实现要素:

本发明的目的就是要提供一种光伏电缆及制备方法,工艺简单,所得光伏电缆具有良好的机械性能、阻燃性能以及长期耐高低温性能和耐候性。

为实现上述目的,本发明是通过如下方案实现的:

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,以重量份计,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1份和田玉粉末、2~3份六环石粉、2~3份氮化硼粉末、3~4份纳米丙烯酸锌、5~8份海泡石粉混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与15~20份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20~25份丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、38~45份腈硅橡胶、50~60份氯磺化聚乙烯橡胶、1~2份交联剂、1~2份表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、2~3份抗老化剂、2~3份相容剂转移至密炼机中共混10~15分钟,然后加入1~2份硫化剂和0.2~0.3份硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,溶胀处理,即得所述的混炼胶。

优选的,所述导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。

优选的,所述保护层的厚度为3~4mm。

优选的,所述保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在160~180℃硫化30~40分钟,然后在230~250℃硫化2~3小时。

优选的,步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度10~15%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨5~8分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。

进一步优选的,所述的机械粉碎选自鄂式粉碎、圆锥粉碎、辊式粉碎、锤式粉碎或反击式粉碎中的任一种或几种;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:8~10ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.03~0.04mm,转速10000~12000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-25~-35℃,抽真空至15~20pa,接着温度升至20~30℃,维持真空度处理5~6小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为5~6分钟。

优选的,步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=8~10,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应30~40分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:8~10,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为10~15%和5~8%。

优选的,步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2000~2500r/min的转速高速混合10~15分钟。

优选的,步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散20~30分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,80~90℃反应5~6小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:10~15ml:0.2~0.3g。

优选的,步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:以重量份计,将1份聚磷酸、0.1~0.2份磷酸、0.3~0.5份尿素、0.3~0.5份珍珠岩粉末混合加热至160~170℃,保温处理1~1.5小时,粉碎过300目筛,然后与2~3份硫酸镁一并加入10~15份水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.2~1.5份氢氧化钙,60~80℃搅拌1~2小时,过滤取滤渣,即得。

优选的,步骤(2)中,所述交联剂选自三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三聚氰酸三烯丙酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:2~3组成的混合物;所述相容剂选自马来酸酐接枝的聚乙烯、马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物或马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

优选的,步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于160~180℃加热处理2~3小时即可。

优选的,步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段125~130℃,熔融段149~153℃,输送段155~165℃,混炼段170~180℃,机头计量段180~185℃。

优选的,步骤(3)中,溶胀处理的具体方法是:在体积比1:0.2~0.3:0.3~0.4乙醇-乙酸乙酯-二甲基亚砜混合液中静置浸泡3~5小时,过滤,真空干燥即可。

利用上述制备方法得到的一种光伏电缆。

本发明的有益效果是:

本发明直接在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可得到一种光伏电缆,没有复杂的分层挤包,工艺简单,所得光伏电缆具有良好的机械性能、阻燃性能以及耐高温低温性和耐候性。具体分析如下:

1、本发明的主料包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、腈硅橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶,其中,乙烯-醋酸乙烯酯共聚物具有优良的耐腐蚀性、保温防寒性和加工性;丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物为热塑性塑料,机械强度高,易加工;腈硅橡胶具有良好的机械性能和耐寒性;氯磺化聚乙烯橡胶具有优异的耐老化、耐燃、耐磨性和机械性能。本发明选择上述四种主料,综合它们的优点,使得产品具有基本的机械性能和耐高低温性能、阻燃性能、耐候性等,但是直接混合面临着相容性以及个体劣势的问题,比如乙烯-醋酸乙烯酯共聚物易燃,其直接添加必然影响阻燃性能。故本申请引入了有机改性混合粉以及其他助剂进行性能改善。

2、有机改性混合粉是将和田玉粉末、六环石粉、氮化硼粉末、纳米丙烯酸锌、海泡石粉等混合后经有机改性得到。和田玉粉末的化学成分为钙镁硅酸盐,机械强度高,且具有一定的光反射性;六环石粉耐高温,可释放负离子,具有独特能量特性;氮化硼粉末耐腐蚀,绝缘性好,机械强度高;海泡石粉是一种水合镁硅酸盐粘土矿物,具有吸附性;纳米丙烯酸锌耐热性好,且引入有机链,有利于后续与主料的混合。

和田玉粉末、六环石粉协同抗紫外线,与防老剂协同提高抗老化性能。海泡石粉的吸附作用有利于其他粉末的嵌合,起到协同增强作用,提高电缆的机械性能。另外,这些无机物料的引入提高了电缆的阻燃性能。

3、聚磷酸铵-珍珠岩粉末遇热膨胀,促使表面包覆氢氧化镁迅速受热分解时释放出结合水,吸收大量的潜热,来降低电缆在火焰中的表面温度,具有抑制聚合物分解和对所产生的可燃气体进行冷却的作用,起到良好的阻燃作用。

4、在交联剂的作用下,微观结构由一维变为三维,通过后续的溶胀处理,促进内部分子扩散,提高产品均匀性,所有物料良好结合,进一步提高产品的机械强度等各项性能。

具体实施方式

下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1kg和田玉粉末、2kg六环石粉、3kg氮化硼粉末、3kg纳米丙烯酸锌、8kg海泡石粉混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与15kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、38kg腈硅橡胶、60kg氯磺化聚乙烯橡胶、1kg交联剂、2kg表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、2kg抗老化剂、3kg相容剂转移至密炼机中共混10分钟,然后加入2kg硫化剂和0.2kg硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,溶胀处理,即得所述的混炼胶。

导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。保护层的厚度为4mm。保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在160℃硫化40分钟,然后在230℃硫化3小时。

步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度10%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨8分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。所述的机械粉碎为鄂式粉碎;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:8ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.04mm,转速10000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-35℃,抽真空至15pa,接着温度升至30℃,维持真空度处理5小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为6分钟。

步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=8,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应40分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:8,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为15%和5%。

步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2500r/min的转速高速混合10分钟。

步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散30分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,80℃反应6小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:10ml:0.3g。

步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:将1kg聚磷酸、0.1kg磷酸、0.5kg尿素、0.3kg珍珠岩粉末混合加热至170℃,保温处理1小时,粉碎过300目筛,然后与3kg硫酸镁一并加入10kg水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.5kg氢氧化钙,60℃搅拌2小时,过滤取滤渣,即得。

步骤(2)中,所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:2组成的混合物;所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于180℃加热处理2小时即可。

步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段130℃,熔融段149℃,输送段165℃,混炼段170℃,机头计量段185℃。

步骤(3)中,溶胀处理的具体方法是:在体积比1:0.2:0.4乙醇-乙酸乙酯-二甲基亚砜混合液中静置浸泡3小时,过滤,真空干燥即可。

实施例2

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1kg和田玉粉末、3kg六环石粉、2kg氮化硼粉末、4kg纳米丙烯酸锌、5kg海泡石粉混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与20kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、20kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、45kg腈硅橡胶、50kg氯磺化聚乙烯橡胶、2kg交联剂、1kg表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、3kg抗老化剂、2kg相容剂转移至密炼机中共混15分钟,然后加入1kg硫化剂和0.3kg硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,溶胀处理,即得所述的混炼胶。

导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。保护层的厚度为3mm。保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在180℃硫化30分钟,然后在250℃硫化2小时。

步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度15%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨5分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。所述的机械粉碎为辊式粉碎;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:10ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.03mm,转速12000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-25℃,抽真空至20pa,接着温度升至20℃,维持真空度处理6小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为5分钟。

步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=10,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应30分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:10,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为10%和8%。

步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2000r/min的转速高速混合15分钟。

步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散20分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,90℃反应5小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:15ml:0.2g。

步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:将1kg聚磷酸、0.2kg磷酸、0.3kg尿素、0.5kg珍珠岩粉末混合加热至160℃,保温处理1.5小时,粉碎过300目筛,然后与2kg硫酸镁一并加入15kg水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.2kg氢氧化钙,80℃搅拌1小时,过滤取滤渣,即得。

步骤(2)中,所述交联剂为三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:3组成的混合物;所述相容剂为马来酸酐接枝的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于160℃加热处理3小时即可。

步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段125℃,熔融段153℃,输送段155℃,混炼段180℃,机头计量段180℃。

步骤(3)中,溶胀处理的具体方法是:在体积比1:0.3:0.3乙醇-乙酸乙酯-二甲基亚砜混合液中静置浸泡5小时,过滤,真空干燥即可。

实施例3

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1kg和田玉粉末、2.5kg六环石粉、2.5kg氮化硼粉末、3.5kg纳米丙烯酸锌、6kg海泡石粉混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与18kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、22kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、40kg腈硅橡胶、55kg氯磺化聚乙烯橡胶、1.5kg交联剂、1.5kg表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、2.5kg抗老化剂、2.5kg相容剂转移至密炼机中共混12分钟,然后加入1.5kg硫化剂和0.25kg硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,溶胀处理,即得所述的混炼胶。

导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。保护层的厚度为3.5mm。保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在170℃硫化35分钟,然后在240℃硫化2.5小时。

步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度12%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨6分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。所述的机械粉碎为反击式粉碎;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:9ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.03mm,转速11000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-30℃,抽真空至18pa,接着温度升至25℃,维持真空度处理5小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为6分钟。

步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=9,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应35分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:9,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为11%和6%。

步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2200r/min的转速高速混合12分钟。

步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散25分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,85℃反应5小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:12ml:0.25g。

步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:将1kg聚磷酸、0.15kg磷酸、0.4kg尿素、0.4kg珍珠岩粉末混合加热至165℃,保温处理1小时,粉碎过300目筛,然后与2.5kg硫酸镁一并加入13kg水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.3kg氢氧化钙,70℃搅拌2小时,过滤取滤渣,即得。

步骤(2)中,所述交联剂为三聚氰酸三烯丙酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:2.5组成的混合物;所述相容剂为马来酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于170℃加热处理2小时即可。

步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段128℃,熔融段151℃,输送段160℃,混炼段175℃,机头计量段182℃。

步骤(3)中,溶胀处理的具体方法是:在体积比1:0.25:0.35乙醇-乙酸乙酯-二甲基亚砜混合液中静置浸泡4小时,过滤,真空干燥即可。

对比例1

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1kg和田玉粉末、2kg六环石粉、3kg氮化硼粉末、3kg纳米丙烯酸锌混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与15kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、38kg腈硅橡胶、60kg氯磺化聚乙烯橡胶、1kg交联剂、2kg表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、2kg抗老化剂、3kg相容剂转移至密炼机中共混10分钟,然后加入2kg硫化剂和0.2kg硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,溶胀处理,即得所述的混炼胶。

导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。保护层的厚度为4mm。保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在160℃硫化40分钟,然后在230℃硫化3小时。

步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度10%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨8分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。所述的机械粉碎为鄂式粉碎;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:8ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.04mm,转速10000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-35℃,抽真空至15pa,接着温度升至30℃,维持真空度处理5小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为6分钟。

步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=8,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应40分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:8,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为15%和5%。

步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2500r/min的转速高速混合10分钟。

步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散30分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,80℃反应6小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:10ml:0.3g。

步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:将1kg聚磷酸、0.1kg磷酸、0.5kg尿素、0.3kg珍珠岩粉末混合加热至170℃,保温处理1小时,粉碎过300目筛,然后与3kg硫酸镁一并加入10kg水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.5kg氢氧化钙,60℃搅拌2小时,过滤取滤渣,即得。

步骤(2)中,所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:2组成的混合物;所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于180℃加热处理2小时即可。

步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段130℃,熔融段149℃,输送段165℃,混炼段170℃,机头计量段185℃。

步骤(3)中,溶胀处理的具体方法是:在体积比1:0.2:0.4乙醇-乙酸乙酯-二甲基亚砜混合液中静置浸泡3小时,过滤,真空干燥即可。

对比例1

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1kg和田玉粉末、2kg六环石粉、3kg氮化硼粉末、3kg纳米丙烯酸锌、8kg海泡石粉混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与15kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、98kg腈硅橡胶、1kg交联剂、2kg表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、2kg抗老化剂、3kg相容剂转移至密炼机中共混10分钟,然后加入2kg硫化剂和0.2kg硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,溶胀处理,即得所述的混炼胶。

导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。保护层的厚度为4mm。保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在160℃硫化40分钟,然后在230℃硫化3小时。

步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度10%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨8分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。所述的机械粉碎为鄂式粉碎;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:8ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.04mm,转速10000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-35℃,抽真空至15pa,接着温度升至30℃,维持真空度处理5小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为6分钟。

步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=8,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应40分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:8,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为15%和5%。

步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2500r/min的转速高速混合10分钟。

步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散30分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,80℃反应6小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:10ml:0.3g。

步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:将1kg聚磷酸、0.1kg磷酸、0.5kg尿素、0.3kg珍珠岩粉末混合加热至170℃,保温处理1小时,粉碎过300目筛,然后与3kg硫酸镁一并加入10kg水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.5kg氢氧化钙,60℃搅拌2小时,过滤取滤渣,即得。

步骤(2)中,所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:2组成的混合物;所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于180℃加热处理2小时即可。

步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段130℃,熔融段149℃,输送段165℃,混炼段170℃,机头计量段185℃。

步骤(3)中,溶胀处理的具体方法是:在体积比1:0.2:0.4乙醇-乙酸乙酯-二甲基亚砜混合液中静置浸泡3小时,过滤,真空干燥即可。

对比例1

一种光伏电缆的制备方法,在导体线芯外表面挤包混炼胶形成保护层即可,其中,混炼胶的制备方法如下:

(1)先将1kg和田玉粉末、2kg六环石粉、3kg氮化硼粉末、3kg纳米丙烯酸锌、8kg海泡石粉混合得到混合粉,有机改性,得到有机改性混合粉;

(2)然后将有机改性混合粉与15kg乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、25kg丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、38kg腈硅橡胶、60kg氯磺化聚乙烯橡胶、1kg交联剂、2kg表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末、2kg抗老化剂、3kg相容剂转移至密炼机中共混10分钟,然后加入2kg硫化剂和0.2kg硫化促进剂,加热混合,得混合料;

(3)接着将混合料趁热转移至双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒,即得所述的混炼胶。

导体线芯由20根直径0.5mm铜丝绞合组成,其中,5根铜丝同心绞合设置在内层,15根铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。保护层的厚度为4mm。保护层的制备方法如下:将混炼胶挤出至导体线芯的外表面,硫化成型,冷却至室温(25℃)即得,其中,硫化成型的具体方法是:先在160℃硫化40分钟,然后在230℃硫化3小时。

步骤(1)中,和田玉粉末的制备方法如下:将和田玉边角余料通过机械粉碎制成粒径≤5mm的和田玉粗粉;然后将和田玉粗粉倒入质量浓度10%的硅酸钠水溶液中,湿法研磨8分钟,真空冷冻干燥处理后,利用气流粉碎机进行粉碎处理,得到粒径≤1μm和田玉粉末。所述的机械粉碎为鄂式粉碎;和田玉粗粉与硅酸钠水溶液的质量体积比为1g:8ml;所述湿法研磨采用胶体磨,胶体磨的两个磨盘之间间隙为0.04mm,转速10000r/min;真空冷冻干燥的工艺条件为:降温至-35℃,抽真空至15pa,接着温度升至30℃,维持真空度处理5小时;气流粉碎机的工作条件是:气流压力为1100kpa,进料速度为180r/min,分级频率为35hz,粉碎时间为6分钟。

步骤(1)中,所述纳米丙烯酸锌是通过以下方法制备得到的:将丙烯酸与氢氧化钠溶液混合均匀,调整ph=8,边搅拌边加入氯化锌溶液,加完后继续搅拌反应40分钟,过滤,洗涤,即得;丙烯酸、氯化锌溶液的质量比为1:8,氢氧化钠溶液和氯化锌溶液的质量浓度分别为15%和5%。

步骤(1)中,混合的具体方法是:在高速混合机中以2500r/min的转速高速混合10分钟。

步骤(1)中,有机改性的具体方法是:先将混合粉加入甲苯中,超声波分散30分钟,然后加入乙烯基三甲氧基硅烷,80℃反应6小时,离心,真空干燥即得所述的有机改性混合粉;其中,混合粉、甲苯、乙烯基三甲氧基硅烷的质量体积比为1g:10ml:0.3g。

步骤(2)中,表面包覆氢氧化镁的聚磷酸铵-珍珠岩粉末复合物的制备方法如下:将1kg聚磷酸、0.1kg磷酸、0.5kg尿素、0.3kg珍珠岩粉末混合加热至170℃,保温处理1小时,粉碎过300目筛,然后与3kg硫酸镁一并加入10kg水中,得到悬浮液,接着向该悬浮液中加入1.5kg氢氧化钙,60℃搅拌2小时,过滤取滤渣,即得。

步骤(2)中,所述交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯;所述抗老剂为mb与nbc以质量比1:2组成的混合物;所述相容剂为马来酸酐接枝的聚乙烯;硫化剂为双酚af,硫化促进剂为二硫化四甲基秋兰姆。

步骤(2)中,加入硫化剂和硫化促进剂后,于180℃加热处理2小时即可。

步骤(3)中,造粒过程中双螺杆的五个温度段为:加料段130℃,熔融段149℃,输送段165℃,混炼段170℃,机头计量段185℃。

试验例

对实施例1~3和对比例1~3所得光伏电缆进行性能测试,结果见表1。

各项性能的测试方法:

电气试验按en50395进行测试;

湿热试验按en60068进行测试;

机械性能、烘箱热老化和耐酸碱性按en60811进行测试;

低温冲击按2pfg1169/08.2007annexe进行测试;

耐紫外光老化按vde0276-605/a1进行测试;

垂直火焰燃烧试验按en60322进行测试。

表1.性能测试比较

由表1可知,实施例1~3所得光伏电缆具有良好的机械性能、阻燃性能以及耐高温低温性和耐候性。对比例1在步骤(1)中略去海泡石粉,对比例2在步骤(2)中略去氯磺化聚乙烯橡胶,对比例3在步骤(3)中略去溶胀处理步骤,各项性能有不同程度的变差,说明有机改性混合粉、主料组成均为协同作用,缺一不可,溶胀处理有助于微观充分均匀混合,省略后直接影响产品性能。

对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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