专利名称：太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料。适用于最高允许1.8kV(线芯对线芯，非接地系统)直流电压、在太阳能系统(光伏系统)中DC侧(光伏装置中从光伏电池到光伏换流器直流端子之间的部分)使用的单芯软电线。
背景技术：
太阳能作为一种环保、可持续的新能源已经得到国内外的重视，而太阳能电站的光伏系统建设对太阳能电缆有较高的技术要求，产品的性能要求具有良好的耐热、耐湿热、耐低温、耐化学腐蚀、耐直流电压和无卤阻燃等性能，并且要求绝缘和护套材料的在导体最高工作温度为120℃的情况下，使用寿命达到25年。另外，现有技术中，辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料的浸水耐直流电压性能有所欠缺，为了达到以上的性能指标，必须对辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的配方和制备方法进一步改进。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料及其制备方法。
本发明的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其中各组分名称及各组分的重量份为 基础树脂 45～90份； 功能化聚烯烃树脂 10～55份； 阻燃剂80～160份； 表面改性剂0.3～2份； 一级硬脂酸0.3～2份； 抗氧剂0.1～3份； 紫外线吸收剂 0.05～0.6份； 抗铜剂0.05～0.4份； 润滑剂1～4份； 交联敏化剂2～3份。
所述基础树脂选自乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)。
其中，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)牌号要求为熔融指数为1～7g/10min，其中丙烯酸丁酯的质量百分含量为14～33％；乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)的熔融指数为1～7g/10min，其中甲基丙烯酸酯的质量百分含量为14～33％。由于太阳能电缆的寿命在120℃工作温度下期望寿命要求大于25年，其工作环境要求材料应耐候、耐高温、耐湿热的性能，而乙烯-丙烯酸丁酯共聚物和乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的优点是具有较高的热稳定性，再辅以抗氧剂，能够保证电缆的使用寿命大于25年。
优选的，所述太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的颗粒为4mm×4mm×3mm圆柱状颗粒。
所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体或马来酸酐接枝高密度聚乙烯。加入功能化聚烯烃树脂可以提高填料在基础树脂中的分散性，并可提高材料的机械强度。
优选的，所述阻燃剂为氢氧化镁。
优选的，所述表面改性剂为硅烷。
所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌或聚乙烯蜡。
所述抗氧剂为四[3-(3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
优选的，所述抗氧剂为瑞士汽巴公司生产的Irganox 1010。
所述交联敏化剂为异氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯或有机硅树脂。
优选的，所述交联敏化剂为上海方锐达化学品有限公司的TAIC交联敏化剂。
优选的，所述抗铜剂为瑞士汽巴公司生产的Irganox MD1024。
优选的，所述紫外线吸收剂为瑞士汽巴公司生产公司的UV944或UV531紫外线吸收剂。
本发明中，太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的制备方法包括如下步骤 将阻燃剂在高速混合机中高速搅拌升温至100℃，加入一级硬脂酸后搅拌5～8分钟后再加入酸化处理的硅烷偶联剂搅拌5～8分钟，进行二次包覆；然后投入除阻燃剂外的其他组分，在高速混合机中混合4～6分钟后出料，使用喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机挤出造粒，造粒后干燥，即制得太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料。
所述硅烷偶联剂的酸化处理为每100kg硅烷偶联剂加入8～10g的0.1M的盐酸和50～200g的无水乙醇搅拌后静置进行酸化。
优选的，所述高速混合机使用水平桨叶式混合机，混合机工作电流60-130A； 优选的，使用混炼型双螺杆挤出造粒机进行挤出造粒，且挤出造粒过程中的四个温度段为加料段130℃，混炼段150℃，挤出造粒段160℃，机头部分165℃。
更优选的，上述混炼型双螺杆挤出造粒机为南京瑞亚聚合物装备有限公司生产的，型号为TE-75的混炼型双螺杆挤出造粒机。
本发明所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料具有如下优点产品质量明显提高，处于国内领先水平，有些指标超过一些国内外企业产品，具体体现在(1)耐低温性能提高，可以达到-40℃以上；(2)产品的浸水耐压性能提高；(3)产品的耐高温压力变形性能提高；(3)产品的使用寿命提高。同时，本发明所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的制备方法通过对填料进行二次包覆，提高氢氧化镁表面的包覆完整性，提高了氢氧化镁填料的疏水性，保证了产品可通过浸水耐直流电压测试。
附图1本发明制备方法的流程图。
具体实施例方式 实施例1 各组分名称及各组分重量份数配比为 EBA 17BA07(购自ARKWMA公司的Lotryl EBA 17BA07)80kg； 马来酸酐接枝EBA(购自ARKWMA公司的LOTADER 3210)20kg； 氢氧化镁 160kg； 硅烷(表面改性剂) 0.4kg； 一级硬脂酸 0.4kg； 抗氧剂 2kg； 紫外线吸收剂 0.2kg； 抗铜剂 0.1kg； 润滑剂 2kg； 交联敏化剂2kg。
制备方法将氢氧化镁在高速混合机中高速搅拌升温至100℃，加入一级硬脂酸后搅拌8分钟后在加入酸化处理的硅烷偶联剂搅拌5分钟，进行二次包覆，提高填料表面包覆的完整性。然后按照上述各组分的重量份数选择原料在高速混合机投入除氢氧化镁外的其他组分，混合4分钟后出料，使用混炼型双螺杆挤出造粒机(南京瑞亚聚合物装备有限公司生产的，型号为TE-75)挤出造粒，造粒后干燥，得太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料。高速混合机机使用水平桨叶式混合机，混合机工作电流60-130A。
对本实施例中制得的产品进行检测，各性能数值表示如下，指标值为国家规定应当达到的标准值，典型值为检测的本实施例中制备的产品性能值。
表1实施例1制备产品的性能检测结果
实施例2 各组分名称及各组分重量份数配比为 EMA1125(购自美国杜邦公司的EMA1125)80kg； 马来酸酐接枝EMA(购自ARKWMA公司的LOTADER 3430) 20kg； 氢氧化镁 160kg； 硅烷(表面改性剂) 0.4kg； 一级硬脂酸0.4kg； 抗氧剂2kg； 紫外线吸收剂 0.2kg； 抗铜剂0.1kg； 润滑剂2kg； 交联敏化剂2kg。
制备方法将氢氧化镁在高速混合机中高速搅拌升温至100℃，加入一级硬脂酸后搅拌5分钟后在加入酸化处理的硅烷偶联剂搅拌8分钟，进行二次包覆，提高填料表面包覆的完整性。然后按照上述各组分的重量份数选择原料在高速混合机投入除氢氧化镁外的其他组分，混合6分钟后出料，使用混炼型双螺杆挤出造粒机(南京瑞亚聚合物装备有限公司生产的，型号为TE-75)挤出造粒，造粒后干燥，得太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料。高速混合机机使用水平桨叶式混合机，混合机工作电流60-130A。
实施例3 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物80kg； 功能化聚烯烃树脂 20kg； 阻燃剂 160kg； 硅烷(表面改性剂) 0.4kg； 一级硬脂酸0.4kg； 抗氧剂2kg； 紫外线吸收剂 0.2kg； 抗铜剂0.1kg； 润滑剂2kg； 交联敏化剂2kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例4 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物 80kg； 功能化聚烯烃树脂 20kg； 阻燃剂160kg； 硅烷(表面改性剂) 0.4kg； 一级硬脂酸0.4kg； 抗氧剂2kg； 紫外线吸收剂 0.2kg； 抗铜剂0.1kg； 润滑剂2kg； 交联敏化剂2kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例5 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物 80kg； 功能化聚烯烃树脂 20kg； 阻燃剂160kg； 硅烷(表面改性剂) 0.4kg； 一级硬脂酸0.4kg； 抗氧剂2kg； 紫外线吸收剂 0.2kg； 抗铜剂0.1kg； 润滑剂2kg； 交联敏化剂2kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例6 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物 80kg； 功能化聚烯烃树脂 20kg； 阻燃剂160kg； 硅烷(表面改性剂) 0.4kg； 一级硬脂酸0.4kg； 抗氧剂2kg； 紫外线吸收剂 0.2kg； 抗铜剂0.1kg； 润滑剂2kg； 交联敏化剂2kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例7 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物45kg； 功能化聚烯烃树脂 10kg； 阻燃剂 80kg； 硅烷(表面改性剂) 1kg； 一级硬脂酸 1kg； 抗氧剂 0.1kg； 紫外线吸收剂 0.05kg； 抗铜剂0.05kg； 聚乙烯蜡(购自上海高桥石化公司)(润滑剂)1kg； 交联敏化剂2.5kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例8 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物 90kg； 功能化聚烯烃树脂 55kg； 阻燃剂120kg； 硅烷(表面改性剂) 2kg； 一级硬脂酸2kg； 抗氧剂3kg； 紫外线吸收剂 0.6kg； 抗铜剂0.4kg； 硬脂酸锌(购自上海延安油脂厂)(润滑剂) 4kg； 交联敏化剂3kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例9 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物 90kg； 功能化聚烯烃树脂 55kg； 阻燃剂120kg； 硅烷(表面改性剂) 0.3kg； 一级硬脂酸0.3kg； 抗氧剂3kg； 紫外线吸收剂 0.6kg； 抗铜剂0.4kg； 硬脂酸镁(润滑剂) 4kg； 交联敏化剂3kg。
制备方法与实施例1相同。
实施例10 各组分名称及各组分重量份数配比为 乙烯-丙烯酸丁酯共聚物 90kg； 功能化聚烯烃树脂55kg； 阻燃剂 120kg； 硅烷(表面改性剂)2kg； 一级硬脂酸 2kg； 抗氧剂Irganox 1010(购自瑞士汽巴公司)3kg； 紫外线吸收剂0.6kg； 抗铜剂Irganox MD1024(购自瑞士汽巴公司) 0.4kg； 硬脂酸钙(润滑剂)4kg； 交联敏化剂 3kg。
制备方法与实施例1相同。
上述实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
权利要求
1.一种太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，各组分及其重量份为
基础树脂45～90份；
功能化聚烯烃树脂10～55份；
阻燃剂 80～160份；
表面改性剂 0.3～2份；
一级硬脂酸 0.3～2份；
抗氧剂 0.1～3份；
紫外线吸收剂0.05～0.6份；
抗铜剂 0.05～0.4份；
润滑剂 1～4份；
交联敏化剂 2～3份。
2.如权利要求1所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述基础树脂为乙烯-丙烯酸丁酯共聚物或乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物。
3.如权利要求2所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸丁酯共聚物的熔融指数为1～7g/10min，其中丙烯酸丁酯的质量百分含量为14～33％；所述乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物的熔融指数为1～7g/10min，其中甲基丙烯酸酯的质量百分含量为14～33％。
4.如权利要求1所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述功能化聚烯烃树脂为马来酸酐接枝乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐接枝聚烯烃弹性体或马来酸酐接枝高密度聚乙烯。
5.如权利要求1所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述抗氧剂为四[3-(3′，5′-二叔丁基-4′-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
6.如权利要求1所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述交联敏化剂为异氰尿酸三烯丙酯、1，1，1-三羟甲基丙烯三甲基丙烯酸酯或有机硅树脂。
7.如权利要求1所述的所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁或聚乙烯蜡。
8.如权利要求1所述的所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化镁。
9.如权利要求1所述的所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于，所述表面改性剂为硅烷。
10.如权利要求1-9中任一权利要求所述太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的制备方法，包括如下步骤将阻燃剂在高速混合机中高速搅拌升温至100℃，加入一级硬脂酸后搅拌5～8分钟后再加入酸化处理的硅烷偶联剂搅拌5～8分钟，进行二次包覆；然后投入除阻燃剂外的其他组分，在高速混合机中混合4～6分钟后出料，使用喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机挤出造粒，造粒后干燥。
11.如权利要求10所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的酸化处理步骤为每100kg硅烷偶联剂加入8～10g的0.1M的盐酸和50～200g的无水乙醇搅拌后静置进行酸化。
12.如权利要求10所述的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料的制备方法，其特征在于，所述的喂料挤出造粒混炼型双螺杆挤出造粒机的四个温度段为加料段130℃，混炼段150℃，挤出造粒段160℃，机头部分165℃。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料，其特征在于以乙烯-甲基丙烯酸酯共聚物(EMA)或乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)为基础树脂，以功能化聚烯烃树脂为相容剂，以氢氧化镁、硅树脂为阻燃剂，配以抗氧剂、紫外光吸收剂、抗铜剂、交联敏化剂和加工助剂共混而成。本发明的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料具有较高的耐温等级，长寿命，挤出加工性能优异，同时具有优异电气绝缘性能，用本发明的太阳能电缆用辐照交联低烟无卤阻燃绝缘料与护套料挤制的太阳能电缆可通过浸水耐压试验。
文档编号B29C47/92GK101608033SQ20091005191
公开日2009年12月23日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者王僧山, 汪晓明, 健 项 申请人:上海凯波特种电缆料厂有限公司