光伏电缆及其制备工艺的制作方法

本发明涉及电缆的技术领域，尤其是涉及一种光伏电缆及其制备工艺。

背景技术：

目前，太阳能光伏技术已得到广泛应用，与太阳能光伏相配套连接的光伏相配套连接的光伏电线电缆技术已投入相应研究。太阳能光伏板大多安装在荒漠、戈壁、山区、近海等不占耕地又阳光照射充足的地方。这些地方也对相应的光伏电缆在防晒、防水、防火、防紫外线、防虫蚁、耐高温、耐腐蚀、消防安全的方面提出了更高的技术要求。

目前，常见的光伏电缆为二层塑料电线，内层是绝缘层，外层是护套层，普通生产设备需要分为二次生产周期来进行生产。其缺点是生产周期长，在生产过程中首先形成内层的绝缘层，形成内层绝缘层后需要水冷定型，然后再在内层的绝缘层外包覆护套层。若绝缘层表面的水没有完全干燥则会存在于绝缘层与护套层之间，当在温度较高的地方使用时，可能会存在因电缆发热导致绝缘层与护套层之间水与空气发生膨胀影响光伏系统使用的不良后果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种光伏电缆，具有使用性能好的有点，能够有效改善绝缘层和护套层间存在的水和空气造成的膨胀现象。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种光伏电缆，包括镀锡铜软丝，及由内至外依次包覆于镀锡铜软丝周壁且一体成型设置的绝缘层和护套层，所述绝缘层由低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料组成，所述护套层由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料组成。

通过采用上述技术方案，镀锡铜软丝是在铜丝的表面镀有一薄层金属锡，能够防止铜被氧化，且锡在空气中形成二氧化锡薄膜，防止进一步氧化，锡与卤素也能够形成防氧化的薄膜。导线在使用时能够具有良好的抗腐蚀能力，又有一定的强度和硬度，成型性好又易焊接，锡层无毒无味，加工时比较安全。绝缘层和护套层一次成型，生产过程中能够直接杜绝内绝缘层和内护套层中间层进水与空气，从而杜绝了在使用过程中因电缆发热导致绝缘与护套之间水与空气发生膨胀产生影响光伏系统使用的不良后果。该电缆在使用时性能安全能够延长电缆使用周期和维护周期，使用安全且性能优良。

本发明进一步设置为：所述低烟无卤阻燃聚烯烃护套料包括如下组分，聚烯烃树脂混合物、聚乙烯氧化物、多肽―二甲基硅氧烷共聚物、白炭黑、偶联剂、相容剂、阻燃剂、分散剂、抗氧剂和润滑剂。

通过采用上述技术方案，组分中加入的聚乙烯氧化物能够通过在导体附近发生膨胀反应来治愈材料的损害。

多肽―二甲基硅氧烷共聚物作为一种有机硅材料，当有机硅与氧接触的情况下反应，形成氧化硅化合物，这种化合物可以凝固缺陷，封装杂质以及填补空隙，缝隙及其他缺陷，当该光伏电缆应用于比较恶劣的环境中使用时，光伏电缆在氧化裂缝后能够自我修复，电缆的使用寿命长。

白炭黑的加入能够提高偶联剂在组分中的分散性能，一方面还能增肌材料的润滑性能。

偶联剂、相容剂、阻燃剂、分散剂、抗氧剂和润滑剂作为添加剂使用能够增强组分材料的加工性能和光伏电缆的综合性能。

本发明进一步设置为：所述聚乙烯氧化物选择聚异丁烯或聚异戊二烯。

通过采用上述技术方案，聚异丁烯和聚异戊二烯应用于电缆料中使用能够用于制造矿山，油田等恶劣环境下使用的电缆，耐水、耐酸碱、耐有机溶剂的特点。

本发明进一步设置为：所述低烟无卤阻燃聚烯烃护套料包括如下重量份数的组分，聚烯烃树脂混合物100-120份、聚乙烯氧化物20-30份、多肽―二甲基硅氧烷共聚物10-15份、白炭黑2-3份、偶联剂1-3份、相容剂1-2份、阻燃剂10-15份、分散剂1-2份、抗氧剂1-2份和润滑剂1-3份。

通过采用上述技术方案，护套料的组分含量选择在上述的含量范围内，制备出的绝缘料的综合性能优良。

本发明进一步设置为：所述低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料包括如下组分，聚烯烃树脂混合物、白炭黑、偶联剂、相容剂、阻燃剂、分散剂、抗氧剂和润滑剂。

通过采用上述技术方案，白炭黑的加入能够提高偶联剂在组分中的分散性能，一方面还能增加材料的润滑性能。

偶联剂、相容剂、阻燃剂、分散剂、抗氧剂和润滑剂作为添加剂使用能够增强组分材料的加工性能和光伏电缆的综合性能。

本发明进一步设置为：所述低烟无卤阻燃聚合物护套料包括如下重量份数的组分，聚烯烃树脂混合物白炭黑100-120份、偶联剂1-3份、相容剂1-2份、阻燃剂10-15份、分散剂1-2份、抗氧剂1-2份和润滑剂1-3份。

通过采用上述技术方案，组分选择在上述组分含量内，材料的综合性能优良。

本发明进一步设置为：所述聚烯烃树脂混合物包括lldpe和poe，所述lldpe和poe的重量份数比为(2-3)：(1-1.5)。

通过采用上述技术方案，lldpe是指线型低密度聚乙烯，应用于聚乙烯所有的传统市场，增强了抗伸、抗穿透、抗冲击和抗撕裂的性能。

poe以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。这种弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。

lldpe和poe配合使用实现的电缆料的力学性能优良。

本发明进一步设置为：所述偶联剂选择双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物：所述相容剂选择环氧大豆油相容剂；所述阻燃剂选择经氢氧化铝和酚醛双层为胶囊化的红磷；所述分散剂选择油酸酰胺；所述抗氧剂选择由受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂组成。

通过采用上述技术方案，偶联剂选择双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物能够增强材料的耐磨性能。

相容剂选择环氧大豆油相容剂环保，迁移性低、耐热性、耐光性、耐候性优良，制备成电缆料使用时能够降低电缆料中某些组分的迁移造成的组分分布不均匀出现的性能不均匀现象。

阻燃剂选择氢氧化铝和酚醛双层为胶囊化的红磷，在加工时能够直接与聚合物材料进行共混加工，与材料间的相容性好，减少阻燃剂对聚合物制品物理机械性能造成的不利影响；也能减少液体的阻燃剂存在的挥发问题造成的阻燃剂的损失，同时也能够改善阻燃剂中有毒成分在加工过程中的释放量，降低环境污染。

分散剂选择油酸酰胺配合形容剂使用能够产生协同的作用效果，增强分散效果。

抗氧剂能够增强材料的耐老化性能。

本发明的另一发明目的在于提供一种光伏电缆的制备工艺，利用该光伏电缆生产出的点看在阻燃、抗氧化和隔绝膨胀的方面具有优良的效果。

本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

一种光伏电缆的制备工艺，包括如下制备步骤：

步骤1：准备镀锡铜软丝及低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料和低烟

无卤阻燃聚烯烃护套料材料；

步骤2：将所述镀锡铜软丝张紧且匀速向前输送；

步骤3：利用真空双螺杆挤出机进行挤出操作，真空双螺杆挤

出机包括两个挤出螺杆和一个真空共挤模头，其中第一挤出螺杆挤出低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料，在绝缘层处于熔融状态时，第二挤出螺杆通过挤出模头挤出包覆在绝缘层外的护套层，最后从共挤摸头挤出；

步骤4：将包覆绝缘层和护套层的电缆送至冷却水槽中进行冷却；

步骤5：定型后风干除去表面水渍；

步骤6：出水后检测、收卷储存。

通过采用上述技术方案，步骤3中的真空双螺杆挤出机使用，能够在挤出绝缘层后继续挤出护套层，绝缘层和护套一次成型后再进行冷却的操作，减少了再生成绝缘层后进行冷却导致部分水汽为处理干及空气残留在护套层与绝缘层之间的情况，加工方便。

本发明进一步设置为：所述第一螺温区依次控制为机头140℃、1区135℃、2区130℃、3区下料区120℃；第二螺杆温区依次控制为机头150℃、1区140℃、2区135℃、3区125℃、4区120℃区、5区下料区115℃。

通过采用上述技术方案，温度控制在上述的范围内，形成的产品性能好。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.绝缘层和护套层一体成型，生产过程中能够直接杜绝内绝缘层和内护套层中间层进水与空气，从而杜绝了在使用过程中因电缆发热导致绝缘与护套之间水与空气发生膨胀产生影响光伏系统使用的不良后果。该电缆在使用时性能安全能够延长电缆使用周期和维护周期，使用安全且性能优良；

2.多肽―二甲基硅氧烷共聚物和聚乙烯氧化物的加入能够增强电缆料使用寿命；3.阻燃剂选择氢氧化铝和酚醛双层为胶囊化的红磷，在加工时能够直接与聚合物材料进行共混加工，与材料间的相容性好，减少阻燃剂对聚合物制品物理机械性能造成的不利影响；也能减少液体的阻燃剂存在的挥发问题造成的阻燃剂的损失，同时也能够改善阻燃剂中有毒成分在加工过程中的释放量，降低环境污染。

附图说明

图1是本发明的实施例1的整体结构示意图。

图中，1、镀锡铜软丝；2、绝缘层；3、护套层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

参照图1，为本发明公开的一种光伏电缆，包括镀锡铜软丝1，及由内之外依次包覆于镀锌铜软丝周壁且一体成型设置的绝缘层2和护套层3。其中绝缘层2由低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料组成，所述护套层3由低烟无卤阻燃聚烯烃护套料组成。

具体的低烟无卤阻燃聚烯烃护套料包括如下重量的组分：lldpe66kg、poe34kg、聚异丁烯20kg、多肽―二甲基硅氧烷共聚物10kg、白炭黑2kg、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1kg、环氧大豆油相容剂1kg、阻燃剂10kg、油酸酰胺1kg、2,6-二叔丁基-4-氨基苯酚0.5kg、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5kg和硬酯酸钠1kg。

低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料包括如下重量的组分：聚烯烃树脂混合物10kg、白炭黑2kg、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1kg、环氧大豆油相容剂1kg、阻燃剂10kg、油酸酰胺1kg、2,6-二叔丁基-4-氨基苯酚0.5kg、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯0.5kg和硬酯酸钠1kg。

其中阻燃剂选择经氢氧化铝和酚醛双层为胶囊化的红磷。

红磷的无机-有机双层为胶囊化过程：在红磷水溶液中(1l水含750克红磷)，加入硫酸铝于80℃加热搅拌1.5h，然后滴加氢氧化钠溶液，调节溶液ph值为7.0，再搅拌1h，最后经过过滤、洗涤、干燥，得到氢氧化铝包覆的红磷；于搅拌过程中加入苯酚和甲醛(摩尔比1:2)100-200克，加热到80℃，用最少量的磷酸处理，并搅拌1h冷却后清洗，在140℃下干燥4h，得到氢氧化铝和酚醛双层微胶囊化的红磷。

实施例2-5的护套料组分见表1

表1

实施例2-5的绝缘料组分见表2

表2

实施例6

光伏电缆的制备工艺，包括如下制备步骤：

步骤1：准备镀锡铜软丝1及低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料和低烟无卤阻燃聚烯烃护套料材料；

步骤2：将镀锡铜软丝1经张紧架张紧且匀速向前输送，输送的速度为180m/min；步骤3：利用真空双螺杆挤出机进行挤出操作，真空双螺杆挤出机包括两个挤出螺杆和一个真空共挤模头，向其中一个挤出螺杆加料斗加入低烟无卤阻燃聚烯烃绝缘料且熔融挤出，向另一挤出螺杆的加料斗加入低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，先挤出绝缘层2，然后在绝缘层2处于熔融状态时，第二挤出螺杆通过挤出模头挤出包覆在绝缘层2外的护套层3，最后从共挤摸头挤出；

步骤4：将包覆绝缘层2和护套层3的电缆送至冷却水槽中进行冷却；

步骤5：定型后风干除去表面水渍；

步骤6：出水后检测、收卷储存。

其中，第一螺杆温区依次控制为机头140℃、1区135℃、2区130℃、3区下料区120℃；第二螺杆温区依次控制为机头150℃、1区140℃、2区135℃、3区125℃、4区120℃区、5区下料区115℃。

实施例1-5的组分的光伏电缆均采用实施例6的制备工艺制备。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于护套料组分中不添加聚异丁烯和多肽―二甲基硅氧烷共聚物，其他均与实施例1保持一致。

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于护套料组分中阻燃剂选择红磷，其他均与实施例1保持一致。

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于护套料在加工时第一次挤出绝缘层2，水冷后再进行护套层3的挤出，其他均与实施例1保持一致。

实验检测

1、根据gb/t127061-2008的规定进行检测

(2)断裂伸长率：老化后数值％：最小为150；

2、根据gb/t31247-2014电缆及光缆燃烧性能分级对电缆的燃烧性能进行检测(1)极限氧指数。

表3

由表3的实验检测结果能够得出，本申请文件实施例1-5的实验检测结果能够得出，本申请文件中的光伏电缆在断裂伸长率及极限氧指数方面性能均比较优良。

对比对比例1与实施例1-5的实验检测结果，组分中聚异丁烯和多肽―二甲基硅氧烷共聚物的存在能够对材料的断裂伸长率产生比较明显的影响。

对比对比例2与实施例1-5的实验检测结果，组分中选择酚醛双层微胶囊化的红磷较之直接使用红磷对材料的阻燃性能更加突出。

对比对比例3余实施例1-5的实验检测结果，组分中绝缘层和护套层一次挤出，材料的性能更加优良。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。