一种高阻燃耐候新能源光伏电缆及其制备方法与流程

本发明属于电缆，具体涉及一种高阻燃耐候新能源光伏电缆及其制备方法。

背景技术：

1、电缆是一种电能或信号传输装置，通常是由几根或几组导线组成。电缆作为电力传输以及电能分配的主要介质，被广泛应用于电力输送、信号传输、设备连接等领域方向。在当代社会电气化和信息化加速发展的今天，电缆已经成为人类社会生活当中最基础的建设材料。

2、申请号为cn201811598739.1的专利提供了一种光伏电缆及其制备工艺，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。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。由于其自身的使用性质,大部分光伏电缆都是使用在户外环境,长期受到高温或者未知环境的影响,这样就必须要求光伏电缆具备良好的阻燃耐火性能。另外，外界环境中使用的电缆由于受到天气、环境因素的影响，电缆结构易出现老化、腐蚀以及变形等情况，导致电缆在使用的过程中容易出现线路破损，导致发生安全事故，也严重影响到了电缆的使用寿命。

3、现有技术中对电缆在防腐蚀、耐候、耐火、阻燃、防形变等性能方面都有相关的研究，但现有的电缆仍存在一些不足之处，不能够满足现代社会中对电缆多方面、高标准的性能要求。因此，目前需要有一种方案来解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高阻燃耐候新能源光伏电缆及其制备方法。

2、本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

3、一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，包括多条并列排布的电线(1)、衬层(6)、包裹层(7)、防护层(8)、耐蚀层(9)、耐火阻燃层(10)、第一护套层(11)以及第二护套层(12)；

4、所述包裹层(7)包裹电线(1)和衬层(6)，衬层(6)填充在多条并列排布的电线(1)之间，所述包裹层(7)外侧由内向外依次设置防护层(8)、耐蚀层(9)、耐火阻燃层(10)、第一护套层(11)以及第二护套层(12)；

5、所述电线(1)由内向外依次设置缆芯(2)、绝缘层(3)、屏蔽层(4)、耐候层(5)；

6、所述缆芯(2)预先经过耐火预处理，所述耐火阻燃层(10)为改性酚醛树脂层。

7、优选地，所述衬层(6)由聚醋酸乙烯酯和活性炭颗粒制备而成，活性炭颗粒粒径为50-100μm，聚醋酸乙烯酯与活性炭颗粒的质量比为1-2:1；所述包裹层(7)为玻璃纤维布，所述防护层(8)由丁腈橡胶或丁苯橡胶制成，所述耐蚀层(9)由全氟橡胶制成，所述第一护套层(11)由聚醚醚酮制成，第二护套层(12)由聚氯乙烯制成，所述绝缘层(3)由交联聚乙烯制成，所述屏蔽层(4)为铝箔，所述耐候层(5)由氯丁橡胶制成；所述耐火阻燃层(10)由以下重量份数的组分挤出制成：60-80份改性酚醛树脂、5-10份阳离子插层改性的有机白云母、1-10份阻燃助剂、1-5份阻燃填料、2-6份硅烷偶联剂，其中所述改性酚醛树脂选自有机硅改性酚醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂或硼改性酚醛树脂中的至少一种，所述插层阳离子为铵离子或鏻离子，所述阻燃助剂为三聚氰胺，所述阻燃填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁。

8、进一步，所述缆芯(2)耐火预处理方法为：使用处理溶液对缆芯(2)进行喷涂或浸涂处理，随后进行热处理，得到防火涂层；所述热处理温度为100-150℃，时间为30-60min，防火涂层厚度为40-80μm；所述处理溶液包括以下重量百分比的组分：30-40％含烯烃基团的硅烷、10-20％有机金属盐、1-5％陶瓷填料、1-5％阻燃填料、0.5-2.0％稀土金属盐、5-10％醇类助溶剂，余量为水；处理溶液的ph值为1-4；其中所述有机金属盐为铝和/或锆的有机金属盐，所述陶瓷填料选自氮化硅、碳化硅、硅酸铝中的至少一种，所述阻燃填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁，所述稀土金属盐为铈盐和/或镧盐，所述醇类助溶剂选自乙醇、异丙醇中的至少一种。

9、本发明还提供了一种高阻燃耐候新能源光伏电缆的制备方法，包括以下步骤：

10、s1、按重量配比称取衬层、耐火阻燃层的各组分原料，分别将衬层、耐火阻燃层的原料进行混炼造粒；

11、s2、在缆芯外表面依次包覆绝缘层、屏蔽层、耐候层，制得电线；再在多条并列排布的电线之间填充形成衬层，然后在衬层外表面依次包覆包裹层、防护层、耐蚀层、耐火阻燃层、第一护套层以及第二护套层，即得新能源光伏电缆。

12、本发明具有如下有益效果：

13、(1)本发明预先采用处理溶液对缆芯金属材料进行防火预处理，形成防火涂层。防火涂层中金属铝、锆与硅、氧形成相互交联的有机-无机复合网络结构，吸附在缆芯表面，铝氧化物、锆氧化物以及硅氧化物都能够提供良好的防火隔热性能；采用含有烯烃基团的硅烷进行交联，除了硅、氧与铝、锆形成的交联化学键以外，烯烃的双键也能够相互反应交联，形成更加致密的网络结构，配合涂层中分散的陶瓷填料和阻燃填料，使电缆的耐火阻燃性能得到极大地提升；处理溶液中添加有铈盐、镧盐化合物，能够提升金属线缆的耐腐蚀性能。

14、(2)本发明提供的光伏电缆的外层设置有耐火阻燃层，耐火阻燃层以改性的酚醛树脂为主要聚合物基质，添加了阳离子插层改性的有机白云母，白云母提供良好的耐火性、耐酸碱腐蚀性以及抗辐射性能，阳离子置换白云母中的部分金属离子，使白云母能够与树脂更好地相容、分散，通过与阻燃助剂以及阻燃填料进行复配，提升了耐火阻燃层的整体耐火阻燃性能。

技术特征：

1.一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：包括多条并列排布的电线(1)、衬层(6)、包裹层(7)、防护层(8)、耐蚀层(9)、耐火阻燃层(10)、第一护套层(11)以及第二护套层(12)；

2.根据权利要求1所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述衬层(6)由聚醋酸乙烯酯和活性炭颗粒制备而成，活性炭颗粒粒径为50-100μm，聚醋酸乙烯酯与活性炭颗粒的质量比为1-2:1。

3.根据权利要求2所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述包裹层(7)为玻璃纤维布，所述防护层(8)由丁腈橡胶或丁苯橡胶制成，所述耐蚀层(9)由全氟橡胶制成，所述第一护套层(11)由聚醚醚酮制成，第二护套层(12)由聚氯乙烯制成。

4.根据权利要求3所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述绝缘层(3)由交联聚乙烯制成，所述屏蔽层(4)为铝箔，所述耐候层(5)由氯丁橡胶制成。

5.根据权利要求4所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述耐火阻燃层(10)由以下重量份数的组分挤出制成：60-80份改性酚醛树脂、5-10份阳离子插层改性的有机白云母、1-10份阻燃助剂、1-5份阻燃填料、2-6份硅烷偶联剂。

6.根据权利要求5所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述改性酚醛树脂选自有机硅改性酚醛树脂、二甲苯改性酚醛树脂或硼改性酚醛树脂中的至少一种，所述插层阳离子为铵离子或鏻离子，所述阻燃助剂为三聚氰胺，所述阻燃填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁。

7.根据权利要求1所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述缆芯(2)耐火预处理方法为：使用处理溶液对缆芯(2)进行喷涂或浸涂处理，随后进行热处理，得到防火涂层；所述热处理温度为100-150℃，时间为30-60min，防火涂层厚度为40-80μm。

8.根据权利要求7所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述处理溶液包括以下重量百分比的组分：30-40％含烯烃基团的硅烷、10-20％有机金属盐、1-5％陶瓷填料、1-5％阻燃填料、0.5-2.0％稀土金属盐、5-10％醇类助溶剂，余量为水；处理溶液的ph值为1-4。

9.根据权利要求8所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，其特征在于：所述有机金属盐为铝和/或锆的有机金属盐，所述陶瓷填料选自氮化硅、碳化硅、硅酸铝中的至少一种，所述阻燃填料为氢氧化铝和/或氢氧化镁，所述稀土金属盐为铈盐和/或镧盐，所述醇类助溶剂选自乙醇、异丙醇中的至少一种。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种高阻燃耐候新能源光伏电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种高阻燃耐候新能源光伏电缆，包括多条并列排布的电线、衬层、包裹层、防护层、耐蚀层、耐火阻燃层、第一护套层以及第二护套层；所述包裹层包裹电线和衬层，衬层填充在多条并列排布的电线之间，所述包裹层外侧由内向外依次设置防护层、耐蚀层、耐火阻燃层、第一护套层以及第二护套层；所述电线由内向外依次设置缆芯、绝缘层、屏蔽层、耐候层；所述缆芯预先经过耐火预处理，所述耐火阻燃层为改性酚醛树脂层。本发明还公开了该电缆的制备方法。本发明提供的电缆防火耐高温性能及阻燃性能极佳，极大地提升了电缆使用的安全性和稳定性。

技术研发人员：肖汉杰,曹家昌,高朋飞,王雪奎,谢康康
受保护的技术使用者：人民电缆集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16