適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料及其制造方法，工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化推廣生產(chǎn)，生產(chǎn)出的材料為低煙環(huán)保產(chǎn)品，不含鹵素、重金屬及其他環(huán)境有害的物質(zhì)，而且材料表面性能良好、絕緣性好、具有優(yōu)異的耐水性、耐酸堿腐蝕性、耐高低溫性；本發(fā)明的材料制備的光伏電纜，通過3MPa耐水試驗(yàn)，絕緣電阻保留率在98%以上，通過溫度90℃、5%鹽水浸泡14天試驗(yàn)，電纜料的物理機(jī)械性能保留率達(dá)到80%以上，通過185℃、100小時(shí)快速老化試驗(yàn)，電纜料的物理機(jī)械性能保留率達(dá)到65%以上，外推延長使用壽命可達(dá)到25年。
【專利說明】適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低煙無鹵阻燃材料及其制造方法，尤其涉及適用于淺海灘、灘涂、魚塘、湖泊等淺水或潮濕環(huán)境的光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》公布，2013-2015年全國年均新增光伏發(fā)電裝機(jī)容量IOGW左右。到2015年總裝機(jī)容量將達(dá)到35GW以上。《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》還就積極開拓光伏應(yīng)用市場(chǎng)，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步，加大財(cái)稅政策支持力度等要求，指出了國內(nèi)應(yīng)用市場(chǎng)開發(fā)不足，技術(shù)創(chuàng)新能力不強(qiáng)，對(duì)具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合應(yīng)用方式應(yīng)予以推廣和應(yīng)用。
[0003]近些年，國內(nèi)光伏電纜有較快發(fā)展，國內(nèi)許多企業(yè)已具備一定的光伏電纜生產(chǎn)技術(shù)，適用于普通場(chǎng)所的光伏電纜國內(nèi)技術(shù)已經(jīng)可以達(dá)到要求。一些淺海灘、灘涂、魚塘、湖泊等地域?qū)夥娬镜碾娎|耐水性、耐鹽霧、耐日光老化等耐候性要求很高，而一般普通交聯(lián)電纜所選用的電纜料耐水性、耐酸堿性差，長期在潮濕狀態(tài)下或長期浸泡在水中，電纜的外護(hù)層及絕緣層易發(fā)生滲透甚至開裂，所以無法滿足潮濕環(huán)境或水中的使用。而普通電纜要達(dá)到耐水性要求要從電纜結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，如增加耐水防護(hù)層，此舉大大增加電纜的制作成本及使用成本，不適宜推廣。因此，開發(fā)用作光伏電纜絕緣層及保護(hù)層的耐水、耐酸堿性能優(yōu)異的電纜料尤其重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供`一種適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，能夠滿足特殊潮濕環(huán)境的需要。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]本發(fā)明的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料包括如下質(zhì)量百分比的組分:
[0007]橡膠30-35%
聚烯烴樹脂6-10%
填充油6-10%
無鹵阻燃劑48-56%
疏水改性劑0.5-3%
抗氧劑0.1-1%
潤滑劑0.1-1%
炭黑0.5-2%
其他助劑 0.1-0.5%。
[0008]其中，前述橡膠為聚丁二烯橡膠、硅橡膠、乙丙橡膠中的一種或幾種的混合物。
[0009]前述乙丙橡膠為二元乙丙橡膠(EPR)，三元乙丙橡膠(EPDM)、改性乙丙橡膠系列中的一種或幾種的混合物。
[0010]前述聚烯烴樹脂為聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴彈性體中的一種或幾種的混合物。
[0011]前述填充油為硅油或環(huán)烷油類橡膠填充油，所述環(huán)烷油類橡膠填充油為閃點(diǎn)200°C以上、粘度不低于1250mPa.S的長鏈飽和環(huán)烷油。
[0012]前述無鹵阻燃劑由無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑復(fù)配而成，所述無機(jī)阻燃劑選自:氫氧化鋁ATH、氫氧化鎂MH、高嶺土，有機(jī)阻燃劑選自磷氮系阻燃劑、膨脹性阻燃劑。
[0013]前述疏水改性劑為疏水基硅烷偶聯(lián)劑或脂肪酸酯及其衍生物類改性劑。
[0014]如述疏水改性劑為疏水基硅烷偶聯(lián)劑或脂肪酸酷。
[0015]前述抗氧劑由受阻酚AO與亞磷酸酯TNP復(fù)配而成；所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硅酮粉、二甲基硅油、N, N-乙撐雙硬酯酰胺EBS中的一種或幾種；所述其他助劑包括加工助劑、引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、著色劑中的一種或幾種。
[0016]制造前述的低煙無鹵阻燃材料的方法，包括如下步驟:
[0017]S1、將橡膠、聚烯烴樹脂、填充油、疏水劑和引發(fā)劑按照權(quán)利要求1的質(zhì)量百分比投入密煉機(jī)中進(jìn)行橡膠的有氧充油斷鏈，密煉時(shí)間為20-25min，密煉溫度為180_200°C，對(duì)飽和橡膠動(dòng)態(tài)硫化，然后通過雙螺桿擠出得到疏水性材料；
[0018]S2、將疏水改性劑和無鹵阻燃劑通過高速混合機(jī)進(jìn)行物理共混，得到疏水性阻燃劑；
[0019]S3、將疏水性材料、疏水阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑、炭黑及其他助劑加入高混機(jī)中進(jìn)行物理共混，共混時(shí)間不低于IOmin ；
[0020]S4、將經(jīng)步驟S3混合均勻的物料投入密煉機(jī)，密煉時(shí)間為15_25min，密煉溫度為180-2000C，通過高溫剪切塑化使物料分散混合均勻；[0021]S5、將塑化均勻的物料通過錐雙喂料，分別經(jīng)雙螺桿、單螺桿擠出機(jī)于170_180°C下進(jìn)行擠出造粒，料粒通過冷卻塔冷卻至常溫，進(jìn)行真空封裝。
[0022]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化推廣生產(chǎn)，生產(chǎn)出的材料為低煙環(huán)保產(chǎn)品，不含鹵素、重金屬及其他環(huán)境有害的物質(zhì)，而且材料表面性能良好、絕緣性好、具有優(yōu)異的耐水性、耐酸堿腐蝕性、耐高低溫性；本發(fā)明的材料制備的光伏電纜，通過3MPa(相當(dāng)于河水深3-5米的壓力)耐水試驗(yàn)，絕緣電阻保留率在98%以上，通過溫度90°C、5%鹽水浸泡14天試驗(yàn)，電纜料的物理機(jī)械性能保留率達(dá)到80%以上，通過185°C、100小時(shí)快速老化試驗(yàn)，電纜料的物理機(jī)械性能保留率達(dá)到65%以上，外推延長使用壽命可達(dá)到25年。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的介紹。
[0024]無特殊說明，本發(fā)明所用到的各原料均為市購。
[0025]實(shí)施例1
[0026]三元乙丙橡膠32% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))、LLDPE7%、硅油8%、疏水改性劑0.5%，引發(fā)劑(DCP)0.2%依次加入密煉機(jī)，進(jìn)行有氧充油斷鏈動(dòng)態(tài)硫化，通過錐雙喂料，經(jīng)雙螺桿擠出造粒得到疏水改性料粒A。將氫氧化鋁(ATH) 40%、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA) 8%、疏水基硅烷偶聯(lián)劑
0.7%依次投入高速混合機(jī)中，進(jìn)行IOmin物理共混，得到混合分散均勻的疏水阻燃劑B。將疏水改性后的料粒A、抗氧劑(AO) 0.8%、炭黑(卡博特N220) 1.5%、硬脂酸鋅1%、EBS0.3%依次加入高混機(jī)中和疏水阻燃劑B —起進(jìn)行物理共混。將混合均勻的物料放入密煉機(jī)進(jìn)行高溫剪切共混使物料進(jìn)行塑化，物料通過錐雙喂料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，經(jīng)過冷卻塔(風(fēng)冷)降至常溫狀態(tài)，進(jìn)行密封真空包裝。
[0027]實(shí)施例2`[0028]聚丁二烯橡膠30% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))、MLLDPE9%、環(huán)烷油6%、疏水改性劑0.5%、引發(fā)劑(DCP) 0.2%依次加入密煉機(jī)，進(jìn)行有氧充油斷鏈動(dòng)態(tài)硫化，通過錐雙喂料，經(jīng)雙螺桿擠出造粒得到疏水改性料粒A。將氫氧化鋁(ATH)13%、氫氧化鎂(MH)27%、三聚氰胺氰尿酸鹽(MCA)10%、疏水基硅烷偶聯(lián)劑0.5%依次投入高速混合機(jī)中，進(jìn)行15min物理共混，得到混合分散均勻的疏水阻燃劑B。將疏水改性后的料粒A、抗氧劑(AO) 0.8%、炭黑(卡博特N550) 1.5%、硬脂酸鋅0.5%、EBS1%依次加入高混機(jī)中和疏水阻燃劑B —起進(jìn)行物理共混。將混合均勻的物料放入密煉機(jī)進(jìn)行高溫剪切共混使物料進(jìn)行塑化，物料通過錐雙喂料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)、單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，經(jīng)過冷卻塔(風(fēng)冷)降至常溫狀態(tài)，再進(jìn)行密封真空包裝。
[0029]性能測(cè)試
[0030]實(shí)施例1和實(shí)施例2得到的產(chǎn)品適用于制造低煙無鹵電纜料用于擠出光伏電纜絕緣層以及外被護(hù)套料，經(jīng)輻照交聯(lián)后從成品線纜上取樣測(cè)試其性能，測(cè)試結(jié)果見表1。
[0031]此低煙無鹵電纜料用于擠出光伏電纜絕緣層以及外被護(hù)套料，經(jīng)輻照交聯(lián)后從成品線纜上取樣測(cè)試其各項(xiàng)性能如下表所示:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，包括如下質(zhì)量百分比的組分:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述橡膠為聚丁二烯橡膠、硅橡膠、乙丙橡膠中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述乙丙橡膠為二元乙丙橡膠(EPR)，三元乙丙橡膠(EPDM)、改性乙丙橡膠系列中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述聚烯烴樹脂為聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烴彈性體中的一種或幾種的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述填充油為硅油或環(huán)烷油類橡膠填充油，所述環(huán)烷油類橡膠填充油為閃點(diǎn)200°C以上、粘度不低于1250mPa.S的長鏈飽和環(huán)烷油。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述無鹵阻燃劑由無機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑復(fù)配而成，所述無機(jī)阻燃劑選自:氫氧化鋁ATH、氫氧化鎂MH、高嶺土，有機(jī)阻燃劑選自磷氮系阻燃劑、膨脹性阻燃劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述疏水改性劑為疏水基硅烷偶聯(lián)劑或脂肪酸酯及其衍生物類改性劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述疏水改性劑為疏水基硅烷偶聯(lián)劑或脂肪酸酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于光伏電纜的低煙無鹵阻燃材料，其特征在于，所述抗氧劑由受阻酚AO與亞磷酸酯TNP復(fù)配而成；所述潤滑劑為硬脂酸鋅、硅酮粉、二甲基硅油、N, N-乙撐雙硬酯酰胺EBS中的一種或幾種；所述其他助劑包括加工助劑、引發(fā)劑、穩(wěn)定劑、著色劑中的一種或幾種。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的低煙無鹵阻燃材料的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: S1、將橡膠、聚烯烴樹脂、填充油、疏水劑和引發(fā)劑按照權(quán)利要求1的質(zhì)量百分比投入密煉機(jī)中進(jìn)行橡膠的有氧充油斷鏈，密煉時(shí)間為20-25min，密煉溫度為180-200°C，對(duì)飽和橡膠動(dòng)態(tài)硫化，然后通過雙螺桿擠出得到疏水性材料； S2、將疏水改性劑和無鹵阻燃劑通過高速混合機(jī)進(jìn)行物理共混，得到疏水性阻燃劑； S3、將疏水性材料、疏水阻燃劑、抗氧劑、潤滑劑、炭黑及其他助劑加入高混機(jī)中進(jìn)行物理共混，共混時(shí)間不低于IOmin ； S4、將經(jīng)步驟S3混合均勻的物料投入密煉機(jī)，密煉時(shí)間為15-25min，密煉溫度為180-200℃，通過高溫剪切塑化使物料分散混合均勻； S5、將塑化均勻的物料通過錐雙喂料，分別經(jīng)雙螺桿、單螺桿擠出機(jī)于170-180°C下進(jìn)行擠出造粒，料粒通過冷卻塔冷卻至常溫，進(jìn)行真空封裝。
【文檔編號(hào)】C08L23/08GK103881166SQ201410115003
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】肖興壯, 徐丹, 張海濤 申請(qǐng)人:蘇州紅麒麟塑膠有限公司