一种高绝缘光伏线缆料及其制备方法与流程

本发明涉及线缆，尤其涉及一种高绝缘光伏线缆料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来光伏发电技术得到了快速发展，对高性能光伏电缆的需求量也越来越高。光伏电缆主要由绝缘料、护套料等组成，其中护套料对电缆性能和使用寿命有很大影响，因此要求光伏电缆的护套料具有良好的力学性能，并且具有一定的抗紫外、绝缘、耐腐蚀、阻燃等性能。

2、目前的光伏电缆护套料主要由聚乙烯、聚氯乙烯、橡胶等材料制成。其中三元乙丙橡胶、硅橡胶等有着很好的化学稳定性、耐腐蚀性、耐高温和力学性能，在电缆护套料方面有广泛的应用。然而硅橡胶等材料存在抗紫外老化性能不佳，容易燃烧等问题；这就限制了橡胶材料在电缆料中的大规模应用。因此需要提高橡胶材料的抗紫外性、绝缘、阻燃等性能，拓展其在光伏电缆护套料领域中的实际应用。

技术实现思路

1、本发明解决的硅橡胶光伏线缆料绝缘性能不佳，抗紫外老化性能不好的问题。

2、本发明的技术方案为：本发明的技术方案为：一种高绝缘光伏线缆料，包括如下重量份数的组分，100份甲基乙烯基硅橡胶、15-40份聚磷酸铵、0.4-1.5份端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂、1-6份kh560-氮化硼、35-50份白炭黑、1-1.6份防老剂、0.8-1.2份硫磺、1.6-2.2份过氧化二苯甲酰。

3、端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂的制备方法为：

4、步骤（1）、向四氢呋喃中加入4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-氧基)-2-羟基苯基苯甲酮、4-咪唑甲醛、n,n-二异丙基乙胺（dipea），20-40℃中搅拌反应1-3h，反应后将溶液浓缩，产物通过硅胶柱色谱分离纯化，以体积比乙酸乙酯:石油醚=1:5的溶液为洗脱剂，得到4-[4,6-二（4-咪唑甲醛）-1,3,5-三嗪-2-氧基]-2-羟基苯基苯甲酮。反应式为：

5、

6、步骤（2）、向乙醇、1,4-二氧六环任一种溶剂中加入重量份数为100份的4-[4,6-二（4-咪唑甲醛）-1,3,5-三嗪-2-氧基]-2-羟基苯基苯甲酮、52-55份1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，6-9份冰醋酸，在75-90℃中反应12-18h，然后补加3-4份1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷，继续反应2-3h，抽滤，乙醇洗涤滤饼并干燥，得到端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂。反应机理为：

7、

8、进一步的，步骤（1）中以重量份数计，4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-氧基)-2-羟基苯基苯甲酮的用量为100份、4-咪唑甲醛55-62份、n,n-二异丙基乙胺58-70份。

9、进一步的，步骤（2）中冰醋酸的质量分数≧98%。

10、进一步的，kh560-氮化硼的制备方法为：向异丙醇中加入纳米六方氮化硼，分散后加入kh560，加热并搅拌反应，抽滤，蒸馏水洗涤滤饼并干燥，得到kh560-氮化硼。

11、进一步的，高绝缘光伏线缆料的制备方法为：以重量份数计，将100份甲基乙烯基硅橡胶、15-40份聚磷酸铵、0.4-1.5份端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂、1-6份kh560-氮化硼、35-50份白炭黑、1-1.6份防老剂加入到捏合机中混合，然后将物料置于双辊开炼机进行一次混炼，再加入0.8-1.2份硫磺、1.6-2.2份过氧化二苯甲酰，进行二次混炼，最后将物料置于平板硫化机中进行一段硫化和二段硫化，得到高绝缘光伏线缆料。

12、进一步的，一次混炼的温度为50-60℃，时间为20-40min；二次混炼的温度为50-60℃，时间为15-30min。

13、进一步的，一段硫化的温度为165-175℃，压力为10-15mpa，时间为20-30min；二段硫化的温度为165-180℃，时间为2-3h。

14、本发明的技术效果：本发明利用4-[4,6-二（4-咪唑甲醛）-1,3,5-三嗪-2-氧基]-2-羟基苯基苯甲酮和1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷发生席夫碱聚合反应，得到新型的端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂。

15、本发明在硅橡胶光伏电缆料中加入了端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂和kh560-氮化硼，在混炼和硫化过程中，聚合物紫外吸收剂的端氨基可以与kh560-氮化硼的环氧基团发生反应，从而将有机硅聚合物分子链修饰到氮化硼表面，有机硅聚合物分子链与硅橡胶基体含有相同的有机硅结构单体，两者亲和性更好，进一步提高了氮化硼与硅橡胶基体之间的相容性，使氮化硼更加均匀的分散在硅橡胶光伏电缆料基体中，显著提高了电缆料的体积电阻率，绝缘性能更好。

16、本发明的端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂含有2-羟基二苯甲酮紫外吸收基团，可以很好的吸收紫外线，将光能转化为化学能，有效提高硅橡胶光伏电缆料的紫外光屏蔽率，使光伏电缆料具有更好的抗紫外老化性能。

17、本发明在硅橡胶光伏电缆料中加入了端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂和kh560-氮化硼，提高了氮化硼与硅橡胶基体之间的相容性，使氮化硼更加均匀的分散在硅橡胶光伏电缆料基体中，显著提高了拉伸强度。并且端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂含有三嗪和咪唑含氮杂环，以及阻燃性的硅元素，与聚磷酸铵形成氮硅-磷阻燃体系，并且与氮化硼起到协效阻燃的效果，提高了光伏电缆料的极限氧指数，阻燃性能更好。

技术特征：

1.一种高绝缘光伏线缆料，其特征在于，所述高绝缘光伏线缆料包括如下重量份数的组分，100份甲基乙烯基硅橡胶、15-40份聚磷酸铵、0.4-1.5份端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂、1-6份kh560-氮化硼、35-50份白炭黑、1-1.6份防老剂、0.8-1.2份硫磺、1.6-2.2份过氧化二苯甲酰；

2.根据权利要求1所述的高绝缘光伏线缆料，其特征在于，所述步骤（1）中以重量份数计，4-(4,6-二氯-1,3,5-三嗪-2-氧基)-2-羟基苯基苯甲酮的用量为100份、4-咪唑甲醛55-62份、n,n-二异丙基乙胺58-70份。

3.根据权利要求1所述的高绝缘光伏线缆料，其特征在于，所述步骤（1）中反应在20-40℃中搅拌1-3h。

4.根据权利要求1所述的高绝缘光伏线缆料，其特征在于，所述步骤（2）中溶剂为乙醇、1,4-二氧六环中的任一种。

5.根据权利要求1所述的高绝缘光伏线缆料，其特征在于，所述步骤（2）中冰醋酸的质量分数≧98%。

6.根据权利要求1所述的高绝缘光伏线缆料，其特征在于，所述kh560-氮化硼的制备方法为：向异丙醇中加入纳米六方氮化硼，分散后加入kh560，加热并搅拌反应，抽滤，蒸馏水洗涤滤饼并干燥，得到kh560-氮化硼。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的高绝缘光伏线缆料的制备方法，其特征在于，以重量份数计，将100份甲基乙烯基硅橡胶、15-40份聚磷酸铵、0.4-1.5份端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂、1-6份kh560-氮化硼、35-50份白炭黑、1-1.6份防老剂加入到捏合机中混合，然后将物料置于双辊开炼机进行一次混炼，再加入0.8-1.2份硫磺、1.6-2.2份过氧化二苯甲酰，进行二次混炼，最后将物料置于平板硫化机中进行一段硫化和二段硫化，得到高绝缘光伏线缆料。

8.根据权利要求7所述的高绝缘光伏线缆料的制备方法，其特征在于，一次混炼的温度为50-60℃，时间为20-40min；二次混炼的温度为50-60℃，时间为15-30min。

9.根据权利要求7所述的高绝缘光伏线缆料的制备方法，其特征在于，一段硫化的温度为165-175℃，压力为10-15mpa，时间为20-30min；二段硫化的温度为165-180℃，时间为2-3h。

技术总结
本发明公开了一种高绝缘光伏线缆料及其制备方法，包括如下重量份数的组分，100份甲基乙烯基硅橡胶、15‑40份聚磷酸铵、0.4‑1.5份端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂、1‑6份KH560‑氮化硼、0.8‑1.2份硫磺、1.6‑2.2份过氧化二苯甲酰；本发明的端氨基有机硅聚合物紫外吸收剂含有2‑羟基二苯甲酮紫外吸收基团，可以很好的吸收紫外线，将光能转化为化学能，提高硅橡胶光伏电缆料的紫外光屏蔽率。使光伏电缆料具有更好的抗紫外老化性能。同时提高了氮化硼与硅橡胶基体之间的相容性，使氮化硼更加均匀的分散在硅橡胶光伏电缆料基体中，同时提高了电缆料的拉伸强度和阻燃性能。

技术研发人员：方涌东
受保护的技术使用者：广东胜宇电缆实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29