长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料及制备方法，属于电线电缆料领域。

背景技术

储能是指通过介质或设备将能量存储起来，需要时再释放出来的过程。在发电方面，储能可用于解决因风光发电的间歇性和波动性导致的电网不稳定以及弃风弃电问题。2020年国民经济和社会发展计划的主要任务中明确指出支持储能产业发展。储能电缆在整个储能产业链中起到信号和数据传输以及电力供应的作用，介于其使用环境，储能电缆需具备耐酸碱、耐盐雾、耐紫外光、长期使用寿命、低烟无卤、阻燃及良好的柔软度等性能。

对于发电企业而言，光伏一般设定寿命20年，但由于弃光问题，成本回收无望，电站已建，投资已入，选择撤退等同于打水漂，而加储能则可以盘活，项目成本回收期虽延后，但总成本回收甚至盈利有望，满足了光伏企业的诉求。并且，光伏本身发电具有波动性，储能可以使光伏发电连续性问题得到解决，保证太阳能的最大化利用率。目前光伏+储能的商业模式顺应市场的发展需求，因此，开发出一种长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料很有必要。

发明内容

本发明提供一种长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料，其耐酸、耐碱性好，柔软度高，阻燃性能好且使用寿命长。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料，其原料包括如下成分：

其中，无机填料为勃姆石和氢氧化镁的混合物，勃姆石的粒径为0.5～1.2μm，氢氧化镁的粒径为1.5μm～2.0μm；所述份数为重量份数。

乙烯-乙酸乙烯酯共聚物简称EVM，茂金属线性低密度聚乙烯简称为M-LLDPE。

申请人经研究发现，在聚烯烃电缆料配方体系中，EVM和极少量的碳纳米管复配使用时可以产生明显的协同阻燃效应，采用两步法生产时，协同阻燃效应更加明显。这是因为采用两步法生产时，碳纳米管能与聚烯烃树脂之间形成剥离态结构，燃烧时能形成较厚较致密的炭层，阻碍易燃物蔓延和氧气进入；茂金属线性低密度聚乙烯因其分子量分布较窄的特性，比其它线性低密度聚乙烯具有更好的力学性能和耐酸碱性能；硫酯类抗氧剂与受阻酚类抗氧剂及受阻胺类抗氧剂复配使用具有突出的耐高温老化性能，延长电缆的使用寿命。

乙烯—乙酸乙烯酯共聚物中乙酸乙烯酯的质量含量为50％～90％。乙烯-辛烯共聚物的熔融指数为5～10g/10min。茂金属线性低密度聚乙烯的熔融指数为0.5～5g/10min。

为了进一步兼顾长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料的低温柔软性和耐酸碱性，优选EVM中VA的含量为90％，EVM与乙烯-辛烯共聚物及M-LLDPE的比例为2：1：1。

勃姆石与氢氧化镁4：1～1：1的混合物。为了进一步确保长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料的阻燃性能，优选，勃姆石与氢氧化镁比例为2：1，其中勃姆石粒径为0.5μm，氢氧化镁粒径为1.5μm。

为了进一步确保长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料的阻燃性能，优选，碳纳米管为多壁碳纳米管。碳纳米管的碳管长度为3～15μm，碳管直径为15～30nm。

相容剂为马来酸酐接枝乙烯—辛烯共聚物或马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯中的至少一种。为了进一步兼顾长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料的力学性能和低温柔软性能，优选，马来酸酐接枝乙烯—辛烯共聚物与马来酸酐接枝茂金属线性低密度聚乙烯比例为1：1。

润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、油酰胺、硅酮母粒、硬脂酸锌或聚乙烯蜡中的至少一种。

抗氧剂为硫酯类、受阻酚类、亚磷酸酯类或受阻胺类抗氧剂中的一种或几种混合物。为了进一步确保长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料的使用寿命，优选，硫酯类抗氧剂与受阻酚类抗氧剂及受阻胺类抗氧剂的比例为4：1：1。

促交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中的一种。

上述长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料，电缆料分两步进行制备。第一步将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与碳纳米管经双螺杆挤出造粒，制备半成品；第二步将乙烯-辛烯共聚物、茂金属线性低密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、无机填料与促交联剂依次加入捏炼机捏炼，然后经双阶机组挤出造粒；其中，捏炼机出料温度为160℃～170℃，捏炼时间为20min，捏炼过程中上顶栓每3min抬起一次，确保物料混合均匀；双阶机组中双螺杆和单螺杆温度设定范围均为110℃～135℃。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料满足CQC1143标准要求，材料具有优良的耐酸碱性、阻燃性能，且柔软性高、使用寿命长，利于电缆加工电缆及敷设。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1～5长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料原料组分如表1所示：

表1实施例1～5长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料组分

表1中：

EVM500和EVM900生产厂商均为阿朗新科；

乙烯-辛烯共聚物8003和8200生产厂商为陶氏杜邦；

SP0540生产厂商为三井化学有限公司；

3518生产厂商为埃克森美孚；

相容剂9967和JCP1000为上海久聚生产；

勃姆石为安徽壹石通材料科技股份有限公司的BG-601；

氢氧化镁为江苏艾特克材料科技有限公司的10FG；

碳纳米管为阿科玛的C100；

润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺和聚乙烯蜡的1：1的混合物；

硫酯和受阻酚类抗氧剂由台湾双键化工股份有限公司提供，

亚磷酸酯和受阻胺类抗氧剂由天津利安隆新材料科技股份有限公司提供；

促交联剂由杭州科利化工股份有限公司提供，为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；

各实施例中，长寿命柔软型储能电缆用低烟无卤聚烯烃护套料的制备方法为：按表1的配比准确称量，第一步将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物与碳纳米管经双螺杆挤出造粒，制备半成品；第二步将乙烯-辛烯共聚物、茂金属线性低密度聚乙烯、相容剂、润滑剂、抗氧剂、无机填料与促交联剂依次加入捏炼机捏炼，然后经双阶机组挤出造粒；其中，捏炼机出料温度为160℃～170℃，捏炼时间为20min，捏炼过程中上顶栓每3min抬起一次，确保物料混合均匀；双阶机组中双螺杆和单螺杆温度设定范围均为110℃～135℃。

检测：将各实施例所得粒料在平板硫化机上经175℃*10min压片，压力为15Mpa，样片厚度1mm，在室温下放置16h后测试常规性能，具体见表2。

表2

对比实例1和实例2可以看出，EVM900比EVM500具有更柔软特性，这是因为EVM900具有更多的无定形态结构；对比实例2和实例3可以看出，M-LLDPE比超低密度聚乙烯具有更好的机械性能和更优的耐酸碱特性；对比实例1-5可以看出，当硫酯类抗氧剂和受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂比例为4：1：1时，电缆料的老化性能最好，具有更长的使用寿命；对比实施例1和实施例2-4可以看出，加入少量的碳纳米管可以使产品达到A类阻燃；对比实施例2和实施例3可以看出，当勃姆石和氢氧化镁比例为2：1时，产品可以达到A类成束燃烧，而比例为1：2时，只能达到B类成束燃烧。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项目技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。