一种高刚度PE光伏电缆材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及电缆材料领域，具体涉及一种高刚度PE光伏电缆材料及其制备方法，用于解决现有的PE光伏电缆材料的刚度不佳的问题；该制备方法首先将碳纤维用无水乙醇、丙酮洗涤，去除表面上浆剂以及杂质，之后利用包覆料将清洗碳纤维进行包覆，形成内部为碳纤维外部为包覆料的包覆碳纤维，之后将包覆碳纤维加入至高密度聚乙稀制备得到光伏电缆材料，碳纤维最大的特点是比强度和比刚度高，碳纤维的密度不及钢的1/4，但强度可数倍于钢铁材料，因此，包覆碳纤维能够赋予光伏电缆材料高刚度，使得由该光伏电缆材料制备的光伏电缆不易被破坏，从而能够保证光伏电缆的安全，延长光伏电缆的使用寿命。命。

【技术实现步骤摘要】
一种高刚度PE光伏电缆材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电缆材料领域，具体涉及一种高刚度PE光伏电缆材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光伏发电是一种新型的绿色能源获得途径，具有无污染、可持续、简单易得的特点。光伏发电系统用电缆是光伏发电系统中的能量传输元件，在光伏发电组件中起着至关重要的作用。
[0003]HDPE具有很好的电性能，特别是绝缘介电强度高，使其很适用于光伏电缆，HDPE具有较好的抗冲击性，在常温甚至在
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40℃低温度下均如此，但与工程塑料制品相比，HDPE制品受强度不够高、硬度低、环境应力开裂能差等限制，使得光伏电缆在环境条件恶劣的户外铺设时，电缆有可能承受各种外力的冲击，如果电缆护套刚度不够，电缆绝缘层将会受到损坏，进而导致无法为内部的导线进行保护，不仅使得光伏电缆的使用寿命大幅度缩短，还易于出现安全隐患。
[0004]如何改善现有的PE光伏电缆材料的刚度不佳是本专利技术的关键，因此，亟需一种光伏电缆用高强度PE材料及其制备方法来解决以上问题。

技术实现思路

[0005]为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高刚度PE光伏电缆材料及其制备方法：通过将碳纤维加入至无水乙醇、丙酮中搅拌反应，得到清洗碳纤维，将清洗碳纤维加入至包覆料中搅拌反应，得到包覆碳纤维，将高密度聚乙稀、包覆碳纤维、硅烷偶联剂KH
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560、硬脂酸钙、抗氧剂1076以及紫外线吸收剂UV
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531加入至混合机中，混合均匀后经过挤出机中挤出造粒，之后将粒料烘干，得到该高刚度PE光伏电缆材料，解决了现有的PE光伏电缆材料的刚度不佳的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种高刚度PE光伏电缆材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：按照重量份称取高密度聚乙稀80
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100份、包覆碳纤维1
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25份、硅烷偶联剂KH
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560 4
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8份、硬脂酸钙8
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15份、抗氧剂1076 2.5
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5.5份以及紫外线吸收剂UV
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531 1.4
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2.8份，备用；
[0009]步骤二：将高密度聚乙稀、包覆碳纤维、硅烷偶联剂KH
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560、硬脂酸钙、抗氧剂1076以及紫外线吸收剂UV
‑
531加入至混合机中，混合均匀后经过挤出机中挤出造粒，之后将粒料烘干，得到该高刚度PE光伏电缆材料。
[0010]作为本专利技术进一步的方案：所述包覆碳纤维由以下步骤制备得到：
[0011]步骤S1：将碳纤维、无水乙醇、丙酮加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为85
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90℃，搅拌速率为300
‑
400r/mi n的条件下搅拌反应20
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30h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2
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3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60
‑
65℃的条件下干燥20
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30h，得到清洗碳纤维；
[0012]步骤S2：将包覆料、N，N
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二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计以及导气管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25
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30℃，搅拌速率为300
‑
400r/mi n的条件下搅拌反应30
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40mi n，之后加入清洗碳纤维并升温至75
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80℃的条件下继续搅拌反应5
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6h，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤饼冷却至室温，之后用蒸馏水洗涤2
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3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60
‑
65℃的条件下干燥2
‑
3h，得到包覆碳纤维。
[0013]作为本专利技术进一步的方案：步骤S1中的所述碳纤维、无水乙醇、丙酮的用量比为1g：8
‑
10mL：8
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10mL。
[0014]作为本专利技术进一步的方案：步骤S2中的所述包覆料、N，N
‑
二甲基甲酰胺以及清洗碳纤维的用量比为0.5
‑
2.5g：50
‑
60mL：1g。
[0015]作为本专利技术进一步的方案：所述包覆料由以下步骤制备得到：
[0016]步骤A1：将2
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甲基萘、氢溴酸以及无水甲醇加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为0
‑
5℃，搅拌速率为300
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400r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入双氧水，控制滴加速率为1
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2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应10
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15h，之后加入氢氧化钠溶液，反应结束后将反应产物旋转蒸发去除溶剂，之后收集温度为136
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138℃，压力为2.9
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2.95kPa的馏分得到中间体1；
[0017]反应过程如下：
[0018][0019]步骤A2：将咔唑、N，N
‑
二甲基甲酰胺加入至安装有搅拌器、温度计以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为25
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30℃，搅拌速率为300
‑
400r/mi n的条件下边搅拌边逐滴加入N
‑
溴代丁二酰亚胺溶液，控制滴加速率为1
‑
2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应6
‑
8h，反应结束后将反应产物加入至冰水中，之后用氯仿萃取2
‑
3次，之后合并萃取液，将萃取液用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
[0020]反应过程如下：
[0021][0022]步骤A3：将中间体2、4
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甲氧基苯硼酸、四(三苯基膦)钯、碳酸钾溶液以及二氧六环加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及回流冷凝管的三口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为300
‑
400r/mi n的条件下搅拌反应20
‑
30mi n，之后升温至回流的条件下继续搅拌反应10
‑
15h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后加入至冰水中，之后用乙酸乙酯萃取2
‑
3次，之后合并萃取液，将萃取液用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
[0023]反应过程如下：
[0024][0025]步骤A4：将中间体1、中间体3、氢氧化钠、四丁基溴化铵以及四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为25
‑
30℃，搅拌速率为300本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高刚度PE光伏电缆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照重量份称取高密度聚乙稀80
‑
100份、包覆碳纤维1
‑
25份、硅烷偶联剂KH
‑
560 4
‑
8份、硬脂酸钙8
‑
15份、抗氧剂1076 2.5
‑
5.5份以及紫外线吸收剂UV
‑
531 1.4
‑
2.8份，备用；步骤二：将高密度聚乙稀、包覆碳纤维、硅烷偶联剂KH
‑
560、硬脂酸钙、抗氧剂1076以及紫外线吸收剂UV
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531加入至混合机中，混合均匀后经过挤出机中挤出造粒，之后将粒料烘干，得到该高刚度PE光伏电缆材料；所述包覆碳纤维由以下步骤制备得到：步骤S1：将碳纤维、无水乙醇、丙酮加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到清洗碳纤维；步骤S2：将包覆料、N，N
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二甲基甲酰胺加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后加入清洗碳纤维继续搅拌反应，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤饼冷却，之后洗涤、干燥，得到包覆碳纤维。2.根据权利要求1所述的一种高刚度PE光伏电缆材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中的所述碳纤维、无水乙醇、丙酮的用量比为1g：8
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10mL：8
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10mL；步骤S2中的所述包覆料、N，N
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二甲基甲酰胺以及清洗碳纤维的用量比为0.5
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2.5g：50
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60mL：1g。3.根据权利要求1所述的一种高刚度PE光伏电缆材料的制备方法，其特征在于，所述包覆料由以下步骤制备得到：步骤A1：将2
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甲基萘、氢溴酸以及无水甲醇加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入双氧水，滴加完毕后继续搅拌反应，之后加入氢氧化钠溶液，反应结束后将反应产物旋转蒸发，之后收集馏分，得到中间体1；步骤A2：将咔唑、N，N
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二甲基甲酰胺加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入N
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溴代丁二酰亚胺溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物加入至冰水中，之后萃取，将萃取液干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体2；步骤A3：将中间体2、4
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甲氧基苯硼酸、四(三苯基膦)钯、碳酸钾溶液以及二氧六环加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后加入至冰水中，之后萃取，将萃取液干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体3；步骤A4：将中间体1、中间体3、氢氧化钠、四丁基溴化铵以及四氢呋喃加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却，之后加入至冰水中，之后萃取，将萃取液干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体4；步骤A5：将中间体4、二氯甲烷加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后边搅拌边逐滴加入三溴化硼，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物加入至冰水中，之后萃取，将萃取液干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体5；步骤A6：将中间体5、4，4'
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【专利技术属性】
技术研发人员：仲月，翟立锋，王怡瑶，吕志亮，李帅，
申请(专利权)人：双登电缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：