一种自修复光伏器件用电缆绝缘料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电气绝缘材料，尤其涉及一种自修复光伏器件用电缆绝缘料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着光伏技术的发展，对光伏器件用电缆的性能要求不断提高。传统的电缆材料如聚乙烯、聚氯乙烯(pvc)料、氟塑料、橡皮料、硅橡胶绝缘料等在长期使用中容易累积空间电荷，产生电树枝、水树枝等缺陷，导致电气性能下降，抗老化性能差，使用寿命短。因此，急需开发一种新型电缆用材料，以改善空间电荷累积问题并具备自修复能力。

2、为了解决上述问题，应当积极寻求一种新型的自修复光伏器件用电缆绝缘料。针对传统电缆在使用中累积空间电荷及自修复性能差等问题，研究者们努力寻找优良抑制空间电荷累积的新材料，致力于优化光伏器件用电缆的性能,从而提升其在实际应用中的抗老化性能和稳定性能。

3、对于现有公开的微胶囊技术，当材料损伤后，可在一定环境条件下，两种双层微胶囊的外层芯材首先相遇，即环氧树脂发生交联固化，填补电缆表面绝缘材料的微裂纹和微损伤完成损伤自修复过程，使材料恢复原有的状态。然而，微胶囊技术仍存在一些问题，微胶囊材料的自修复系统仍然会因为修复剂的耗尽而丧失修复能力，使得产品所需成本高昂，微胶囊材料的降解速度较慢，可能会导致长期在环境中存在，对生态系统造成潜在影响，存在环境污染和可持续性等问题。因此，开发一种稳定性强、具有自修复性能的光伏器件用电缆绝缘料，具有重要的实际意义和市场需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种自修复光伏器件用电缆绝缘料及其制备方法和应用，以改善空间电荷累积问题并具备自修复能力。

2、基于上述目的，本发明提供了一种自修复光伏器件用电缆绝缘料，包括如下重量份的组分：

3、聚乙烯50-55份、硫化剂35-40份、聚苯胺20-25份、二甲基甲酰胺15-20份、纳米二氧化硅10-15份、交联剂5-10份、抗氧化剂1-3份和吸收剂1-2份；其中，所述聚乙烯与硫化剂通过硫化反应得到硫化改性聚乙烯，所述硫化改性聚乙烯通过二硫键形成具有自修复能力的网络结构。

4、该材料采用硫化改性聚乙烯通过二硫键形成具有自修复能力的网络结构，与具有良好导电性的聚苯胺(pani)共混，形成可以抑制空间电荷积累的聚合物，加入填料纳米二氧化硅(sio2)，该材料具有良好的兼容性，提高电缆的电绝缘性，并且与硫化改性聚乙烯混用可进一步抑制空间电荷的积累，而且修复后的材料机械强度高，热稳定性好，有效改善了空间电荷累积问题并具备自修复能力。

5、优选的，所述硫化剂采用2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧基)己烷。

6、优选的，所述交联剂采用过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种。

7、优选的，所述抗氧化剂为二醇丁基酚、对苯二胺、丁基羟基茴香醚中的一种或几种。

8、优选的，所述吸收剂为苯三嗪类化合物或取代丙烯腈类化合物中的一种。

9、优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为30-40nm。纳米二氧化硅(sio2)的结构和表面特性能够增加电荷载流子的扩散速率，与具有良好导电性的聚苯胺(pani)结合能够促进电荷在材料内部的迁移和均匀分布，减少空间电荷的累积。

10、本发明还提供所述自修复光伏器件用电缆绝缘料的制备方法，包括如下步骤：

11、步骤一、按配方量将聚乙烯和硫化剂加入去离子水中，在90-100℃条件下磁力搅拌50-60min，经硫化反应得到硫化改性聚乙烯；

12、步骤二、按配方量将聚苯胺与二甲基甲酰胺混合，在20-25℃条件下磁力搅拌10-20min，再加入步骤一得到的硫化改性聚乙烯，60-70℃条件下磁力搅拌20-30min，得到硫化改性聚乙烯与聚苯胺的聚合物；

13、步骤三、将步骤三得到的聚合物经超声分散后，加入交联剂，经交联反应后得到网状结构的交联聚合物；

14、步骤四、将步骤三得到的交联聚合物加入到二甲基甲酰胺中，在50-60℃条件下搅拌溶解，之后按配方量加入抗氧化剂和吸收剂，经超声处理使抗氧化剂、吸收剂与交联聚合物充分结合；其中，步骤二中所用二甲基甲酰胺与步骤四所用二甲基甲酰胺的量相等；

15、步骤五、将预处理后的纳米二氧化硅分散到步骤四得到的溶液中，经70-75℃超声处理、冷却至室温、干燥后，制得自修复光伏器件用电缆绝缘料。

16、优选的，步骤三所述交联反应是控制加热温度为70-80℃,搅拌20-25min，之后室温冷却固化。

17、优选的，步骤四所述50-60℃条件下搅拌溶解的时间为10-20min，超声处理的超声波频率50-60khz，超声处理20-25min。

18、优选的，步骤五所述超声处理的超声波频率为70-75khz，超声处理30-35min，干燥的温度为50-70℃，干燥时间10-13h。

19、本发明还提供所述自修复光伏器件用电缆绝缘料在电缆护套中的应用。

20、本发明的有益效果：本发明使用硫化改性聚乙烯与聚苯胺的聚合物为基料，实现了抑制空间电荷积累和自修复的双重特性，通过使用交联剂，实现了基于二硫键的三维网状结构，而进一步实现自修复能力，同时引入高兼容性的纳米二氧化硅填料，该材料具有良好的兼容性，并且与硫化改性聚乙烯混用可进一步抑制空间电荷的积累，使材料融合更适应，并提高电缆的电绝缘性、热稳定性等。

1.一种自修复光伏器件用电缆绝缘料，其特征在于，包括如下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述自修复光伏器件用电缆绝缘料，其特征在于，所述交联剂采用过氧化二苯甲酰、过氧化二异丙苯、三乙氧基硅烷或乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述自修复光伏器件用电缆绝缘料，其特征在于，所述抗氧化剂为二醇丁基酚、对苯二胺、丁基羟基茴香醚中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述自修复光伏器件用电缆绝缘料，其特征在于，所述吸收剂为苯三嗪类化合物或取代丙烯腈类化合物中的一种。

5.根据权利要求1所述自修复光伏器件用电缆绝缘料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为30-40nm。

6.根据权利要求1-5任一项所述自修复光伏器件用电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述自修复光伏器件用电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤三所述交联反应是控制加热温度为70-80℃,搅拌20-25min，之后室温冷却固化。

8.根据权利要求6所述自修复光伏器件用电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤四所述50-60℃条件下搅拌溶解的时间为10-20min，超声处理的超声波频率50-60khz，超声处理20-25min。

9.根据权利要求6所述自修复光伏器件用电缆绝缘料的制备方法，其特征在于，步骤五所述超声处理的超声波频率为70-75khz，超声处理30-35min，干燥的温度为50-70℃，干燥时间10-13h。

10.权利要求1-5任一项所述自修复光伏器件用电缆绝缘料在电缆护套中的应用。