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光伏电缆的产品解决方案

发布时间：2024-02-26

自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料

一

前言

随着碳达峰与碳中和目标的有序推进，我国风电、太阳能发电等新能源发展势头强劲。据国家能源局数据显示：截至2023年底，全国累计太阳能发电装机容量约6.1亿千瓦，同比增长55.2%，光伏发电已成为我国新增电源装机和新增发电量的主体。

受益于光伏组件的高景气蓬勃发展，其重要组成部分之一的“光伏电缆”也将得到持续增长。目前，中国的光伏线缆产能在全球占比高达70%以上，从这个体量而言，中国光伏线缆的开发生产以及品质提升具有重大的意义。

针对高端应用领域，万马高分子不断加大研发投入，积极创新，成功研发出自然交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料，并通过全球首批硅烷交联光伏电缆材料2pfg1169、EN50618、IEC62930三认证。

二

光伏电缆相关标准

目前国际上光伏电缆标准主要有四类，分别为EN50618、IEC62930、2Pfg1169、UL4703，标准性能对比如表1所示。

表1: 国际光伏电缆标准对比

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由标准对比可以看出，四类标准的主要区别为：除UL4703外，其他标准均要求为无卤材料。

目前我司自交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料（绝缘：101H；护套：WM-Z125PA) 覆盖了光伏电缆无卤材料的三类标准，并成功通过全球首批硅烷交联光伏电缆材料2pfg1169、EN50618、IEC62930三认证。

三

自然交联与传统辐照交联工艺的优劣势比较

1、自然交联与辐照交联机理分析

低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料应用于光伏电缆的交联方式主要分为两类：辐照交联型及硅烷交联型。两类交联方式机理存在较为明显的差异。

辐照交联是指在常温常压下电子加速器电子枪发射出的高能量电子，轰击低烟无卤阻燃材料的高分子产生游离基，后游离基相互作用再发生交联反应，使得高分子聚合物由原来的线型结构变为空间网状结构，将C—C键直接连接起来。

从辐照交联机理上来看，电子加速辐照既可以让有机高分子交联，也可以使其降解，同时外加能量会消耗材料中的抗氧剂等小分子物质，导致材料辐照前后老化性能变差、颜色变化，对材料有一定的破坏（对材料的破坏无法定量）。

硅烷交联是指接枝过程中聚合物在过氧化物引发剂的自由基作用下，失去叔碳原子上的 H 原子产生自由基，该自由基与乙烯基硅烷的- CH = CH2 基反应，生成含有三氧基硅酯基的接枝聚合物。

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接枝聚合物在水的作用下发生水解生成硅醇，- OH与邻近的 Si - O - H 基团缩合形成 Si- O - Si 键，从而使聚合物大分子间产生交联。

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硅烷交联是先将硅烷同树脂结合，然后用水使硅烷中的烷氧基水解生成硅醇，硅醇之间再脱水缩合形成Si-O-Si键而达到交联目的，这一过程对有机高分子的结构破坏很小，属于分子间化学反应，不消耗体系内的抗氧剂等小分子物质。

2、自然交联与辐照交联性能对比

1）老化实验后性能对比

为对比两种交联方式的不同，我们进行多次实验，其中辐照交联产品基于同一配方体系，分别增添0.3%抗氧剂、0.5%抗氧剂以及无抗氧剂三组配方，制成规格为WDZB-BYJ(F)-105 2.5的布电线。自然交联产品制成1×4mm2光伏电缆。按照莱茵集团提供的三个检测温度模拟EN50618、IEC62930、2pfg1169对护套25年长寿命老化检测标准，实验结果如下表：

表2、辐照交联低烟无卤老化性能对比

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表3、自然交联低烟无卤老化性能

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由上述实验数据可以看出，由辐照交联聚烯烃制备的线缆，经一次或多次辐照后，材料消耗一定量的抗氧剂，材料抗老化性能急剧下降，充分验证辐照交联消耗材料中抗氧剂等小分子物质这一机理；而由自然交联聚烯烃的电缆，断裂伸长率均大于50%，能够达到光伏电缆的标准要求，进一步验证了自交联低烟无卤阻燃聚烯烃电缆料具有优异的耐长期老化性能。

2）老化实验后外观对比

将分别由辐照交联聚烯烃电缆料与自然交联聚烯烃电缆料制备的线缆分别进行老化实验，并观察其外观。