CN107573578A - 一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，包括，原料配方总质量为100％，以质量百分比计，包括乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物20～30％、乙烯‑丙烯酸酯共聚物8～14％、9，10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物30～40％、1，3，5‑三烯丙基‑均三嗪‑2，4，6‑三酮10～20％、氢氧化铝2～15％、引发剂0.5～3％，抗氧助剂0.3～0.5％及癸二酸二辛酯0.5～1％。通过我方发明制得的耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，具有十分优秀的耐低温特性并且阻燃效果也十分突出。

Description

一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法

技术领域

本发明属于电缆料制备技术领域，具体涉及一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法。

背景技术

近年来，随着国家对环保与安全的重视，在一些大型建筑或公共场所，如大型商场、娱乐场所、地铁、车站、船舶、核电站等都要求采用低烟无卤阻燃电缆。这导致低烟无卤阻燃电缆料的需求在这几年快速地增长。据粗略统计，仅长三角地区2009年无卤阻燃电缆料的产量就达到了10万t左右，可见国内无卤阻燃电缆料从上世纪90年代末的兴起到如今的规模，增长速度是非常快的。

耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的开发中，传统物理共混方式无法彻底解决无机阻燃剂与高聚物树脂相容性的问题，导致高温时空气中产生的氧自由基比较容易与高聚物树脂中键能较低的基团反应，从而使材料发生老化或者降解。所以如何将阻燃剂与高聚物反应，形成完整的分子链，此为最重要的技术关键。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的技术空白，提出了本发明。

因此，本发明的目的是解决现有技术中的不足，提供一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，包括，原料配方总质量为100％，以质量百分比计，包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20～30％、乙烯-丙烯酸酯共聚物8～14％、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物30～40％、1，3，5-三烯丙基-均三嗪-2，4，6-三酮10～20％、氢氧化铝2～15％、引发剂0.5～3％，抗氧助剂0.3～0.5％及癸二酸二辛酯0.5～1％；将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、1，3，5-三烯丙基-均三嗪-2，4，6-三酮以及所述原料配方中引发剂质量的40～60％投入反应釜中，静置到室温，去杂研磨成粉体阻燃剂；将得到的粉体阻燃剂与乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢氧化铝、余下引发剂在密炼机中混炼，形成胶状物；将胶状物投入到单螺杆挤出机中挤出，风冷，进电线电缆挤线机挤出，包覆在导体线芯上，再进行辐照加工，辐照后热延伸15％～30％。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季-戊四醇酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼与N,N”'-1,2-乙二基二[N-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N,N”-二丁基-N,N”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺按质量比1:1:1共同混合制得。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述将胶状物投入到单螺杆挤出机中挤出，其中，所述单螺杆挤出机温度参数为，第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述进电线电缆挤线机挤出，其中，所述电线电缆挤线机温度参数为一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述引发剂包括过氧化二异丙苯。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述去杂研磨成粉体阻燃剂，其中，所述粉体阻燃剂其粒径规格为D₅₀8～12μm。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述投入反应釜，其中，反应釜的温度为170℃～185℃，压力为1atm，搅拌桨转速为100～150rpm，反应时间为10～15min

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为2.0～8.0g/10min。

作为本发明所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法的一种优选方案，其中：所述在密炼机中混炼，其密炼温度为155～165℃。

本发明所具有的有益效果：

通过我方发明制得的耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，具有十分优秀的耐低温特性并且阻燃效果也十分突出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为实施例1～3中涉及到的结构功能图；

图2为实施例1～3中涉及到的整体结构正面示意图；

图3为实施例1～3中涉及到的驱动组件100结构示意图；

图4为实施例1～3中涉及到的进料系统200结构示意图；

图5为实施例1～3中涉及到的压塑系统500结构示意图；

图6为实施例2～3中涉及到的压塑系统500内部结构示意图；

图7为实施例2～3中涉及到的控温组件503结构示意图；

图8为实施例3中涉及到的风量控制装置509结构示意图；

图9为实施例3中涉及到的回弹组件509c结构示意图；

图10为实施例3中涉及到的控温组件503整体结构示意图；

图11为实施例3中涉及到的支撑架403整体结构示意图；

图12为实施例3中涉及到的第二底座402整体结构示意图；

图13为实施例3中涉及到的卡盘404结构示意图；

图14为实施例3中涉及到的限位组件405结构示意图；

图15为实施例3中涉及到的第二底座402结构示意图；

图16为实施例3中涉及到的旋钮件406结构示意图；

图17为实施例3中涉及到的卡盘404与限位组件405连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

以下实施例中TAIC为1，3，5-三烯丙基-均三嗪-2，4，6-三酮的缩写；

DOPO为9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物的缩写；

DCP为过氧化二异丙苯的缩写。

实施例1

一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物22％、乙烯-丙烯酸酯共聚物8％、DOPO 38％、TAIC17％、无机阻燃剂13％、引发剂0.7％、以及抗氧助剂0.3％、癸二酸二辛酯1％；各组分的质量百分比之和为100％。

其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为3.2g/10min，DOPO纯度97％，TAIC纯度96％，无机阻燃剂为氢氧化铝；引发剂为DCP，纯度为96.3％；抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼与N,N”'-1,2-乙二基二[N-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N,N”-二丁基-N,N”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺按质量比1:1:1共同混合制得。

制备上述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的方法，包括电缆料的制备工艺和电缆的挤出制作工艺，具体为：

电缆料的制备：

步骤一：将按质量百分比计量的TAIC，DOPO，引发剂0.4％投入反应釜中，设定反应釜温度165℃，压力1atm，保持搅拌桨转速120rpm，反应时间13min，然后静置到室温后，将产物经去杂、然后研磨成D50 10微米的粉体阻燃剂。

步骤二：按质量百分比称取各种组成组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、无机阻燃剂、癸二酸二辛酯、剩余引发剂0.3％、抗氧助剂以及步骤一制得的粉体阻燃剂投入到具有加压加热功能的密炼釜中，并设置加压5MPa，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物再将得到的混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，如图1所示，经过进料驱动组件202的辅助作用能够使得物料沿进料斗201快速下落，进入机筒501。同时，驱动组件100中的驱动电机101通过减速箱102和联轴器103的传动作用，带动机筒501内的螺杆502进行旋转。进入机筒501的物料在螺杆502的旋转推动作用下进行挤出。

本实施例中涉及单螺杆挤出机，其主体结构主要包括五个组成单元，分别为驱动系统100、进料系统200、控制系统300、支撑系统400和压塑系统500。

如图2～5所示，驱动系统100包括驱动电机101、减速箱102和联轴器103，三者依次进行连接，形成传动机构。进料系统200包括进料斗201和进料驱动组件202。控制系统300包括第一控制面板301和第二控制面板302，第一控制面板301主要控制驱动系统100以及进料系统200，第二控制面板302主要控制压塑系统500。支撑系统400包括第一底座401、第二底座402和支撑架403。压塑系统500包括机筒501、螺杆502、控温组件503、出风口504、成型模具505、出料口506，螺杆502设置于机筒501的内腔，控温组件503和出风口504设置于机筒501的两侧，成型模具505和出料口506设置于机筒501的端部。

进一步地，在驱动系统100中，驱动电机101的输出部分与减速箱102相连接，减速箱102与联轴器103相连接。驱动系统100的作用是给螺杆502提供所需的扭矩和转速，使得螺杆502在一定的转速范围内旋转工作，按生产工艺条件要求，保证螺杆502在一定的转矩作用下平稳地旋转，完成原料塑化及被推出机筒的输送工作。其中，减速箱102在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速箱102是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。在本实施例中，减速箱102有效提高了转动的扭矩，减少了能量的损耗。而联轴器103是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在使用该单螺杆挤出机的时候，所述压塑系统500的螺杆502通过联轴器103和减速箱102与驱动电机101相配合，驱动电机101带动减速箱102和联轴器103以及螺杆502进行运动，实现整个结构的传动机制。

在进料系统200中，包括进料斗201和进料驱动组件202，进料斗201与进料驱动组件202连接，进料斗201位于压塑系统500中机筒501的正上方，并与之相通。进料驱动组件202分为两部分，分别为外部的电机，以及进料斗201内的搅拌器，当使用时，向进料斗201内进行投料，同时电机带动搅拌机进行搅拌，驱动进料斗201中的物料快速落入机筒501内，提前一步对原料进行处理，有效的提高了工作效率。

控制系统300具有两个控制面板，分别为第一控制面板301和第二控制面板302。单螺杆挤出机设备中的控制系统主要用来实现挤出机生产工作过程中的螺杆转速、各部位加热温度和塑化料熔体压力等工艺参数的控制。目前挤出机的控制系统多采用仪表控制。在本实施例中，第一控制面板301主要控制驱动系统100以及进料系统200，第二控制面板302主要控制压塑系统500。具体的，第一控制面板301主要控制驱动电机101的转速，以及进料驱动组件202中电机的转速，如此便可控制螺杆502的转速以及进料斗201中搅拌器的搅拌速度。第一控制面板301设置于第一底座401的外侧边。第二控制面板302主要控制压塑系统500内各部位的温度、环境温度以及加料温度等，从而控制原料在挤出塑化时的工艺温度稳定在一定的范围内，以生产质量。其中，控温组件503也受其控制。第二控制面板302设置于第二底座402的外侧边。

支撑系统400具有三个支撑体，分别为第一底座401、第二底座402和支撑架403。具体的，其中第一底座401用于支撑驱动系统100，其上方安装有驱动电机101、减速箱102和联轴器103。第二底座402用于支撑支撑架403以及压塑系统500，第二底座402上面设置有支撑架403，支撑架403的下端与第二底座402的上表面相连接，压塑系统500的机筒501连同螺杆502设置于支撑架403的上表面。整个支撑系统400起到了固定单元部件，设置控制系统的作用。

压塑系统500中作为整个单螺杆挤出机装置的主体部分，其主要功能是把原料从这里经挤压、加热，由固态转变为塑化熔融态，然后从机筒501前端的分流板(也叫多孔板)等量、等压地均匀挤出，进入成型制品模具。其主要结构包括机筒501、螺杆502、控温组件503、出风口504、成型模具505、出料口506等一系列构件。螺杆502设置于机筒501的内腔，并贯穿始终。机筒501的上端与进料斗201相连接，并互相连通。物料从进料斗201投入，并进入机筒501之后，机筒501内转动的螺杆502将物料挤压、传输到端部。控温组件503设置于机筒501的外侧边，用于通入一定温度的气流以控制机筒501内部的环境温度，保证最内部在挤出过程中最大程度降低环境温度对螺杆挤出过程中各加工温区温度的影响。出风口504相对于控温组件503设置于机筒501的另一侧，用于排放通入机筒501的气流。成型模具505以及出料口506设置于压塑系统500的外端部，其中成型模具505用于为物料塑形。出料口506设置于成型模具505的外端下侧，用于输出成型物料。

在整个生产过程中，螺杆502和机筒501担负着物料的塑化和加压的任务。螺杆502是挤出机的关键部件，挤出机的挤出产量、熔体温度、熔体均匀性和功率消耗等主要取决于螺杆502结构。螺杆502的直径D是螺杆502的基本参数，挤出机的规格常以螺杆502直径来表示。螺杆502长径比L/D是螺杆502的重要参数。长径比大，塑化均匀，目前常用螺杆502的长径比多为25左右。

本实施例具体的工作原理为：整个挤出机装置设置于支撑系统400之上，控制系统300的两个控制面板分别控制着挤出机的机械运动和温度水平。当物料通过进料斗201进入机筒501后，被驱动系统100传动连接的螺杆502进行同步旋转，促使物料在机筒501内发生移动，物料在合适的环境温度中受到压力并获得热量发生形态变化，最后通过成型模具505成型后，由出料口506排出装置。

进一步的，在这一过程中，还包括其他辅助性的作用。物料投进料斗201后，在驱动组件202的作用下，能加快物料快速进入机筒501。驱动系统100中的驱动电机101、减速箱102和联轴器103形成传动将旋转传递到螺杆502。控温组件503维持了机筒501内、螺杆外的区域温度稳定(即机筒501内有两个区域，一个是机筒501内、螺杆外的外部区域；一个是螺杆所在的，包含各工作区的内部区域；内部区域与外部区域具有隔离层)，控温组件503维持了外部区域的温度稳定，而非替代加热器对内部区域中各工作区进行加热，极大程度降低了由于挤出机环境温度的不稳定对内部各工作区的温度造成的影响。

在生产加工的过程中需要保证机筒501最内部各工作区的温度以及环境温度处于合适的范围。而温度范围的控制主要由第二控制面板302来调节实施。通过第二控制面板302能够调节机筒501最内部各区温度，将其设置为第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃。第二控制面板302还能调节机筒501的环境温度。其中，机筒501内环境温度的调节主要通过控温组件503来实现。

得到挤出成型为粒型的电缆料；该粒型电缆料形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm，风冷后包装。

步骤三：将第二步所得材料在电线电缆挤线机生产线上，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上，再进行辐照加工，辐照后热延伸15％～30％。对本发明制得的耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆进行性能测试，测试结果见下表。

实施例2

一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物26.5％、乙烯-丙烯酸酯共聚物10％、DOPO 38％、TAIC20％、无机阻燃剂2％、引发剂2％、癸二酸二辛酯1％以及抗氧助剂0.5％。各组分的质量百分比之和为100％。

其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为3.2g/10min；DOPO纯度97％，TAIC纯度96％，无机阻燃剂为氢氧化铝；引发剂为DCP，纯度为96.3％；抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼与N,N”'-1,2-乙二基二[N-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N,N”-二丁基-N,N”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺按质量比1:1:1共同混合制得。

制备上述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的方法，包括电缆料的制备工艺和电缆的挤出制作工艺，具体为：

电缆料的制备：

步骤一：将按质量百分比计量的TAIC，DOPO，引发剂1.5％投入反应釜中，设定反应釜温度168℃，压力1atm，保持搅拌桨转速120rpm，反应时间15min，然后静置到室温后，将产物经去杂、然后研磨成D50 10微米的粉体阻燃剂。

步骤二：按质量百分比称取各种组成组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、无机阻燃剂、癸二酸二辛酯、剩余引发剂0.5％、抗氧助剂以及步骤一制得的粉体阻燃剂投入到具有加压加热功能的密炼釜中，并设置加压5MPa，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；再将得到的混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，将其设置为第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃。第二控制面板302还能调节机筒501的环境温度。其中，机筒501内环境温度的调节主要通过控温组件503来实现。

得到挤出成型为粒型的电缆料；该粒型电缆料形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm，风冷后包装。

本实施例不同于实施例1的是，根据物料在挤出机中的三种物理状态的变化过程以及对螺杆502各部位的工作要求，可以将螺杆502分成加料段，又称固体输送段；熔融段，又称压缩段；均化段，又称计量段。这就是通常我们所说的普通螺杆502，又称三段式螺杆502。本实施例所需解决的问题是：单螺杆挤出机在生产加工过程中，加料段、熔融段以及均化段这三个区域的工作状态。

在单螺杆挤出机的生产应用领域，普通的挤出理论是建立在输送、压缩和计量这三个基本职能的基础上的。因而一般而言，螺杆502包括加料段、熔融段和匀化段。加料段起固体输送作用，物料在加料段中呈未塑化的固态，由松散的颗粒逐渐变成压实的颗粒，并经摩擦产生热量；压缩段起物料熔融作用，物料在压缩段中逐渐由固态向黏流态转变，这一段中的搅拌、剪切、摩擦作用都比较复杂；匀化段的主要作用是将压缩段送来的熔融物料增大压力，进一步均匀塑化，并使其定压、定量地从机头挤出。

具体的，在螺杆502中，加料段(输送段)是自物料进入到物料开始呈现熔融状态之间的一段，是由加料区、固体输送区和过渡迟滞区组成。物料处在这一段是固态，到加料段末端，物料受热变软。加料段螺槽为等距等深，并且比较深。加料段的作用是使物料受热、受压并前移，即把从料斗进入机筒的原料输送到塑化段。所以加料段又称送料段或供料段。

物料由料斗进入螺杆502以后，在旋转的螺杆502作用下，通过机筒内壁和螺杆502表面的摩擦作用向前输送和压实，物料在加料段是呈固态向前输送的。通常情况下，在加料段的末端，由于机筒外部加热与摩擦热的作用，与机筒内壁相接触的物料已达到或接近黏流态并开始熔融，而出现一个过渡区，即迟滞区。严格来说，所谓迟滞区是指从固体输送区结束到熔池最初出现的这一区城。

熔融段(压缩段)是指螺杆502中部的一段，又称塑化段。这段是从物料开始熔融到物料完全熔融。在压缩段的螺槽为等距不等深且由深到浅。压缩段的作用是使物料熔融塑化，被压实并前移，同时也有排气的作用。

物料由加料段进入熔融段，随着物料的继续向前输送，由于螺杆502螺槽的逐渐变浅，以及过滤网、分流板和机头的阻碍作用，物料逐渐受到压力作用，并且被进一步压实。与此同时，物料受到来自机筒的外部加热和螺杆502与机筒的强烈搅拌、混合和剪切等作用，物料不断升温，熔融物料量不断增多而未熔融的物料量不断减少，到熔融段末端，物料全部或绝大部分熔融而转变为黏流态。

均化段(计量段)是螺杆502的最后一段，又叫计量段或挤出段。它的作用是使熔体进一步塑化均匀，使料流定温、定量、定压由机头流道均匀挤出，这段螺槽等距等深，且较浅。

在机筒501的外侧还设置有加热系统507和冷却系统508。其主要是指对压塑系统500中的机筒501、螺杆502等部件的加热和冷却。对这些部位的加热和冷却的目的，是为了控制原料在挤出塑化时的工艺温度在一定的范围内，保证原料的塑化质量，使物料制品的生产能正常稳定的进行，得到合格的的产品。

具体的，如图6所示，在机筒501的外侧还具有加热器507a、保温层507b以及安全防护罩507c等结构层。进一步，螺杆502设置于机筒501的内部。机筒501的内部的外部设置有三个加热器507a分别对应于螺杆502中加料段、熔融段和匀化段三个分段区域(当然在实际使用过程中，根据实际需求可以不局限于3个加热器507，可以根据多段式螺杆502的段数适当调整数量)。每个加热器507a均为环状，围绕机筒501的外围一圈，并紧密贴合。加热器507a主要由温控器和加热圈组成，可以对机筒501以及内部的螺杆502进行加热，各个区段可以调节不同的温度范围。加热器507a的外侧包裹一层保温层507b，能够有效地减少热量的损失，节约生产成本。而保温层507b的外侧还覆盖一层安全防护罩507c，对整个结构具有外部保护作用。

同时，在安全防护罩507c以及保温层507b所在的结构层对应于加料段的区域位置可以留空设置冷却系统508，其作用是对进料斗201处的机筒501部分进行冷却，防止原料过早融化，出现“架桥”现象，堵塞进料斗201。冷却系统508是一个套在机筒501上的冷却水套，具有进水口508a和出水口508b。冷却系统508内部空心，可容置水并可以流通。当冷水从进水口508a流入，充满冷却系统508内部空间，再从出水口508b流出后，可以吸收并带走机筒501内的热量。如此，冷却系统508的循环水流依次不断，可持续为该区域冷却降温，防止原料过早融化。较佳的，本实施例中的冷却系统508还可以采用如图9所示的结构，冷却系统508同样也是分布在保温层507b所在的结构层，整体结构为螺旋式流通通道，通道的截面为尺寸一定的矩形(实际尺寸可根据客观需求进行合理变动)。通道具有进水口508a和出水口508b，均位于压塑系统500的正下方。

步骤三：将第二步所得材料在电线电缆挤线机生产线上，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上，再进行辐照加工，辐照后热延伸15％～30％。本发明制得的耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆进行性能测试，测试结果见下表。

实施例3：

一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料，以质量百分比计，组成组分和各组分的含量为：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物27％、乙烯-丙烯酸酯共聚物13％、DOPO 34％、TAIC16％、无机阻燃剂7.5％、引发剂1.5％、癸二酸二辛酯0.5％以及抗氧助剂0.5％。各组分的质量百分比之和为100％。

其中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为3.2g/10min，熔融指数为3.0g/10min；DOPO纯度97％，TAIC纯度97％，无机阻燃剂为氢氧化铝；引发剂为DCP，纯度为96.3％；抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼与N,N”'-1,2-乙二基二[N-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N,N”-二丁基-N,N”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺按质量比1:1:1共同混合制得。

制备上述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的方法，包括电缆料的制备工艺和电缆的挤出制作工艺，具体为：

电缆料的制备：

步骤一：将按质量百分比计量的TAIC，DOPO，引发剂1.1％投入反应釜中，设定反应釜温度165℃，压力1atm，保持搅拌桨转速120rpm，反应时间11min，然后静置到室温后，将产物经去杂、然后研磨成D50 10微米的粉体阻燃剂。

步骤二：按质量百分比称取各种组成组分，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物、无机阻燃剂、剩余引发剂0.4％、癸二酸二辛酯、抗氧助剂以及步骤一制得的粉体阻燃剂投入到具有加压加热功能的密炼釜中，并设置加压5MPa，在密炼机中混炼至160℃，使各种组分混合均匀，形成混合软质胶状物；再将得到的混合软质胶状物投入到单螺杆中挤出，

本实施例中涉及单螺杆挤出机，其主体结构主要包括五个组成单元，分别为驱动系统100、进料系统200、控制系统300、支撑系统400和压塑系统500。

如图2～5所示，驱动系统100包括驱动电机101、减速箱102和联轴器103，三者依次进行连接，形成传动机构。进料系统200包括进料斗201和进料驱动组件202。控制系统300包括第一控制面板301和第二控制面板302，第一控制面板301主要控制驱动系统100以及进料系统200，第二控制面板302主要控制压塑系统500。支撑系统400包括第一底座401、第二底座402和支撑架403。压塑系统500包括机筒501、螺杆502、控温组件503、出风口504、成型模具505、出料口506，螺杆502设置于机筒501的内腔，控温组件503和出风口504设置于机筒501的两侧，成型模具505和出料口506设置于机筒501的端部。

进一步地，在驱动系统100中，驱动电机101的输出部分与减速箱102相连接，减速箱102与联轴器103相连接。驱动系统100的作用是给螺杆502提供所需的扭矩和转速，使得螺杆502在一定的转速范围内旋转工作，按生产工艺条件要求，保证螺杆502在一定的转矩作用下平稳地旋转，完成原料塑化及被推出机筒的输送工作。其中，减速箱102在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，减速箱102是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。在本实施例中，减速箱102有效提高了转动的扭矩，减少了能量的损耗。而联轴器103是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在使用该单螺杆挤出机的时候，所述压塑系统500的螺杆502通过联轴器103和减速箱102与驱动电机101相配合，驱动电机101带动减速箱102和联轴器103以及螺杆502进行运动，实现整个结构的传动机制。

在进料系统200中，包括进料斗201和进料驱动组件202，进料斗201与进料驱动组件202连接，进料斗201位于压塑系统500中机筒501的正上方，并与之相通。进料驱动组件202分为两部分，分别为外部的电机，以及进料斗201内的搅拌器，当使用时，向进料斗201内进行投料，同时电机带动搅拌机进行搅拌，驱动进料斗201中的物料快速落入机筒501内，提前一步对原料进行处理，有效的提高了工作效率。

控制系统300具有两个控制面板，分别为第一控制面板301和第二控制面板302。单螺杆挤出机设备中的控制系统主要用来实现挤出机生产工作过程中的螺杆转速、各部位加热温度和塑化料熔体压力等工艺参数的控制。目前挤出机的控制系统多采用仪表控制。在本实施例中，第一控制面板301主要控制驱动系统100以及进料系统200，第二控制面板302主要控制压塑系统500。具体的，第一控制面板301主要控制驱动电机101的转速，以及进料驱动组件202中电机的转速，如此便可控制螺杆502的转速以及进料斗201中搅拌器的搅拌速度。第一控制面板301设置于第一底座401的外侧边。第二控制面板302主要控制压塑系统500内各部位的温度、环境温度以及加料温度等，从而控制原料在挤出塑化时的工艺温度稳定在一定的范围内，以生产质量。其中，控温组件503也受其控制。第二控制面板302设置于第二底座402的外侧边。

支撑系统400具有三个支撑体，分别为第一底座401、第二底座402和支撑架403。具体的，其中第一底座401用于支撑驱动系统100，其上方安装有驱动电机101、减速箱102和联轴器103。第二底座402用于支撑支撑架403以及压塑系统500，第二底座402上面设置有支撑架403，支撑架403的下端与第二底座402的上表面相连接，压塑系统500的机筒501连同螺杆502设置于支撑架403的上表面。整个支撑系统400起到了固定单元部件，设置控制系统的作用。

压塑系统500中作为整个单螺杆挤出机装置的主体部分，其主要功能是把原料从这里经挤压、加热，由固态转变为塑化熔融态，然后从机筒501前端的分流板(也叫多孔板)等量、等压地均匀挤出，进入成型制品模具。其主要结构包括机筒501、螺杆502、控温组件503、出风口504、成型模具505、出料口506等一系列构件。螺杆502设置于机筒501的内腔，并贯穿始终。机筒501的上端与进料斗201相连接，并互相连通。物料从进料斗201投入，并进入机筒501之后，机筒501内转动的螺杆502将物料挤压、传输到端部。控温组件503设置于机筒501的外侧边，用于通入一定温度的气流以控制机筒501内部的环境温度，保证最内部在挤出过程中最大程度降低环境温度对螺杆挤出过程中各加工温区温度的影响。出风口504相对于控温组件503设置于机筒501的另一侧，用于排放通入机筒501的气流。成型模具505以及出料口506设置于压塑系统500的外端部，其中成型模具505用于为物料塑形。出料口506设置于成型模具505的外端下侧，用于输出成型物料。

在整个生产过程中，螺杆502和机筒501担负着物料的塑化和加压的任务。螺杆502是挤出机的关键部件，挤出机的挤出产量、熔体温度、熔体均匀性和功率消耗等主要取决于螺杆502结构。螺杆502的直径D是螺杆502的基本参数，挤出机的规格常以螺杆502直径来表示。螺杆502长径比L/D是螺杆502的重要参数。长径比大，塑化均匀，目前常用螺杆502的长径比多为25左右。

本实施例具体的工作原理为：整个挤出机装置设置于支撑系统400之上，控制系统300的两个控制面板分别控制着挤出机的机械运动和温度水平。当物料通过进料斗201进入机筒501后，被驱动系统100传动连接的螺杆502进行同步旋转，促使物料在机筒501内发生移动，物料在合适的环境温度中受到压力并获得热量发生形态变化，最后通过成型模具505成型后，由出料口506排出装置。

进一步的，在这一过程中，还包括其他辅助性的作用。物料投进料斗201后，在驱动组件202的作用下，能加快物料快速进入机筒501。驱动系统100中的驱动电机101、减速箱102和联轴器103形成传动将旋转传递到螺杆502。控温组件503维持了机筒501内、螺杆外的区域温度稳定(即机筒501内有两个区域，一个是机筒501内、螺杆外的外部区域；一个是螺杆所在的，包含各工作区的内部区域；内部区域与外部区域具有隔离层)，控温组件503维持了外部区域的温度稳定，而非替代加热器对内部区域中各工作区进行加热，极大程度降低了由于挤出机环境温度的不稳定对内部各工作区的温度造成的影响。

在生产加工的过程中需要保证机筒501最内部各工作区的温度以及环境温度处于合适的范围。而温度范围的控制主要由第二控制面板302来调节实施。通过第二控制面板302能够调节机筒501最内部各区温度，将其设置为第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃。第二控制面板302还能调节机筒501的环境温度。其中，机筒501内环境温度的调节主要通过控温组件503来实现。

得到挤出成型为粒型的电缆料；该粒型电缆料形状为圆柱状，长度为0.5cm，底面直径为0.2～0.3cm，风冷后包装。

本实施例不同于上述实施例的是，

控温组件503包括磁力圈503a，进风端503b，进风口503c。

本设备采用气流温度来控制内部的环境温度，即对内部环境通入所需温度的气流，从而实现持续控温。

本实施例具体的工作流程为：具有特定温度的气流从进风端503b进入装置，再通过进风口503c进入机筒501内，最后从出风口504排出。

如何实现控温组件503对气体流量的大小进行控制。因此，本实施例与上述实施例的不同之处在于：进风口503c处设置有风量控制装置509，其可以实现对通入机筒501内的气体流量进行限定。

如图8～10所示，在本实施例中，风量控制装置509包括第一配合件509a、第二配合件509b、回弹组件509c以及固定件509d。第一配合件509a与第二配合件509b穿插连接，第一配合件509a通过回弹组件509c被设置于固定件509d上，第二配合件509与固定件509d互相连接。

具体的，第一配合件509a起到推动第二配合件509b进行偏心转动的作用。第一配合件509a包括圆形磁块509a-1和联动杆509a-2，圆形磁块509a-1具有磁性，结构形状为圆形，中间位置具有一个圆孔。联动杆509a-2具有四根，联动杆509a-2的其中一端固定在圆形磁块509a-1上，另外一端在对应的一个平面上向外倾斜，该平面经过联动杆509a-2在圆形磁块509a-1上的接触点与圆心所连成的直线上，且该平面垂直于圆形磁块509a-1所在平面。四根联动杆509a-2均匀分布在圆形磁块509a-1的表面上，较佳的，四根联动杆509a-2的倾斜角度相同，互相呈中心对称，且四个接触点也同时分布在直径一定的圆周上。

第二配合件509b具有遮盖进风口503c，决定气体流量大小的作用。第二配合件509b为圆形轮廓，对应于联动杆509a-2也同样具有四个，且四个形状结构相同。其通过转轴509b-1与固定件509d偏心连接，并可以绕着转轴509b-1进行偏心旋转。第二配合件509b在转轴509b-1所在直径的另一侧上具有孔洞509b-2，四根联动杆509a-2的外端分别对应伸入到第二配合件509b的四个孔洞509b-2内，形成联动。

回弹组件509c具有将第一配合件509a和第二配合件509b进行回弹归位的作用。回弹组件509c包括伸缩轴509c-1、底座509c-2、压缩弹簧509c-3以及弹簧片509c-4。伸缩轴509c-1的一端与底座509c-2相连接，且固定，另一端设置有一个端口，端口为圆形，直径大于伸缩轴509c-1的外径。压缩弹簧509c-3套设于伸缩轴509c-1上，两端被底座509c-2以及伸缩轴509c-1的端口所限制。弹簧片509c-4对应于四个第二配合件509b具有四个，且形状相同，均为“V”形弹簧片。弹簧片509c-4的一边较长，一边较短，较短的一端固定在底座509c-2的边缘，较长的一端背离底座509c-2，朝向外侧，并抵在所对应第二配合件509b的外边缘。在结构上，固定后的弹簧片509c-4呈倒“V”形。需要指出的是，在第一配合件509a的圆形磁块509a-1上，圆孔直径略大于伸缩轴509c-1的外径尺寸。同时，圆形磁块509a-1通过其上的圆孔套设于伸缩轴509c-1上，一面抵住伸缩轴509c-1的端口，另一面抵住压缩弹簧509c-3。

固定件509d具有固定整个风量控制装置509的作用，其外轮廓为圆形，在两个互相垂直的直径上具有连接杆，两个连接杆垂直相较于圆心，且圆心处具有一定的空间用以放置和固定回弹组件509c的底座509c-2。连接杆之间的空间用于气体的流通。

在本实施例中，风量控制装置509能够通过外部磁场的作用控制第一配合件509a的运动，从而通过联动的机构影响气流流量的面积大小。具体过程包括如下步骤：

一、外部磁场(磁力圈503a)增强，套设于伸缩轴509c-1上的圆形磁块509a-1受到磁力圈503a的排斥力作用沿着伸缩轴509c-1向内移动。

二、运动的磁力圈503a同时带动固定于其上的联动杆509a-2进行移动，由于联动杆509a-2的另一端穿插于第二配合件509b的孔洞509b-2内，因此带动第二配合件509b绕转轴509b-1进行偏心转动，转动的方向为装置的内侧。

三、向内侧偏心转动的第二配合件509b逐渐阻挡了一部分进风口503c的面积，从而影响了气体流量的大小。

四、继续增大磁场，直至外部磁场引起的排斥力等于弹簧片509c-4的反弹力或等于弹簧片509c-4的反弹力与底座509c-2提供的支持力之和，此时气体的流量最小。

五、减小磁场，磁场引起的排斥力相对减小，第一配合件509a受到压缩弹簧509c-3的反弹力向外运动，同时第二配合件509b受到弹簧片509c-4反弹力的作用向外偏心转动，整个装置逐渐归位。

六、装置归位的过程中，第二配合件509b遮盖进风口503c的面积减少，气体流量变大。

参照图11～17在本实施方式中，支撑架403与第二底座402通过卡盘404以及限位组件405进行连接，两者可互相卡扣，同时也可以拆卸分离。其中，卡盘404设置于支撑架403的下侧，并处于靠近内侧的一端。限位组件405设置于第二底座402的上侧，同样对应于卡盘404处于靠近内侧的一端。具体的，卡盘404具有外伸短管404a、扣接外缘404b以及卡扣404c。外伸短管404a为空心圆管状，由支撑架403下表面的内侧端部向下延伸，其外端的边缘设置有外凸的扣接外缘404b，扣接外缘404b呈圆环状，四周均匀分布着四个卡扣404c。卡扣404c呈钩状，且从下向上看，弯钩方向为顺时针方向。限位组件405包括外接环405a、锁定块405b和轮齿条405c。其中，外接环405a的整体为圆环状，其上切割有限位槽405d，限位槽405d在外接环405a所在平面的基础上进行剪裁，限位槽405d的形状对应于卡盘404中扣接外缘404b和卡扣404c的组合形状，外接环405a的厚度略大于卡扣404c的厚度。锁定块405b设置于限位槽405d之上，且覆盖于对应卡扣404c形状的相应位置上。外接环405a上设置有一小段轮齿条405c，轮齿条405c的纵向侧边贴合外接环405a，垂直设置，其外侧具有轮齿，内侧光滑。在轮齿条405c一端对应于外接环405a的外侧设置有弧形缺口405e。

在本实施例中，限位组件405整体设置于第二底座402的上侧，同时，第二底座402的上侧对应于限位组件405的外接环405a外轮廓形状设置有四个固定件402a，固定件402a呈钩状，可以固定住限位组件405整个结构。同时，第二底座402上侧还设置有一个固定架402b，固定架402b为倒“L”形，其侧壁的端部固定于第二底座402上，上端面中心位置开设有一个圆孔，用以放置和固定旋钮件406，圆孔垂直对应在第二底座402表面上具有一个定位孔402c，可以使旋钮件406的下端嵌入和固定。

在本实施例中，卡盘404与限位组件405的连接和固定需要旋钮件406的配合完成。旋钮件406在其中起到上锁和稳固的作用。旋钮件406包括顶盘406a、齿轮盘406b、固定盘406c、连接轴406d和定位轴406e。顶盘406a处于旋钮件406的最上端，其圆心位置与连接轴406d的端面进行连接，连接轴406d的另一端面连接齿轮盘406b，齿轮盘406b的另一侧连接固定盘406c，固定盘406c的另一侧连接定位轴406e。进一步的，上述限位组件405边缘的弧形缺口405e尺寸对应于固定盘406c，并用于固定旋钮件406。限位组件405的轮齿条405c模数与齿轮盘406b的模数相同，能够组合联动。

支撑架403与第二底座在进行连接前，先将限位组件405安装在第二底座402上的固定件402a内，限位组件405可在其内转动。再将卡盘404的卡扣404c对准限位组件405上的限位槽405d，并放置进槽内。然后将旋钮件406安装在固定架402b上，具体的，将旋钮件406的连接轴406d穿插固定在固定架402b的圆孔内，定位轴406e朝下对准定位孔402c。此时旋钮件406正好对准轮齿条405c的起始端，逆时针方向转动旋钮件406，同时带动轮齿条405c以及整个限位组件405进行逆时针转动，直至卡扣404c完全嵌入限位槽405d。此时，锁定块405b位于卡扣404c上方，固定住卡扣404c，使得整个卡盘404无法脱落，且弧形缺口405e正好位于旋钮件406的侧边位置。为保证偶然因素导致限位组件405转动滑脱，在卡扣404c完全嵌入限位槽405d时，按下旋钮件406，使得其上的固定盘406c卡在弧形缺口405e内，使得限位组件405无法松动。至此，支撑架403与第二底座402连接完毕。

步骤三：将第二步所得材料在电线电缆挤线机生产线上，在一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃的温度下挤出，包覆在导体线芯上，再进行辐照加工，辐照后热延伸15％～30％。本发明制得的耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆进行性能测试，测试结果见下表。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：包括，

原料配方总质量为100％，以质量百分比计，包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物20～30％、乙烯-丙烯酸酯共聚物8～14％、9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物30～40％、1，3，5-三烯丙基-均三嗪-2，4，6-三酮10～20％、氢氧化铝2～15％、引发剂0.5～3％，抗氧助剂0.3～0.5％及癸二酸二辛酯0.5～1％；

将9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物、1，3，5-三烯丙基-均三嗪-2，4，6-三酮以及所述原料配方中引发剂质量的40～60％投入反应釜中，静置到室温，去杂研磨成粉体阻燃剂；

将得到的粉体阻燃剂与乙烯-丙烯酸酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、氢氧化铝、癸二酸二辛酯、余下引发剂在密炼机中混炼，形成胶状物；

将胶状物投入到单螺杆挤出机中挤出，风冷，进电线电缆挤线机挤出，包覆在导体线芯上，再进行辐照加工，辐照后热延伸15％～30％。

2.根据权利要求1所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述抗氧助剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季-戊四醇酯、N,N'-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼与N,N”'-1,2-乙二基二[N-[3-[[4,6-二[丁基(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)氨基]-1,3,5-三嗪-2-基]氨基]丙基]-N,N”-二丁基-N,N”-二(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺按质量比1:1:1共同混合制得。

3.根据权利要求2所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述将胶状物投入到单螺杆挤出机中挤出，其中，所述单螺杆挤出机温度参数为，第一区130～145℃，第二区130～145℃，第三区130～145℃，机头140～155℃。

4.根据权利要求1～3中任一项所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述进电线电缆挤线机挤出，其中，所述电线电缆挤线机温度参数为一区120～130℃、二区130～150℃、三区145～165℃、四区145～165℃、机头140～160℃。

5.根据权利要求4所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述引发剂包括过氧化二异丙苯。

6.根据权利要求1～3或5任一项所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述去杂研磨成粉体阻燃剂，其中，所述粉体阻燃剂其粒径规格为D₅₀ 8～12μm。

7.根据权利要求6所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述投入反应釜，其中，反应釜的温度为170℃～185℃，压力为1atm，搅拌桨转速为100～150rpm，反应时间为10～15min。

8.根据权利要求1～3、5或7中任一项所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的熔融指数为2.0～8.0g/10min。

9.根据权利要求8所述耐低温高阻燃辐照交联低烟无卤电缆料的制备方法，其特征在于：所述在密炼机中混炼，其密炼温度为155～165℃。