CN113571240B - 一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆及制法 - Google Patents

一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆及制法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种乙丙橡胶绝缘耐寒型阻燃1级直流软电缆及其制作方法，属于直流电缆制作技术领域。本发明的乙丙橡胶绝缘耐寒型阻燃1级直流软电缆包括绕包有隔离层的导体，在隔离层外依次挤包辐照交联型无卤乙丙橡胶绝缘层和无卤低烟阻燃聚烯烃隔氧层，再绕包无卤低烟高阻燃包带层，最后挤包各组分之间协同效应显著的耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃外护层。本发明提供的乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆，不仅燃烧性能等级能达到B1级，而且能满足我国北方城市的耐寒要求，产品结构简单、制作方便、适用范围广、成本低，具有耐温等级高、电性能优良、机械性能好、耐候能力强等特点。

Description

一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆及制法
技术领域
本发明属于直流电缆制作技术领域，尤其涉及一种乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆及其制作方法。
背景技术
随着人们环保意识、安全意识的增强，对电缆的要求也越来越高。近年来城市轨道交通对消防安全提出了更高要求，特别是大型城市对电缆的燃烧性能等级要求更高，达到了GB 31247-2014规定的B1级。
而我国北方城市如哈尔滨、沈阳、长春、呼和浩特、银川等，冬季寒冷干燥，年日照时间长，紫外线较强，其城市轨道交通部分路段如车辆段使用的直流电缆除了燃烧性能等级要达到B1级之外，还需要满足耐寒、防紫外线等严苛要求。
通常的城市轨道交通用直流电缆，按照国家标准GB/T 28429-2012的规定，其燃烧性能需要满足无卤低烟阻燃A类，对许多大城市而言，其燃烧性能等级还要达到国家标准GB31247-2014规定的B1级。为了满足其燃烧性能试验要求及燃烧性能等级达到B1级，通常的做法是使用填充有大量无机填充剂如氢氧化镁、氢氧化铝等的无卤低烟阻燃聚烯烃作为护套材料，如发明专利 CN201921938940.X公开的额定电压1500V轨道用B1级阻燃直流牵引电缆。但是当聚烯烃护套材料中填充大量无机填充剂如氢氧化镁、氢氧化铝等时，其耐低温性能必然明显降低，在低温环境下长期使用时还会发生开裂，这就很难满足我国北方城市的耐寒要求。另一方面，部分厂家为了使直流电缆能满足我国北方城市的耐寒要求，就使用充有大量耐低温有机物质的无卤低烟阻燃聚烯烃护套材料，如发明专利CN201711169530.9公开的一种耐低温耐油低烟无卤阻燃TPE电缆料及其制备方法，该发明可以达到低温要求，但是该电缆的燃烧性能无法达到阻燃A类，燃烧性能等级也不能达到B1级。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆及其制备方法，该直流软电缆的燃烧性能为无卤低烟阻燃A类，等级可达到B1级，同时可耐寒-40℃。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，包括导体、隔离层、绝缘层、隔氧层、包带层和外护层，其特征在于，所述导体外部绕包有隔离层，所述隔离层外部挤包着绝缘层，所述绝缘层外部包覆着隔氧层，所述隔氧层外部绕包着包带层，所述包带层外部包覆着外护层。
进一步的，所述绝缘层为经电子加速器辐照后的无卤乙丙橡胶混合物。所述无卤乙丙橡胶混合物是由以下质量份的原料组成：三元乙丙橡胶生胶60～80份，第一乙烯-辛烯共聚物 25～50份，第一阻燃剂5～9份，补强填充剂20～40份，第一增塑剂 15～35份，促进剂 2.6～4.7份，抗氧剂 2.8～4.5份，共交联剂 1.7～3.1份，辐照敏化剂 2～3.5份，第一硅烷偶联剂 1.2～2.3份，润滑剂 3.0～5.0份。
进一步的，所述补强填充剂为陶土，所述陶土的平均粒径小于5μm，所述陶土的表面采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行包覆处理，包覆率≥85%。
进一步的，所述第一增塑剂为对苯二甲酸二辛酯。
进一步的，所述促进剂为喹啉。
进一步的，所述辐照敏化剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺。
进一步的，所述外护层为耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。所述耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物是由以下质量份的原料组成：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 30～50份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 30～50份，第二乙烯-辛烯共聚物 20～40份，低熔点玻璃粉30～50份，填料20～40份，抑烟成炭剂3～5份，第二阻燃剂20～50份，第二增塑剂20～40份，第二硅烷偶联剂2.5～4.5份。
进一步的，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为2～5g/10min；所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为2～6g/10min；所述第二乙烯-辛烯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为0.3～2.8g/10min。
进一步的，所述低熔点玻璃粉的熔融温度为350～780℃，平均粒径小于6.5μm。
进一步的，所述抑烟成炭剂是以质量比为3:2的MAC的Charmax XC 100和CharmaxFS-BZMA的混合物。
进一步的，所述第二阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或三氧化二锑中的一种或两种及以上的任意组合。优选，所述第二阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌和三氧化二锑的质量比为（12～18）: （13～19）:（10～16）:（6～10）的混合物。
进一步的，所述第二增塑剂为癸二酸二辛酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯的质量比为1:（2～4）的混合物。
进一步的，所述第二硅烷偶联剂为乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为4:3的混合物。
进一步的，所述隔离层为聚酯带或无纺布的无卤无腐蚀性带状材料。
进一步的，所述隔氧层为氧指数大于等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。
进一步的，所述包带层为无卤低烟高阻燃带，所述无卤低烟高阻燃带上涂覆有金云母粉，所述金云母粉占无卤低烟高阻燃带的质量百分比为20%～25%，所述金云母粉的平均粒径小于5μm。
进一步的，所述导体的直径为11.0～28.0mm，所述隔离层厚度为0.03～0.05mm，所述绝缘层厚度为1.2～3.0mm，所述隔氧层厚度为1.0～2.0mm，所述包带层厚度为0.16～0.31mm，所述外护层厚度为1.4～3.2mm。
本发明还提供了一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆的制备方法，具体包括以下步骤：
S1.将高纯无氧铜进行拉丝，退火，然后绞制成的一根导体。
S2.将隔离层绕包在导体上，将无卤乙丙橡胶混合物挤包在隔离层上，形成绝缘层，采用辐照交联工艺用电子加速器对绝缘层进行电子辐照加工，辐照剂量为12～18MRad。
S3.将氧指数大于等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物包覆在绝缘层外，形成隔氧层。
S4.将无卤低烟高阻燃带包带层绕包在隔氧层上。
S5.按质量份数称取乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、低熔点玻璃粉、填料、抑烟成炭剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，加入高速搅拌机中，在400～600r/min、125℃～135℃的条件下混合6～8min，待高速搅拌机电流平稳将物料卸入冷混釜中，得到第一混合物料；在速度为20～60r/min的搅拌条件下将增塑剂加入得到的第一混合物料中，混合均匀，冷混釜中料温在90℃以下，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出造成粒子，得到耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。
g、将耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物挤出包覆在包带层上，形成外护层。
本发明取得了以下有益效果：
1、本发明的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆的燃烧性能等级达到B1级的同时，还能满足我国北方城市的耐寒需求，耐寒温度可达到-40℃，并且还具有耐温等级高、电性能优良、机械性能好、耐候能力强等热点。
2、本发明制备的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆的产品结构简单、制作方便、适应范围广，成本低。
附图说明
图1是本发明的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆的一实施例的结构示意图。
附图标识：1、导体；2、隔离层；3、绝缘层；4、隔氧层；5、包带层；6、外护层。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，包括导体1、隔离层2、绝缘层3、隔氧层4、包带层5和外护层6，导体1外部绕包有隔离层2，隔离层2外部挤包着绝缘层3，绝缘层3外部包覆着隔氧层4，隔氧层4外部绕包着包带层5，包带层5外部包覆着外护层6。
优选的，隔离层2为聚酯带、无纺布等无卤无腐蚀性带状材料，该隔离层2的设置，是为了保证本发明直流软电缆的电性能，避免绝缘可能对导体产生的腐蚀，以及在安装过程中便于将绝缘层从导体上剥离。
优选的，绝缘层3为经电子加速器辐照后的无卤乙丙橡胶混合物。将无卤乙丙橡胶混合物经辐照交联，可以提高材料交联密度，提高电性能、机械性能和耐温等级。
无卤乙丙橡胶混合物是由以下质量份的原料组成：三元乙丙橡胶生胶60～80份，第一乙烯-辛烯共聚物 25～50份，第一阻燃剂5～9份，补强填充剂20～40份，第一增塑剂15～35份，促进剂 2.6～4.7份，抗氧剂 2.8～4.5份，共交联剂 1.7～3.1份，辐照敏化剂 2～3.5份，第一硅烷偶联剂 1.2～2.3份，润滑剂 3.0～5.0份。无卤乙丙橡胶混合物的原料组合及配比，保证了本发明具有良好的电性能、机械性能和燃烧性能，并促进了各电缆组成部件之间的协同效应及补充作用。
优选的，三元乙丙橡胶生胶的门尼黏度为55～61，三元乙丙橡胶生胶中的乙烯质量含量为59～67%，三元乙丙橡胶生胶中的第三单体亚乙基降冰片烯质量含量为3.8～4.6%。第一乙烯-辛烯共聚物的密度为0.871～0.894g/cm3，在190℃、2.16Kg负重下的熔融指数为2～5g/10min。该优选的组分，可保证无卤乙丙橡胶混合物达到本发明所需的机械性能、电性能，并提高了交联密度和耐温等级。
优选的，第一阻燃剂为氢氧化镁，优选平均粒径小于5μm。补强填充剂为陶土，陶土的平均粒径小于5μm，陶土的表面采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行包覆处理，包覆率≥85%。本发明使用优选的阻燃剂和补强填充剂，可进一步保障无卤乙丙橡胶混合物能满足本发明所需的电性能，并具有优异的机械性能和燃烧性能。
优选的，第一增塑剂为对苯二甲酸二辛酯，该增塑剂具有优良的耐辐照射线和电性能，且凝固点低，不易挥发，能充分保证产品的耐低温性能和低温柔软性。
优选的，促进剂使用喹啉，可提高辐照交联效率，促进各组分之间的协同效应。而且由于对苯二甲酸二辛酯和喹啉中含有苯环，还可以降低辐照射线对辐照交联无卤乙丙橡胶混合物机械性能的劣化。
本发明的抗氧剂可提高无卤乙丙橡胶混合物的耐热氧老化，不易变色、不易污染。优选抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯。
本发明使用共交联剂是为了提高无卤乙丙橡胶混合物的交联密度，从而进一步提高无卤乙丙橡胶混合物的机械性能和热性能。优选共交联剂为三烯丙基异氰脲酸酯。
优选的，辐照敏化剂为N,N′-间苯撑双马来酰亚胺。
本发明的第一硅烷偶联剂是为了提高无卤乙丙橡胶混合物中有机与无机成分的粘接力，从而提高无卤乙丙橡胶混合物的力学强度。本发明优选的第一硅烷偶联剂为甲基二乙基氨基甲硅烷。
优选的，隔氧层4为氧指数大于等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。该隔氧层4的设置主要用于保护绝缘层，在发生火灾的时候不受或少受伤害，并保证本发明仍有较好的绝缘性能。
优选的，包带层5为无卤低烟高阻燃带。为了进一步保证产品达到按照国家标准GB/T 28429-2012规定的燃烧性能为无卤低烟阻燃A类，GB 31247-2014规定的燃烧性能等级达到国家标准B1级，本发明优选设置该包带层5为有2层无卤低烟高阻燃带，总厚度为0.16～0.31mm，氧指数≥70。本发明的无卤低烟高阻燃带上涂覆有金云母粉，金云母粉占无卤低烟高阻燃带的质量百分比为20%～25%，金云母粉的平均粒径小于5μm。无卤低烟高阻燃带的涂覆设置既可保证其具有较好的阻燃效果，又可以使其上面涂覆的无机阻燃剂（金云母粉）可与外护层6中的无机成分形成有机整体，形成不滴流的硬壳状物质。
优选的，外护层6为耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。该耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物的氧指数≥35，使用温度可达-40℃，并且具有优异的机械性能，能确保本发明具有优良的机械性能、燃烧性能和耐寒性。
耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物是由以下质量份的原料组成：乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 30～50份，乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 30～50份，第二乙烯-辛烯共聚物 20～40份，低熔点玻璃粉30～50份，填料20～40份，抑烟成炭剂3～5份，第二阻燃剂20～50份，第二增塑剂20～40份，第二硅烷偶联剂2.5～4.5份。
为了保证本发明具有优异的机械性能、燃烧性能和耐寒性能，本发明优选的，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为2～5g/10min；乙烯-丙烯酸甲酯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为2～6g/10min；第二乙烯-辛烯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为0.3～2.8g/10min。乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和第二乙烯-辛烯共聚物的性能设置和组合，可以使本发明在功率为20.5kW的火源下，燃烧1200s，期间无任何滴落物。
低熔点玻璃粉的加入，可提高耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物的机械强度和燃烧性能，从而进一步保证本发明的产品能达到按照国家标准GB/T 28429-2012规定的燃烧性能为无卤低烟阻燃A类，GB 31247-2014规定的燃烧性能等级达到国家标准B1级。为了更进一步促进耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物中的各组分之间的协同效应，优选，低熔点玻璃粉的熔融温度为350℃～780℃，平均粒径小于6.5μm。
为了能保证耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物具有优异的机械强度、阻燃性和加工性能，优选，填料为2000～3000目的硅灰石。
优选的，抑烟成炭剂为MAC的Charmax XC 100和Charmax FS-BZMA的混合物，两者以质量比为3:2进行混合，保证了本发明在燃烧试过程中具有较好的透光率，以及不滴流的硬壳状物质的生成效果。
优选的，本发明的第二阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或三氧化二锑中的一种或两种及以上的任意组合。为了保证耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物具有优异的机械强度、阻燃性和加工性能，本发明优选第二阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌和三氧化二锑的质量比为（12～18）: （13～19）:（10～16）:（6～10）的混合物。
为了进一步促进耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物中各组分之间的协同效应，进一步保证产品的燃烧性能和耐寒性能，优选，第二增塑剂为癸二酸二辛酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯的混合物，其质量比为1:（2～4）。该第二增塑剂混合物与聚烯烃相容性好，增塑效率高，挥发性低，可在聚烯烃混合物中形成永久增塑剂，使得产品耐寒性能更优异，可通过-40℃低温冲击脆化试验。另外，耐热性、耐光性和电绝缘性良好，加热时具有良好的润滑性，使制品外观、手感良好。
为了增强无机组分与有机组分之间的桥接作用，进一步促进各组分之间的协同效应，提高产品的燃烧性能和耐寒性能，优选，第二硅烷偶联剂为乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物，其质量比为4:3。
本发明由耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物制成的外护层6在燃烧性能试验时，能形成不滴流的硬壳状物质附着在包带层5上。
优选的，本发明的导体1是一根，是由铜丝绞制而成的，直径为11.0～28.0mm；隔离层2厚度为0.03～0.05mm；绝缘层3厚度为1.2～3.0mm；隔氧层4厚度为1.0～2.0mm；包带层5厚度为0.16～0.31mm；外护层6厚度为1.4～3.2mm。本发明的结构设置，能在保证产品品质的同时，还能保证其具有优异的综合性能。
本发明还提供了一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆的制备方法，具体包括以下步骤：
P1.将高纯无氧铜进行拉丝，然后对拉丝铜进行退火，再绞制成一根导体1。
P2.将上述无卤乙丙橡胶混合物的各原料组分按质量份数称取，备用；将乙丙橡胶生胶、第一乙烯-辛烯共聚物在密炼机中混炼3～5min后，再一次性加入第一阻燃剂、补强填充剂、第一增塑剂、促进剂、抗氧剂、第一硅烷偶联剂和润滑剂到密炼机中，在温度不超过140℃的条件下混炼5～10min后，将所得物料移出密炼机，置于双辊开炼机上开炼、散热，然后再加入到滤橡温度不超过110℃的滤橡机上滤橡；滤橡所得物料置于开炼机上，然后加入共交联剂和辐照敏化剂，继续在温度不超过90℃的条件下混炼0.5～2分钟，然后开炼薄通，经过三辊碾页下片，得到无卤乙丙橡胶混合物。
P3.采用长径比为14:1～16:1的挤橡机将制得的无卤乙丙橡胶混合物挤包在绕包有隔离层2的导体1上，形成绝缘层3。
P4.为了提高材料交联密度，进一步保证产品的电性能、机械性能、燃烧性能和耐温等级，采用DD2.5MeV-40mA电子加速器（中广核达胜加速器技术有限公司）对挤包有绝缘层3的导体1进行电子辐照交联加工，辐照剂量为12～18MRad。
P5.将氧指数≥50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物包覆在绝缘层3外，形成隔氧层4。
P6.将无卤低烟高阻燃带包带层5绕包在隔氧层4上。
P7.将上述耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物中的原料按质量份数称取，备用；然后将乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、第二乙烯-辛烯共聚物、低熔点玻璃粉、填料、抑烟成炭剂、第二阻燃剂和第二硅烷偶联剂加入到高速搅拌机中，在400～600r/min、125℃～135℃的条件下混合6～8min，待高速搅拌机电流平稳将物料卸入冷混釜中，得到第一混合物料；在速度为20～60r/min的搅拌条件下将第二增塑剂加入得到的第一混合物料中，混合均匀，冷混釜中料温在90℃以下，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出造成粒子，得到耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。
P8.采用长径比为25:1、压缩比为1.2:1～1.5:1的挤塑机，在温度为100～130℃的条件下，将上述制得的耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物挤出包覆在包带层5上，形成外护层6。
下面结合具体实施例对本发明的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆予以说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例1的一种乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆, 包括导体1、隔离层2、绝缘层3、隔氧层4、包带层5、外护层6。导体1外部为隔离层2，隔离层2外为绝缘层3，绝缘层3外为隔氧层4，隔氧层4外为包带层5，包带层5外为外护层6。
本实施例中，隔离层2为聚酯带、无纺布等无卤无腐蚀性带状材料；绝缘层3为经电子加速器辐照交联后的无卤乙丙橡胶混合物。该无卤乙丙橡胶混合物由以下质量份的原料制备而成：
三元乙丙橡胶生胶60份，
第一乙烯-辛烯共聚物 50份，
氢氧化镁5份，
补强填充剂40份，
对苯二甲酸二辛酯（DOTP）35份，
喹啉2.6份，
四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯4.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯3.1份，
N,N′-间苯撑双马来酰亚胺2.0份，
甲基二乙基氨基甲硅烷2.3份，
硬脂酸锌3.0份。
本实施例中，上述三元乙丙橡胶生胶为阿朗新科的Keltan®5470C，门尼黏度为55，乙烯质量含量为66%，第三单体亚乙基降冰片烯质量含量为4.6%；
上述该第一乙烯-辛烯共聚物为ExxonMobil的3980FL，在190℃、2.16kg负重下的熔融指数为3.7g/10min，密度为0.878g/cm3；
上述氢氧化镁采用的是合肥中科的FR-2801；
上述补强填充剂的平均粒径小于5μm，表面采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷包覆处理且包覆率≥85%的陶土，采用的是金诚高岭土制品有限公司的JD-80A；
上述对苯二甲酸二辛酯（DOTP）为宁波凯诚环保科技有限公司生产的；
上述喹啉为辽宁源宇化工有限公司生产的；
上述四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯采用的是北京极易化工有限公司生产的JYANOX-1010；
上述三烯丙基异氰脲酸酯为湖南方锐达科技有限公司生产的；
上述N,N′-间苯撑双马来酰亚胺，采用的是南京曙光化工集团有限公司生产的SG-R 707（PDM）。
本实施例中，隔氧层4为氧指数等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。
本实施例中，包带层5为无卤低烟高阻燃带，无卤低烟高阻燃带涂覆的无机阻燃剂金云母粉质量百分比为25%，平均粒径小于5μm。
本实施例中，外护层6为耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃，使用温度可达-40℃，氧指数等于35。
上述耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物,由以下质量份的原料制备而成：
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（扬子石化-巴斯夫V5110J） 30份，
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（ExxonMobil TC 114 Blown） 50份，
第二乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学8150） 20份，
低熔点玻璃粉（安米微纳FR02） 25份，
低熔点玻璃粉（优合化工C4051） 25份，
硅灰石（大顶山2500目） 40份，
Charmax XC 100（MAC）3份，
Charmax FS-BZMA（MAC） 2份，
氢氧化铝（合肥中科FR-3801） 5份，
氢氧化镁（合肥中科FR-2803T） 5份，
硼酸锌（山东晨旭） 5份，
三氧化二锑（锡矿山闪星锑业 Sb2O3-99.80） 5份，
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯（Eastma TXIB） 27份，
癸二酸二辛脂（山东科兴化工DOS） 13份，
乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷（南京曙光） 1.4份
γ-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物（南京曙光） 1.1份
本实施例中，氢氧化铝的粒径为1.5～2.0微米，氢氧化镁的粒径为2.7～3.0微米；三氧化二锑的纯度达98%。
本实施例中，外护层6在燃烧性能试验时，能形成不滴流的硬壳状物质附着在包带层5上。
本实施例中，导体1的数量是一根，其直径为28.0mm；隔离层2厚度为0.05mm；绝缘层3厚度为3.0mm；隔氧层4厚度为2.0mm；包带层5厚度为0.31mm；外护层6厚度为3.2mm。
实施例2
如图1所示，本发明实施例2的一种乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆, 包括导体1、隔离层2、绝缘层3、隔氧层4、包带层5、外护层6。导体1外部为隔离层2，隔离层2外为绝缘层3，绝缘层3外为隔氧层4，隔氧层4外为包带层5，包带层5外为外护层6。
本实施例中，隔离层2为聚酯带、无纺布等无卤无腐蚀性带状材料；绝缘层3为经电子加速器辐照交联后的无卤乙丙橡胶混合物。该无卤乙丙橡胶混合物由以下质量份的原料制备而成：
三元乙丙橡胶生胶 70份，
第一乙烯-辛烯共聚物 35份，
氢氧化镁7份，
补强填充剂30份，
对苯二甲酸二辛酯（DOTP） 25份，
喹啉 3.5份，
四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯 3.5份，
三烯丙基异氰脲酸酯2.7份，
N,N′-间苯撑双马来酰亚胺2.7份，
甲基二乙基氨基甲硅烷1.9份，
硬脂酸锌 4.5份。
本实施例中，上述乙丙橡胶混合物的原料组分的厂家、规格、型号等信息与实施例1中相同，具体参照实施例1。
本实施例中，隔氧层4为氧指数等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。包带层5为无卤低烟高阻燃带；无卤低烟高阻燃带涂覆的无机阻燃剂金云母粉质量百分比为25%，平均粒径小于5μm。
本实施例中，外护层6为耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃，使用温度可达-40℃，氧指数等于38。
上述耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物,由以下质量份的原料制备而成：
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（扬子石化-巴斯夫V5110J） 35份，
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（ExxonMobil TC 114 Blown） 45份，
乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学8150） 30份，
低熔点玻璃粉（安米微纳FR02）20份，
低熔点玻璃粉（优合化工C4051） 20份，
硅灰石（大顶山2500目） 30份，
Charmax XC 100（MAC） 2.4份，
Charmax FS-BZMA（MAC） 1.6份，
氢氧化铝（合肥中科FR-3801，粒径为1.5～2.0μm） 10份，
氢氧化镁（合肥中科FR-2803T，粒径为2.7～3.0μm） 12份，
硼酸锌（山东晨旭） 9.5份，
三氧化二锑（锡矿山闪星锑业 Sb2O3-99.80，纯度达98%） 6.5份，
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯（Eastma TXIB） 22份，
癸二酸二辛脂（山东科兴化工DOS） 8份，
乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷（南京曙光） 2.0份
γ-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物（南京曙光） 1.5份
本实施例中，外护层6在燃烧性能试验时，能形成不滴流的硬壳状物质附着在包带层5上。
本实施例中，导体1的数量是一根，其直径为20.0mm；隔离层2厚度为0.04mm；绝缘层3厚度为2.6mm；隔氧层4厚度为1.8mm；包带层5厚度为0.25mm；外护层6厚度为2.6mm。
实施例3
如图1所示，本发明实施例3的一种乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆,包括导体1、隔离层2、绝缘层3、隔氧层4、包带层5、外护层6。导体1外部为隔离层2，隔离层2外为绝缘层3，绝缘层3外为隔氧层4，隔氧层4外为包带层5，包带层5外为外护层6。
本实施例中，隔离层2为聚酯带、无纺布等无卤无腐蚀性带状材料；绝缘层3为经电子加速器辐照交联后的无卤乙丙橡胶混合物。该无卤乙丙橡胶混合物由以下质量份的原料制备而成：
三元乙丙橡胶生胶80份，
第一乙烯-辛烯共聚物 25份，
氢氧化镁9份，
补强填充剂20份，
对苯二甲酸二辛酯（DOTP）15份，
喹啉4.7份，
四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯2.8份，
三烯丙基异氰脲酸酯1.7份，
N,N′-间苯撑双马来酰亚胺3.5份，
甲基二乙基氨基甲硅烷1.2份，
硬脂酸锌5.0份。
本实施例中，上述乙丙橡胶混合物的原料组分的厂家、规格、型号等信息与实施例1中相同，具体参照实施例1。
本实施例中，隔氧层4为氧指数等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物。包带层5为无卤低烟高阻燃带；无卤低烟高阻燃带涂覆的无机阻燃剂金云母粉质量百分比为25%，平均粒径小于5μm。
本实施例中，外护层6为耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃，使用温度可达-40℃，氧指数等于40。
上述耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物,由以下质量份的原料制备而成：
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（扬子石化-巴斯夫V5110J） 50份，
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物（ExxonMobil TC 114 Blown） 30份，
第二乙烯-辛烯共聚物（美国陶氏化学8150） 40份，
低熔点玻璃粉（安米微纳FR02） 16份，
低熔点玻璃粉（优合化工C4051） 14份，
硅灰石（大顶山2500目） 20份，
Charmax XC 100（MAC）1.8份，
Charmax FS-BZMA（MAC） 1.2份，
氢氧化铝（合肥中科FR-3801，粒径为1.5～2.0μm） 14份，
氢氧化镁（合肥中科FR-2803T，粒径为2.7～3.0μm） 16份，
硼酸锌（山东晨旭） 12份，
三氧化二锑（锡矿山闪星锑业 Sb2O3-99.80，纯度达98%） 8份，
2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯（Eastma TXIB） 13.5份，
癸二酸二辛脂（山东科兴化工DOS） 6.5份，
乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷（南京曙光） 2.6份
γ-氨丙基三乙氧基硅烷的混合物（南京曙光） 1.9份
本实施例中，外护层6在燃烧性能试验时，能形成不滴流的硬壳状物质附着在包带层5上。
本实施例中，导体1的数量是一根，其直径为11.0mm；隔离层2厚度为0.03mm；绝缘层3厚度为1.2mm；隔氧层4厚度为1.0mm；包带层5厚度为0.16mm；外护层6厚度为1.4mm。
实施例1、2和3中的乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆均按照如下方法制作：
a、将高纯无氧铜进行拉丝，对上述拉丝铜进行退火，然后绞制成导体1；
b、称取配方量的乙丙橡胶生胶、乙烯-辛烯共聚物、阻燃剂、补强填充剂、增塑剂、促进剂、抗氧剂、共交联剂、辐照敏化剂、硅烷偶联剂和润滑剂；将乙丙橡胶生胶、乙烯-辛烯共聚物在密炼机中混炼4分钟后，再一次性加入阻燃剂、补强填充剂、增塑剂、促进剂、抗氧剂、硅烷偶联剂和润滑剂到密炼机中，在温度不超过140℃的条件下混炼7分钟，所得物料移出密炼机，置于双辊开炼机上开炼、散热，然后加入到滤橡温度不超过110℃的滤橡机上滤橡；滤橡所得物料经称重后按照配方比例在开炼机上加入共交联剂和辐照敏化剂，继续在温度不超过90℃的条件下混炼1分钟，然后开炼薄通，经过三辊碾页下片得到无卤乙丙橡胶混合物。
b、采用长径比为14:1的挤橡机（天缆电工XJWY120）将无卤乙丙橡胶混合物挤包在绕包有隔离层2的导体1上，形成绝缘层3；
c、为了提高材料交联密度，进一步保证产品的电性能、机械性能、燃烧性能和耐温等级，采用DD2.5MeV-40mA电子加速器（中广核达胜加速器技术有限公司）对挤包有绝缘层3的导体1进行电子辐照交联加工，辐照剂量为16MRad；
d、将氧指数等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物包覆在绝缘层3外，形成隔氧层4；
e、将无卤低烟高阻燃带包带层5绕包在隔氧层4上；
f、称取配方量的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、低熔点玻璃粉、填料、抑烟成炭剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，加入高速搅拌机中，在500转/分钟、125℃～135℃的条件下混合6～8分钟，待高速搅拌机电流平稳将物料卸入冷混釜中，得到第一混合物料；在速度为40转/分钟的搅拌条件下将增塑剂加入得到的第一混合物料中，混合均匀，冷混釜中料温在90℃以下，经过双锥喂料系统至长径比为48:1的双螺杆挤出机（南京杰恩特 SHJ-72），最后进入长径比为18:1的单螺杆挤出机（南京杰恩特 SJ-75）挤出造成粒子，得到耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃电缆料；为了进一步保证所得耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃的综合性能，优选，双螺杆挤出机的一区到七区温度设定为一区至二区100～105℃、三区到七区95～100℃；的单螺杆挤出机温度设定为一区95～100℃、二区105～110℃、三区115～120℃、机头为125～130℃。
g、采用长径比为25:1、压缩比为1.3:1的挤塑机（安徽普锐斯SJ-120×25），在温度为100～130℃的条件下，将耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃的外护层6包覆在隔氧层5上。
案例1：为按照文献CN201921938940制作的电缆，使用填充有大量无机填充剂如氢氧化镁、氢氧化铝等的无卤低烟阻燃聚烯烃作为护套材料的直流电缆，燃烧性能达到阻燃A类，燃烧性能等级也能达到B1级。
案例2：为采用文献CN201711169530.9中的电缆料制作的电缆，使用充有大量耐低温有机物质的无卤低烟阻燃聚烯烃护套材料的直流电缆。
由上述实施例1-3制作的乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆与案例1和案例2制得的线缆的性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1电缆的性能测试结果
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由实施例1-3可以看出，对外径较大的电缆，采用了本发明权利要求范围内氧指数相对较小的耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物作为本发明乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆的外护层；对外径较小的电缆，采用了本发明权利要求范围内氧指数相对较大的耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物作为本发明乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆的外护层，都能够满足本发明乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆的燃烧性能达到阻燃A类，燃烧性能等级也能达到B1级，同时能够耐寒-40℃。这也给企业的生产带来很大的便利，可以根据不同的订单，选择不同配方的耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物作为外护层，以便节省成本。
由实施例1-3及案例1-2的结果可以看出，本发明乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆及其制作方法，从优选各电缆组成部件及耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物配方角度着手，充分利用各部件、各组分之间的协同效应，克服了背景技术中描述的不足，保证了本发明乙丙橡胶绝缘耐寒型无卤低烟阻燃1级直流软电缆燃烧性能达到阻燃A类，燃烧性能等级达到B1级的同时，还能满足我国北方城市的耐寒要求，产品结构简单、制作方便、适用范围广、成本低，具有耐温等级高、电性能优良、机械性能好、耐候能力强等特点。
以上实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，包括导体（1）、隔离层（2）、绝缘层（3）、隔氧层（4）、包带层（5）和外护层（6），其特征在于，所述导体（1）外部绕包有隔离层（2），所述隔离层（2）外部挤包着绝缘层（3），所述绝缘层（3）外部包覆着隔氧层（4），所述隔氧层（4）外部绕包着包带层（5），所述包带层（5）外部包覆着外护层（6）；
所述绝缘层（3）为经电子加速器辐照后的无卤乙丙橡胶混合物；
所述外护层（6）为耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物；
所述耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物是由以下质量份的原料组成：
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 30～50份;
乙烯-丙烯酸甲酯共聚物 30～50份;
第二乙烯-辛烯共聚物 20～40份;
低熔点玻璃粉30～50份;
所述低熔点玻璃粉的熔融温度为350～780℃，平均粒径小于6.5μm;
填料20～40份;
抑烟成炭剂3～5份;
所述抑烟成炭剂是按照质量比为3:2的MAC的Charmax XC 100和Charmax FS-BZMA的混合物;
第二阻燃剂20～50份;
所述第二阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌或三氧化二锑中的一种或两种及以上的任意组合;
第二增塑剂20～40份;
所述第二增塑剂为癸二酸二辛酯和2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇双异丁酸酯按照质量比为1:（2～4）的混合物;
第二硅烷偶联剂2.5～4.5份;
所述第二硅烷偶联剂为乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷的质量比为4:3的混合物。
2.根据权利要求1所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，其特征在于，所述无卤乙丙橡胶混合物是由以下质量份的原料组成：
三元乙丙橡胶生胶60～80份，
第一乙烯-辛烯共聚物 25～50份，
第一阻燃剂5～9份，
补强填充剂20～40份，
第一增塑剂 15～35份，
促进剂 2.6～4.7份，
抗氧剂 2.8～4.5份，
共交联剂 1.7～3.1份，
辐照敏化剂 2～3.5份，
第一硅烷偶联剂 1.2～2.3份，
润滑剂 3.0～5.0份。
3.根据权利要求2所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，其特征在于，所述补强填充剂为陶土，所述陶土的平均粒径小于5μm，所述陶土的表面采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷进行包覆处理，包覆率≥85%；
所述第一增塑剂为对苯二甲酸二辛酯;
所述促进剂为喹啉;
所述辐照敏化剂为N,N'-间苯撑双马来酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，其特征在于，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为2～5g/10min；
所述乙烯-丙烯酸甲酯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为2～6g/10min；
所述第二乙烯-辛烯共聚物在190℃，2.16Kg负重下的熔融指数为0.3～2.8g/10min。
5.根据权利要求1所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，其特征在于，所述第二阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、硼酸锌和三氧化二锑按照质量比为（12～18）: （13～19）:（10～16）:（6～10）的混合物。
6.根据权利要求1所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，其特征在于，所述隔离层（2）为聚酯带或无纺布的无卤无腐蚀性带状材料;
所述隔氧层（4）为氧指数大于等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物;
所述包带层（5）为无卤低烟高阻燃带，所述无卤低烟高阻燃带上涂覆有金云母粉，所述金云母粉占无卤低烟高阻燃带的质量百分比为20%～25%，所述金云母粉的平均粒径小于5μm。
7.根据权利要求1所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆，其特征在于，所述导体（1）的直径为11.0～28.0mm；
所述隔离层（2）厚度为0.03～0.05mm；
所述绝缘层（3）厚度为1.2～3.0mm；
所述隔氧层（4）厚度为1.0～2.0mm；
所述包带层（5）厚度为0.16～0.31mm；
所述外护层（6）厚度为1.4～3.2mm。
8.如权利要求1-7任一项所述的乙丙橡胶绝缘耐寒阻燃1级直流软电缆的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.将高纯无氧铜进行拉丝，退火，然后绞制成导体（1）；
S2.将隔离层（2）绕包在导体（1）上，将无卤乙丙橡胶混合物挤包在隔离层（2）上，形成绝缘层（3），采用辐照交联工艺用电子加速器对绝缘层（3）进行电子辐照加工，辐照剂量为12～18MRad；
S3.将氧指数大于等于50的无卤低烟阻燃聚烯烃混合物包覆在绝缘层（3）外，形成隔氧层（4）；
S4.将无卤低烟高阻燃带包带层（5）绕包在隔氧层（4）上；
S5.按质量份数称取乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-辛烯共聚物、低熔点玻璃粉、填料、抑烟成炭剂、阻燃剂和硅烷偶联剂，加入高速搅拌机中，在400～600r/min、125℃～135℃的条件下混合6～8min，待高速搅拌机电流平稳将物料卸入冷混釜中，得到第一混合物料；在速度为20～60r/min的搅拌条件下将增塑剂加入得到的第一混合物料中，混合均匀，冷混釜中料温在90℃以下，经过双锥喂料系统至双螺杆挤出机，最后进入单螺杆挤出造成粒子，得到耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物；
g、将耐寒型无卤低烟阻燃聚烯烃混合物挤出包覆在包带层（5）上，形成外护层（6）。
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