CN106205797B - 一种漂浮电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电缆制造技术领域，特别是一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体、绝缘层、漂浮体、增强层和外护套，导体为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，漂浮体是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，所述的增强层是芳纶编织物或聚氨酯复合玻纤纱。本发明提供了一种漂浮电缆及其制备方法，采用内置导体的结构，减小了电缆本身的转弯半径，便于电缆收卷。疏水性强，防水效果好。

Description

一种漂浮电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆制造技术领域，特别是一种漂浮电缆及其制备方法。
背景技术
在现有技术中，大多数水上作业设备中都使用普通阻水电缆作为传输电力的电缆，其重量比较重，使用时都随设备沉到水底，这种阻水电缆在实际使用过程中极易与海底或河床上的硬物发生刮擦，造成电缆损伤，从而降低了电缆的使用寿命，于是针对这个问题，国内有些电缆生产厂家就开发了可以漂浮在水面上的电缆，通常这些漂浮电缆都采用填充泡沫材料以达到使电缆漂浮在水面上。
现有技术中的漂浮电缆由于泡沫材料层需要在电缆内部另外增设，因而制造工艺比较复杂，电性能不够稳定，这类结构的漂浮电缆，水环境绝缘性能较差，层与层之间连接不够紧密，容易脱落，影响电缆的整体性，且这类电缆转弯半径较大，不耐折弯，因此收卷过程比较困难。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的不足，提供了一种漂浮电缆及其制备方法，可以完全解决上述技术问题。
解决上述技术问题的技术方案如下：
一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体、绝缘层、漂浮体、增强层和外护套，导体为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，漂浮体是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，增强层是芳纶编织物或聚氨酯复合玻纤纱。
进一步地说，绝缘层的表面涂覆一层有机硅底涂。底涂按重量计由以下组分组成：0.6份KH560硅烷偶联剂、0.6份KH570硅烷偶联剂、2份钛酸四叔丁酯和96.8份甲基环己烷。
进一步地说，绝缘层为挤出成型的聚烯烃或聚氯乙烯。
进一步地说，外护套为挤出成型的热塑性橡胶材料(TPR)或热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)。
更进一步地说，漂浮体是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，按质量分数计，包括以下组分：
其中，乙烯基硅油是粘度为2000～80000cP的端乙烯基硅油；
含氢硅油的含氢量为0.2～1％；
白炭黑的比表面积为150～200m2/g；
空心玻璃微珠的密度为0.2～0.3g/cm3。
漂浮体的制备方法包括以下步骤：
(1)在捏合机中按配方先投入3/4份作为主聚合物的乙烯基硅油，边捏合边分次投入白炭黑；投入白炭黑之后需要向捏合机中投入硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物对白炭黑进行表面处理，表面处理时，先将捏合机温度控制在40～50℃，处理15～25min后，再将捏合机温度调节至160～170℃，处理5～10min，使得白炭黑在乙烯基硅油中更好地分散，从而起到补强的作用。硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物与白炭黑的质量比为1：50～60，其中硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物中按质量计，硅氧烷：水：乙烯基单封头硅烷为15:5:2。
(2)将捏合机内温度控制在170～180℃，再抽真空除去步骤(1)处理过程中产生的小分子的甲醇和胺；真空度不超过-0.09MPa；
(3)将物料冷却至50℃以下后转移至分散机内；
(4)在分散机中加入剩下的1/4份乙烯基硅油，对物料进行稀释，再分次加入空心玻璃微珠，控制分散机公转120转/min,自转2000转/min，将空心玻璃微珠在物料中分散均匀；分散机转速要控制好，太快了会导致空心玻璃微珠破裂，太慢了又分散不均匀。
(5)向分散机内加入含氢硅油和作为反应抑制剂的乙炔基环己醇，搅拌均匀即得硅橡胶半成品；
(6)在硅橡胶半成品中加入卡斯特铂金催化剂后挤出成型，再置于加热烘道中固化得到漂浮体。
该漂浮电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将导体绝缘层挤出成型得到线芯；
(2)在线芯的绝缘层上涂覆一层有机硅底涂，底涂在绝缘层上自然晾干后成膜，因为晾干过程中，甲基环己烷溶剂挥发，偶联剂与钛酸酯水解成膜，涂覆底涂的量为使晾干后的膜厚为1～2微米；
(3)将漂浮体与线芯共挤出，并经加热烘道固化成型；由于绝缘层上涂覆有机硅底涂，因此漂浮体固化同时与绝缘层形成稳定的化学粘接；
(4)在漂浮体外表面通过圆盘编织机将增强层编织成型后过挤出机在最外表面挤出外护套成型得到产品。
本发明的技术效果是：
本发明提供了一种漂浮电缆及其制备方法，采用内置导体的结构，减小了电缆本身的转弯半径，便于电缆收卷。首先，由于漂浮体采用低密度有机硅橡胶制成，因此柔韧耐折弯，耐高低温，疏水性强，防水效果好。硅橡胶体积电阻率和表面电阻率均在1012以上，即使进入水中，电性能也很少降低。具有其他材料不具备的水环境绝缘性能，因此由此构成的漂浮电缆具有高阻抗、高绝缘电阻、水密性能优异、弯曲半径小等优点。其次，采用刚性的空心微珠填充，达到降低漂浮体密度的目的。该方法得到的低密度弹性体比发泡材料耐压稳定性更好，深水操作密度不发生变化。最后，绝缘层表面做有机硅底涂处理，有利于提高硅胶与绝缘层的粘接性。挤出成型的硅橡胶经烘道加热固化，与绝缘层形成化学粘接，加强了漂浮电缆的整体性，并且提高了防水效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明结构示意图；
图中，1为导体，2为绝缘层，3为漂浮体，4为增强层，5为外护套。
具体实施方式
实施例1：
一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体1、绝缘层2、漂浮体3、增强层4和外护套5，导体1为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，漂浮体3是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，增强层4是芳纶编织物。
绝缘层的表面涂覆一层有机硅底涂。
绝缘层为挤出成型的聚烯烃。
外护套为挤出成型的热塑性橡胶材料。
漂浮体的配方，按质量分数计，包括以下组分：
其中，乙烯基硅油是粘度为2000～80000cP的端乙烯基硅油；
含氢硅油的含氢量为0.2％；
白炭黑的比表面积为200m2/g；
空心玻璃微珠的密度为0.2g/cm3。
漂浮体的制备方法包括以下步骤：
(1)在捏合机中按配方先投入3/4份乙烯基硅油，边捏合边分次投入白炭黑；投入白炭黑之后需要向捏合机中投入硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物对白炭黑进行表面处理，表面处理时，先将捏合机温度控制在40℃，处理25min后，再将捏合机温度调节至160℃，处理5min，使得白炭黑在乙烯基硅油中更好地分散。硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物与白炭黑的质量比为1：50，其中硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物中按质量计，硅氧烷：水：乙烯基单封头硅烷为15:5:2。
(2)将捏合机内温度控制在170℃，再抽真空；真空度不超过-0.09MPa；
(3)将物料冷却至50℃以下后转移至分散机内；
(4)在分散机中加入剩下的1/4份乙烯基硅油，对物料进行稀释，再分次加入空心玻璃微珠，控制分散机公转120转/min,自转2000转/min，将空心玻璃微珠在物料中分散均匀；
(5)向分散机内加入含氢硅油和乙炔基环己醇，搅拌均匀即得硅橡胶半成品；
(6)在硅橡胶半成品中加入卡斯特铂金催化剂后挤出成型，再置于加热烘道中固化得到漂浮体。
底涂按重量计由以下组分组成：0.6份KH560硅烷偶联剂、0.6份KH570硅烷偶联剂、2份钛酸四叔丁酯和96.8份甲基环己烷。
该漂浮电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将导体绝缘层挤出成型得到线芯；
(2)在线芯的绝缘层上涂覆一层有机硅底涂，底涂在绝缘层上自然晾干后成膜，涂覆底涂的量为使晾干后的膜厚为1微米；
(3)将漂浮体与线芯共挤出，并经加热烘道固化成型；
(4)在漂浮体外表面通过圆盘编织机将增强层编织成型后过挤出机在最外表面挤出外护套成型得到产品。
实施例2：
一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体1、绝缘层2、漂浮体3、增强层4和外护套5，导体1为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，漂浮体3是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，增强层4是聚氨酯复合玻纤纱。
绝缘层的表面涂覆一层有机硅底涂。
绝缘层为挤出成型的聚氯乙烯。
外护套为挤出成型的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
漂浮体的配方，按质量分数计，包括以下组分：
其中，乙烯基硅油是粘度为2000～80000cP的端乙烯基硅油；
含氢硅油的含氢量为1％；
白炭黑的比表面积为150m2/g；
空心玻璃微珠的密度为0.3g/cm3。
漂浮体的制备方法包括以下步骤：
(1)在捏合机中按配方先投入3/4份乙烯基硅油，边捏合边分次投入白炭黑；投入白炭黑之后需要向捏合机中投入硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物对白炭黑进行表面处理，表面处理时，先将捏合机温度控制在50℃，处理25min后，再将捏合机温度调节至170℃，处理10min，使得白炭黑在乙烯基硅油中更好地分散。硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物与白炭黑的质量比为1：60，其中硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物中按质量计，硅氧烷：水：乙烯基单封头硅烷为15:5:2。
(2)将捏合机内温度控制在180℃，再抽真空；真空度不超过-0.09MPa；
(3)将物料冷却至50℃以下后转移至分散机内；
(4)在分散机中加入剩下的1/4份乙烯基硅油，对物料进行稀释，再分次加入空心玻璃微珠，控制分散机公转120转/min,自转2000转/min，将空心玻璃微珠在物料中分散均匀；
(5)向分散机内加入含氢硅油和乙炔基环己醇，搅拌均匀即得硅橡胶半成品；
(6)在硅橡胶半成品中加入卡斯特铂金催化剂后挤出成型，再置于加热烘道中固化得到漂浮体。
所述的底涂按重量计由以下组分组成：0.6份KH560硅烷偶联剂、0.6份KH570硅烷偶联剂、2份钛酸四叔丁酯和96.8份甲基环己烷。
该漂浮电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将导体绝缘层挤出成型得到线芯；
(2)在线芯的绝缘层上涂覆一层有机硅底涂，底涂在绝缘层上自然晾干后成膜，涂覆底涂的量为使晾干后的膜厚为2微米；
(3)将漂浮体与线芯共挤出，并经加热烘道固化成型；
(4)在漂浮体外表面通过圆盘编织机将增强层编织成型后过挤出机在最外表面挤出外护套成型得到产品。
实施例3：
一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体1、绝缘层2、漂浮体3、增强层4和外护套5，导体1为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，漂浮体3是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，增强层4是芳纶编织物。
绝缘层的表面涂覆一层有机硅底涂。
绝缘层为挤出成型的聚烯烃。
外护套为挤出成型的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
漂浮体的配方，按质量分数计，包括以下组分：
其中，乙烯基硅油是粘度为2000～80000cP的端乙烯基硅油；
含氢硅油的含氢量为0.8％；
白炭黑的比表面积为180m2/g；
空心玻璃微珠的密度为0.25g/cm3。
漂浮体的制备方法包括以下步骤：
(1)在捏合机中按配方先投入3/4份乙烯基硅油，边捏合边分次投入白炭黑；投入白炭黑之后需要向捏合机中投入硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物对白炭黑进行表面处理，表面处理时，先将捏合机温度控制在45℃，处理20min后，再将捏合机温度调节至165℃，处理8min，使得白炭黑在乙烯基硅油中更好地分散。硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物与白炭黑的质量比为1：55，其中硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物中按质量计，硅氧烷：水：乙烯基单封头硅烷为15:5:2。
(2)将捏合机内温度控制在175℃，再抽真空；真空度不超过-0.09MPa；
(3)将物料冷却至50℃以下后转移至分散机内；
(4)在分散机中加入剩下的1/4份乙烯基硅油，对物料进行稀释，再分次加入空心玻璃微珠，控制分散机公转120转/min,自转2000转/min，将空心玻璃微珠在物料中分散均匀；
(5)向分散机内加入含氢硅油和乙炔基环己醇，搅拌均匀即得硅橡胶半成品；
(6)在硅橡胶半成品中加入卡斯特铂金催化剂后挤出成型，再置于加热烘道中固化得到漂浮体。
所述的底涂按重量计由以下组分组成：0.6份KH560硅烷偶联剂、0.6份KH570硅烷偶联剂、2份钛酸四叔丁酯和96.8份甲基环己烷。
该漂浮电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将导体绝缘层挤出成型得到线芯；
(2)在线芯的绝缘层上涂覆一层有机硅底涂，底涂在绝缘层上自然晾干后成膜，涂覆底涂的量为使晾干后的膜厚为1.5微米；
(3)将漂浮体与线芯共挤出，并经加热烘道固化成型；
(4)在漂浮体外表面通过圆盘编织机将增强层编织成型后过挤出机在最外表面挤出外护套成型得到产品。
实施例4：
一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体1、绝缘层2、漂浮体3、增强层4和外护套5，导体1为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，漂浮体3是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，增强层4是聚氨酯复合玻纤纱。
绝缘层的表面涂覆一层有机硅底涂。
绝缘层为挤出成型的聚氯乙烯。
外护套为挤出成型的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
漂浮体的配方，按质量分数计，包括以下组分：
其中，乙烯基硅油是粘度为2000～80000cP的端乙烯基硅油；
含氢硅油的含氢量为0.9％；
白炭黑的比表面积为160m2/g；
空心玻璃微珠的密度为0.24g/cm3。
漂浮体的制备方法包括以下步骤：
(1)在捏合机中按配方先投入3/4份乙烯基硅油，边捏合边分次投入白炭黑；投入白炭黑之后需要向捏合机中投入硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物对白炭黑进行表面处理，表面处理时，先将捏合机温度控制在50℃，处理19min后，再将捏合机温度调节至165℃，处理6min，使得白炭黑在乙烯基硅油中更好地分散。硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物与白炭黑的质量比为1：57，其中硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物中按质量计，硅氧烷：水：乙烯基单封头硅烷为15:5:2。
(2)将捏合机内温度控制在178℃，再抽真空；真空度不超过-0.09MPa；
(3)将物料冷却至50℃以下后转移至分散机内；
(4)在分散机中加入剩下的1/4份乙烯基硅油，对物料进行稀释，再分次加入空心玻璃微珠，控制分散机公转120转/min,自转2000转/min，将空心玻璃微珠在物料中分散均匀；
(5)向分散机内加入含氢硅油和乙炔基环己醇，搅拌均匀即得硅橡胶半成品；
(6)在硅橡胶半成品中加入卡斯特铂金催化剂后挤出成型，再置于加热烘道中固化得到漂浮体。
所述的底涂按重量计由以下组分组成：0.6份KH560硅烷偶联剂、0.6份KH570硅烷偶联剂、2份钛酸四叔丁酯和96.8份甲基环己烷。
该漂浮电缆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将导体绝缘层挤出成型得到线芯；
(2)在线芯的绝缘层上涂覆一层有机硅底涂，底涂在绝缘层上自然晾干后成膜，涂覆底涂的量为使晾干后的膜厚为2微米；
(3)将漂浮体与线芯共挤出，并经加热烘道固化成型；
(4)在漂浮体外表面通过圆盘编织机将增强层编织成型后过挤出机在最外表面挤出外护套成型得到产品。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种漂浮电缆，包括由内到外依次连接的导体、绝缘层、漂浮体、增强层和外护套，所述的导体为退火裸铜线或镀锡铜丝绞合而成的束线，所述的漂浮体是空心玻璃微珠填充的硅橡胶，所述的增强层是芳纶编织物或聚氨酯复合玻纤纱，其特征在于，所述的漂浮体的制备方法包括以下步骤：
(1)在捏合机中按以下配方先投入3/4份乙烯基硅油，边捏合边分次投入白炭黑；
所述的配方按质量分数计，包括以下组分：
其中，乙烯基硅油是粘度为2000～80000cP的端乙烯基硅油；
含氢硅油的含氢量为0.2～1％；
白炭黑的比表面积为150～200m2/g；
空心玻璃微珠的密度为0.2～0.3g/cm3；
(2)将捏合机内温度控制在170～180℃，再抽真空；真空度不超过-0.09MPa；
(3)将物料冷却至50℃以下后转移至分散机内；
(4)在分散机中加入剩下的1/4份乙烯基硅油，对物料进行稀释，再分次加入空心玻璃微珠，控制分散机公转120转/min,自转2000转/min，将空心玻璃微珠在物料中分散均匀；
(5)向分散机内加入含氢硅油和乙炔基环己醇，搅拌均匀即得硅橡胶半成品；
(6)在硅橡胶半成品中加入卡斯特铂金催化剂后挤出成型，再置于加热烘道中固化得到漂浮体。
2.根据权利要求1所述的漂浮电缆，其特征在于，所述的绝缘层的表面涂覆一层有机硅底涂。
3.根据权利要求1所述的漂浮电缆，其特征在于，所述的绝缘层为挤出成型的聚氯乙烯。
4.根据权利要求1所述的漂浮电缆，其特征在于，所述的外护套为挤出成型的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。
5.根据权利要求1所述的漂浮电缆，其特征在于，步骤(1)中投入白炭黑之后需要向捏合机中投入硅氮烷、水和乙烯基单封头硅烷的混合物对白炭黑进行表面处理，使得白炭黑在乙烯基硅油中更好地分散。
6.根据权利要求2所述的漂浮电缆，其特征在于，所述的底涂按重量计由以下组分组成：0.6份KH560硅烷偶联剂、0.6份KH570硅烷偶联剂、2份钛酸四叔丁酯和96.8份甲基环己烷。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的漂浮电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将导体绝缘层挤出成型得到线芯；
(2)在线芯的绝缘层上涂覆一层有机硅底涂，底涂在绝缘层上自然晾干后成膜，涂覆底涂的量为使晾干后的膜厚为1～2微米；
(3)将漂浮体与线芯共挤出，并经加热烘道固化成型；
(4)在漂浮体外表面通过圆盘编织机将增强层编织成型后过挤出机在最外表面挤出外护套成型得到产品。
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