CN107118461A - 一种电缆绝缘层用绝缘料及水底复合电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电缆绝缘层用绝缘料及水底复合电缆，主要涉及电缆技术领域。包括外护套、铠装层、防水层、阻燃层，所述阻燃层内设有交替分布的导体和涂覆光纤，涂覆光纤分布外设置松套管，松套管内设有骨架，导体上设有内屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、绕包层和内护套，其中绝缘层采用下述原料的绝缘料，即包括PVC树脂、白炭黑、二苯醚树脂、MBS树脂、甲酚‑甲醛树脂、亚麻油醇酸树脂、三元乙丙橡胶、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸钙、煅烧陶土等。本发明的有益效果在于：它在水底复合电缆的防护方面取得了显著的进步，优化和改善了绝缘料及绝缘层的性能，满足水底电缆施工和使用的要求。

Description

一种电缆绝缘层用绝缘料及水底复合电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体是一种电缆绝缘层用绝缘料及水底复合电缆。
背景技术
水底电缆(submarine cable)是用绝缘材料包裹的导线，敷设在水底，主要包括水底通信电缆和水底电力电缆。近年来，经济的蓬勃发展，使石油、天然气开发迎来了一个高速发展时期，水下机器人的作业、平台的建设、钻井平台的连接等，均离不开电缆。
复合电缆基于其“二缆合一”的结构特性，具有节约电缆敷设通道资源，且具有费用低、运行维护方便等优点，广泛应用于水底电缆的铺设。水底电缆由于长期受到冲击，腐蚀，礁石、船锚等意外撞击等影响，其制造技术世界公认复杂。显然，水底电缆的防护结构使其技术的重点和难点。对于复合水底电缆，由于电力电缆和光纤电缆对技术的要求不同，这种组合的特性，就对复合电缆的结构提出了更加复杂和严格的要求。
对于电力传输部分，绝缘层是在导体外层起着电绝缘作用的构件。即保证传输的电流或电磁波只沿着导体行进而不流向外面、导体上具有的电位(对周围物体形成的电位差，即电压)能被隔离。因此绝缘(层)是电缆的重要构件。在水缆技术中，如何提高绝缘层的耐油、耐化学腐蚀、耐潮湿、耐高温冲击、耐局部放电等性能，提高其结构稳定性，使其保持较佳的柔软性，就成为技术的难点。
同时，由于通信传输部分，其受压大、意外撞击概率高，对于光纤的抗压保护则是水底电缆的技术难点，特别对于复合水缆，如何既能较好的分布和抗压，是保证其铺设和使用的重点。
综上所述，如何有效提高水底复合电缆的防护结构，特别是绝缘层的性能，使其满足复杂恶劣的水下环境，从而便于铺设和使用，是本领域技术人员的重点研究方向。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电缆绝缘层用绝缘料及水底复合电缆，它在水底复合电缆的防护方面取得了显著的进步，优化和改善了绝缘料及绝缘层的性能，满足水底电缆施工和使用的要求。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种电缆绝缘层用绝缘料，所述绝缘料是由以下重量份的原料制成：PVC树脂30-40份、白炭黑15-20份、二苯醚树脂10-15份、MBS树脂8-12份、甲酚-甲醛树脂10-16份、亚麻油醇酸树脂15-20份、三元乙丙橡胶25-35份、脂肪醇聚氧乙烯醚2-4份、硬脂酸钙5-10份、煅烧陶土10-15份、增韧剂4-6份，抗电剂4-6份、相容剂2-5份、抗氧剂2-5份和水60-80份。
优选的，所述绝缘料是由以下重量份的原料制成：PVC树脂36份、白炭黑17份、二苯醚树脂13份、MBS树脂10份、甲酚-甲醛树脂13份、亚麻油醇酸树脂18份、三元乙丙橡胶29份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、硬脂酸钙8份、煅烧陶土13份、增韧剂5份，抗电剂5份、相容剂4份、抗氧剂4份和水69份。
所述绝缘料是由以下步骤制得的：
S1、称取一定量的PVC树脂32～38份、白炭黑16～18份、二苯醚树脂11～14份、MBS树脂9～11份、甲酚-甲醛树脂12～15份、亚麻油醇酸树脂16～19份、脂肪醇聚氧乙烯醚3～4份、硬脂酸钙6～9份、煅烧陶土11～14份的原料加入密炼机中，在150～300℃下混炼20～30min；
S2、在步骤S1的产物中加入增韧剂4～6份，抗电剂4～6份、相容剂3～5份、抗氧剂3～5份和去离子水65～76份，在温度为80～100℃下，搅拌速率在1000～1200r/min下高速混合搅拌反应2～3小时；
S3、将步骤S2的产物加入砂磨机研磨至25～35微米的细度后出料，即得。
一种水底复合电缆，包括自外层向内依次设置的外护套、铠装层、防水层、阻燃层，所述阻燃层内设有交替分布的导体和涂覆光纤，且在所述阻燃层的内部空隙中填充有填充层，
所述涂覆光纤外套有松套管，所述松套管内填充有油膏，所述松套管内设有骨架，所述骨架包括设置于中心的管架，所述管体的周侧呈辐射状环形阵列有隔离架，所述隔离架的外端与松套管的内壁相接触，所述涂覆光纤分布于隔离架之间，
所述导体的外侧包裹有内屏蔽层，所述内屏蔽层的外侧包裹有绝缘层，所述绝缘层为使用了所述一种电缆绝缘层用绝缘料挤包制得，所述绝缘层的外侧包裹有绝缘屏蔽层，所述绝缘屏蔽层的外侧包裹有绕包层，所述绕包层的外侧包裹有内护套。
所述内屏蔽层采用半导电屏蔽料挤包在导体上制得，且所述内屏蔽层、绝缘层和绝缘屏蔽层一次挤包包覆于导体的外部。
所述绕包层采用0.4mm厚度双面半导电阻水带直接包覆在绝缘屏蔽层上。
所述填充层填充PP材质。
所述外护套使用半导电聚乙烯护套料。
所述涂覆光纤包括纤芯、包层和涂覆层。
所述骨架为塑料骨架，且所述隔离架为截面是雨滴形的薄壳结构。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的所述绝缘料在耐油、耐腐蚀、防水抗湿、耐热绝缘、抗压耐候等性能方面得到较好的提高，综合性能较好，应用于水底电缆将会大大提高电缆的使用寿命，使其满足水下施工和使用的需求，对水底的恶劣复杂环境具有优异的适应能力。
本发明的所述复合电缆在防护结构方面具有显著的提高。一方面，对于电力传输部分，所述绝缘层具有较好的耐油、耐腐蚀、防水抗湿、耐热绝缘、抗压耐候等性能，大大提高电缆的使用寿命，同时，所述内屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、绕包层、内护套自内而外依次配合，并结合所述填充层、阻燃层、防水层、铠装层、外护套的结构，其具有较好的绝缘、防腐蚀、耐热、阻燃、抗压、抗撞击等性能，并具有优越的抗压强度，使内部布局稳定，满足水下施工和使用的需求，对水底的恶劣复杂环境具有优异的适应能力。另一方面，所述涂覆光纤在油膏、和松套管的基础防护结构下，增加骨架的设置，且管架设置于中心，其管型居中的结构具有加强结构和定位的效果，所述隔离架的辐射状的分布既能够有效的分散和布局涂覆光纤，又能够形成有效的支撑，对光纤结构保护较好，耐压、抗弯性能得到显著提高，有效适应水底的强压不稳定及高概率撞击环境。综上所述，本发明的电缆的防护结构得到了显著的提高，特别是绝缘层的性能，能有效保证电力传输，且骨架的结构能较好的解决水底强压与光纤保护之间的问题，应用于水缆的铺设能够显著提高施工质量，延长使用寿命。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明松套管内的结构示意图。
附图中所示标号：
1、外护套；2、铠装层；3、防水层；4、阻燃层；5、导体；6、涂覆光纤；7、填充层；8、松套管；9、油膏；10、骨架；11、管架；12、隔离架；13、内屏蔽层；14、绝缘层；15、绝缘屏蔽层；16、绕包层；17、内护套。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
本发明所述是一种电缆绝缘层用绝缘料，所述绝缘料是由以下重量份的原料制成：PVC树脂30-40份、白炭黑15-20份、二苯醚树脂10-15份、MBS树脂8-12份、甲酚-甲醛树脂10-16份、亚麻油醇酸树脂15-20份、三元乙丙橡胶25-35份、脂肪醇聚氧乙烯醚2-4份、硬脂酸钙5-10份、煅烧陶土10-15份、增韧剂4-6份，抗电剂4-6份、相容剂2-5份、抗氧剂2-5份和水60-80份。所述绝缘料在耐油、耐腐蚀、防水抗湿、耐热绝缘、抗压耐候等性能方面得到较好的提高，综合性能较好，应用于水底电缆将会大大提高电缆的使用寿命，使其满足水下施工和使用的需求，对水底的恶劣复杂环境具有优异的适应能力。
优选的，所述绝缘料是由以下重量份的原料制成：PVC树脂36份、白炭黑17份、二苯醚树脂13份、MBS树脂10份、甲酚-甲醛树脂13份、亚麻油醇酸树脂18份、三元乙丙橡胶29份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、硬脂酸钙8份、煅烧陶土13份、增韧剂5份，抗电剂5份、相容剂4份、抗氧剂4份和水69份。
所述绝缘料是由以下步骤制得的：
S1、称取一定量的PVC树脂32～38份、白炭黑16～18份、二苯醚树脂11～14份、MBS树脂9～11份、甲酚-甲醛树脂12～15份、亚麻油醇酸树脂16～19份、脂肪醇聚氧乙烯醚3～4份、硬脂酸钙6～9份、煅烧陶土11～14份的原料加入密炼机中，在150～300℃下混炼20～30min；
S2、在步骤S1的产物中加入增韧剂4～6份，抗电剂4～6份、相容剂3～5份、抗氧剂3～5份和去离子水65～76份，在温度为80～100℃下，搅拌速率在1000～1200r/min下高速混合搅拌反应2～3小时；
S3、将步骤S2的产物加入砂磨机研磨至25～35微米的细度后出料，即得。
上述方法生产的绝缘料成本较低，且生产工艺易于控制，具有推广和实践的价值。
一种水底复合电缆，包括自外层向内依次设置的外护套1、铠装层2、防水层3、阻燃层4，所述阻燃层4内设有交替分布的导体5和涂覆光纤6，且在所述阻燃层4的内部空隙中填充有填充层7，所述涂覆光纤6外套有松套管8，所述松套管8内填充有油膏9，所述松套管8内设有骨架10，所述骨架10包括设置于中心的管架11，其管型居中的结构具有加强结构和定位的效果，所述管体的周侧呈辐射状环形阵列有隔离架12，所述隔离架12的外端与松套管8的内壁相接触，所述涂覆光纤6分布于隔离架12之间，辐射状分布的隔离架12既能够有效的分散和布局涂覆光纤6，又能够形成有效的支撑，对光纤结构保护较好，耐压、抗弯性能得到显著提高，有效适应水底的强压不稳定及高概率撞击环境。所述导体5的外侧包裹有内屏蔽层13，所述内屏蔽层13的外侧包裹有绝缘层14，所述绝缘层14为使用了所述一种电缆绝缘层用绝缘料挤包制得，所述绝缘层14的外侧包裹有绝缘屏蔽层15，所述绝缘屏蔽层15的外侧包裹有绕包层16，所述绕包层16的外侧包裹有内护套17。所述内屏蔽层13采用半导电屏蔽料挤包在导体5上制得，且所述内屏蔽层13、绝缘层14和绝缘屏蔽层15一次挤包包覆于导体5的外部。对于电力传输部分，所述绝缘层14具有较好的耐油、耐腐蚀、防水抗湿、耐热绝缘、抗压耐候等性能，大大提高电缆的使用寿命，同时，所述内屏蔽层13、绝缘层14、绝缘屏蔽层15、绕包层16、内护套17自内而外依次配合，并结合所述填充层7、阻燃层4、防水层3、铠装层2、外护套1的结构，其具有较好的绝缘、防腐蚀、耐热、阻燃、抗压、抗撞击等性能，并具有优越的抗压强度，使内部布局稳定，满足水下施工和使用的需求，对水底的恶劣复杂环境具有优异的适应能力。
为了实现对绝缘屏蔽层15的优化，所述绕包层16采用0.4mm厚度双面半导电阻水带直接包覆在绝缘屏蔽层15上。从而获得具有较好的绝缘、屏蔽效果。
为了保持内部各单元较好的排列，使导体5部分和光纤部分都能够稳定的固定在阻燃层4内，所述填充层7填充PP材质。具有较好的填充效果，较好的保护各个传输单元。
为了提高外护套1的防护效果。所述外护套1使用半导电聚乙烯护套料。其抗击强度、抗拉强度、低温柔软性级抗环境应力开裂性较好。
为了保护光纤，所述涂覆光纤6包括纤芯、包层和涂覆层。
由于水底环境复杂，意外撞击、晃动概率较高，故为了提高意外应力下的承受能力，并增加自我修复能力，所述骨架10为塑料骨架10，且所述隔离架12为截面是雨滴形的薄壳结构。当外力撞击时，所述隔离架12的拱形一端(外端)受力，不但能够较好的分散压力，抗压能力较强。而且如果受力发生形变鼓起，在受力消失后，具有自回弹，恢复初始形状的能力。避免因为撞击而发生不可逆的损坏，提高抗击抗压能力，大大延长使用寿命。
实施例1：一种电缆绝缘层用绝缘料
S1、称取一定量的PVC树脂36份、白炭黑17份、二苯醚树脂14份、MBS树脂9份、甲酚-甲醛树脂14份、亚麻油醇酸树脂18份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、硬脂酸钙7份、煅烧陶土13份的原料加入密炼机中，在18℃下混炼25min；
S2、在步骤S1中继续加入增韧剂5份，抗电剂5份、相容剂4份、抗氧剂3-5份和去离子水69份，在温度为89℃下，搅拌速率在1100r/min下高速混合搅拌反应2.5小时；
S3、将步骤S2的产物混合均匀后，加入砂磨机研磨至33微米的细度后出料，即得。
实施例2：一种电缆绝缘层用绝缘料
S1、称取一定量的PVC树脂38份、白炭黑18份、二苯醚树脂14份、MBS树脂11份、甲酚-甲醛树脂15份、亚麻油醇酸树脂19份、脂肪醇聚氧乙烯醚4份、硬脂酸钙9份、煅烧陶土14份的原料加入密炼机中，在300℃下混炼30min；
S2、在步骤S1中继续加入增韧剂6份，抗电剂6份、相容剂5份、抗氧剂5份和去离子水76份，在温度为100℃下，搅拌速率在1200r/min下高速混合搅拌反应3小时；
S3、将步骤S2的产物混合均匀后，加入砂磨机研磨至35微米的细度后出料，即得。
实施例3：一种电缆绝缘层用绝缘料
S1、称取一定量的PVC树脂32份、白炭黑16份、二苯醚树脂11份、MBS树脂9份、甲酚-甲醛树脂12份、亚麻油醇酸树脂16份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、硬脂酸钙6份、煅烧陶土11份的原料加入密炼机中，在150℃下混炼20min；
S2、在步骤S1中继续加入增韧剂4份，抗电剂4份、相容剂3份、抗氧剂3份和去离子水65份，在温度为80℃下，搅拌速率在1000r/min下高速混合搅拌反应2小时；
S3、将步骤S2的产物混合均匀后，加入砂磨机研磨至25微米的细度后出料，即得。
实施例4：
一种水底复合电缆，包括自外层向内依次设置的外护套1、铠装层2、防水层3、阻燃层4，所述外护套1使用半导电聚乙烯护套料。所述阻燃层4内设有交替分布的导体5和涂覆光纤6，且在所述阻燃层4的内部空隙中填充有填充层7，所述填充层7填充PP材质。所述涂覆光纤6包括纤芯、包层和涂覆层。所述涂覆光纤6外套有松套管8，所述松套管8内填充有油膏9，所述松套管8内设有骨架10，所述骨架10为塑料骨架10，且所述隔离架12为截面是雨滴形的薄壳结构。所述骨架10包括设置于中心的管架11，所述管体的周侧呈辐射状环形阵列有隔离架12，所述隔离架12的外端与松套管8的内壁相接触，所述涂覆光纤6分布于隔离架12之间，辐射状分布的隔离架12所述导体5的外侧包裹有内屏蔽层13，所述内屏蔽层13的外侧包裹有绝缘层14，所述绝缘层14为使用了实施例1制得的所述一种电缆绝缘层用绝缘料挤包制得，所述绝缘层14的外侧包裹有绝缘屏蔽层15，所述绝缘屏蔽层15的外侧包裹有绕包层16，所述绕包层16采用0.4mm厚度双面半导电阻水带直接包覆在绝缘屏蔽层15上。所述绕包层16的外侧包裹有内护套17。所述内屏蔽层13采用半导电屏蔽料挤包在导体5上制得，且所述内屏蔽层13、绝缘层14和绝缘屏蔽层15一次挤包包覆于导体5的外部。对于电力传输部分，所述绝缘层14具有较好的耐油、耐腐蚀、防水抗湿、耐热绝缘、抗压耐候等性能，大大提高电缆的使用寿命，同时，所述内屏蔽层13、绝缘层14、绝缘屏蔽层15、绕包层16、内护套17自内而外依次配合，并结合所述填充层7、阻燃层4、防水层3、铠装层2、外护套1的结构，其具有较好的绝缘、防腐蚀、耐热、阻燃、抗压、抗撞击等性能，并具有优越的抗压强度，使内部布局稳定，满足水下施工和使用的需求，对水底的恶劣复杂环境具有优异的适应能力。

Claims (10)

1.一种电缆绝缘层用绝缘料，其特征在于：所述绝缘料是由以下重量份的原料制成：PVC树脂30-40份、白炭黑15-20份、二苯醚树脂10-15份、MBS树脂8-12份、甲酚-甲醛树脂10-16份、亚麻油醇酸树脂15-20份、三元乙丙橡胶25-35份、脂肪醇聚氧乙烯醚2-4份、硬脂酸钙5-10份、煅烧陶土10-15份、增韧剂4-6份，抗电剂4-6份、相容剂2-5份、抗氧剂2-5份和水60-80份。
2.根据权利要求1所述一种电缆绝缘层用绝缘料，其特征在于：所述绝缘料是由以下重量份的原料制成：PVC树脂36份、白炭黑17份、二苯醚树脂13份、MBS树脂10份、甲酚-甲醛树脂13份、亚麻油醇酸树脂18份、三元乙丙橡胶29份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、硬脂酸钙8份、煅烧陶土13份、增韧剂5份，抗电剂5份、相容剂4份、抗氧剂4份和水69份。
3.根据权利要求1所述一种电缆绝缘层用绝缘料，其特征在于：所述绝缘料是由以下步骤制得的：
S1、称取一定量的PVC树脂32～38份、白炭黑16～18份、二苯醚树脂11～14份、MBS树脂9～11份、甲酚-甲醛树脂12～15份、亚麻油醇酸树脂16～19份、脂肪醇聚氧乙烯醚3～4份、硬脂酸钙6～9份、煅烧陶土11～14份的原料加入密炼机中，在150～300℃下混炼20～30min；
S2、在步骤S1的产物中加入增韧剂4～6份，抗电剂4～6份、相容剂3～5份、抗氧剂3～5份和去离子水65～76份，在温度为80～100℃下，搅拌速率在1000～1200r/min下高速混合搅拌反应2～3小时；
S3、将步骤S2的产物加入砂磨机研磨至25～35微米的细度后出料，即得。
4.一种水底复合电缆，其特征在于：包括自外层向内依次设置的外护套(1)、铠装层(2)、防水层(3)、阻燃层(4)，所述阻燃层(4)内设有交替分布的导体(5)和涂覆光纤(6)，且在所述阻燃层(4)的内部空隙中填充有填充层(7)，
所述涂覆光纤(6)外套有松套管(8)，所述松套管(8)内填充有油膏(9)，所述松套管(8)内设有骨架(10)，所述骨架(10)包括设置于中心的管架(11)，所述管体的周侧呈辐射状环形阵列有隔离架(12)，所述隔离架(12)的外端与松套管(8)的内壁相接触，所述涂覆光纤(6)分布于隔离架(12)之间，
所述导体(5)的外侧包裹有内屏蔽层(13)，所述内屏蔽层(13)的外侧包裹有绝缘层(14)，所述绝缘层(14)为使用了如权利要求1～3任一项所述一种电缆绝缘层用绝缘料挤包制得，所述绝缘层(14)的外侧包裹有绝缘屏蔽层(15)，所述绝缘屏蔽层(15)的外侧包裹有绕包层(16)，所述绕包层(16)的外侧包裹有内护套(17)。
5.根据权利要求4所述一种水底复合电缆，其特征在于：所述内屏蔽层(13)采用半导电屏蔽料挤包在导体(5)上制得，且所述内屏蔽层(13)、绝缘层(14)和绝缘屏蔽层(15)一次挤包包覆于导体(5)的外部。
6.根据权利要求4所述一种水底复合电缆，其特征在于：所述绕包层(16)采用0.4mm厚度双面半导电阻水带直接包覆在绝缘屏蔽层(15)上。
7.根据权利要求4所述一种水底复合电缆，其特征在于：所述填充层(7)填充PP材质。
8.根据权利要求4所述一种水底复合电缆，其特征在于：所述外护套(1)使用半导电聚乙烯护套料。
9.根据权利要求4所述一种水底复合电缆，其特征在于：所述涂覆光纤(6)包括纤芯、包层和涂覆层。
10.根据权利要求4所述一种水底复合电缆，其特征在于：所述骨架(10)为塑料骨架(10)，且所述隔离架(12)为截面是雨滴形的薄壳结构。
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