CN109387912A - 一种非金属铠装丝 - Google Patents
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Abstract
一种非金属铠装丝，其中，内芯为超高分子量聚乙烯纤维浸渍合成聚氨酯树脂固化而成，外侧涂覆有一层耐磨层。该非金属铠装丝适合全深海遥控潜水器的脐带缆使用，具有环境适应强、拉伸强度和拉伸模量性能好、方便使用、生产效率高、性价比高等有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种脐带缆用铠装丝，属于复合光缆材料技术领域。
背景技术
脐带缆是深海能源开发的关键装备，负责水下开采子系统和水面浮式母平台之间“信号” 和“物质”交流，在水下油气开发过程中占有十分重要的地位，是水下油气开发的“神经系 统”和“生命脐带”。
随着遥控潜水器(ROV)最大潜水深度的不断突破，特别是万米级全深海ROV研制项目不断推进，研制全深海遥控潜水器用脐带缆已经成为我国深海技术的紧迫任务。然而，已有的全深海ROV脐带缆为金属铠装脐带缆，采用钢丝作为铠装材料，由于钢丝密度较大，致使金属铠装脐带缆自身重量较重，通常只能用于海底6000米以内。如CN201975101U和CN202650621U公开的脐带电缆，其采用或编织或缠绕钢丝铠装层来满足承受水下作业时的抗拉和抗压的功能。同时在电力传输过程中为了避免钢丝产生磁滞损耗带来干扰，在钢丝内 部要包覆一层导电或半导电屏蔽层。虽然这类电缆短期内可以满足海洋工程电缆的要求，但 是其仍存在缺点，第一，该电缆采用钢丝作为承力件，钢丝比重大，在电缆外面包覆钢丝后， 造成电缆本体重量大幅度增加，既不利于敷设和使用，也不利于用于更深的海底；第二，该 类电缆均采用钢丝铠装，由于钢丝是磁性金属，在电力缆传输过程中产生磁滞损耗，造成对 线芯的干扰，为了避免该类干扰，在铠装层内部需要增加屏蔽层，因此增加了材料，也增加 了成本；第三，金属管和金属丝铠装作为采样取样管路及承载结构容易受到深水压力和浮力 摇动，造成电缆绝缘材料损伤，使电缆因绝缘操作导致短路。
随着ROV最大下潜深度的不断突破，特别是全深海ROV研制项目的不断推进，发明能 满足全深海ROV工作要求的全深海ROV非金属铠装脐带缆已成为我国深海技术领域的紧迫 任务。全深海ROV非金属铠装脐带缆是当今国际前沿性研究项目，它充分利用了非金属复合 材料重量轻、强度高的优异特性，用非金属铠装丝制作成的全深海ROV非金属铠装脐带缆具 有较高的强度、重量比和优良的耐腐蚀性能。公告号为CN203366804U的实用新型专利，其 虽然采用聚乙烯纤维和无纺布包覆构成的编织物层作为非金属加强层来提高负载重量，其仍 存在缺点，第一，将编织物作为整体的加强层，并未将其作为铠装丝使用，使得使用并不方 便，也不便于根据脐带缆使用的深度来调整铠装层的布设而达到要求的强度；第二，加强层 的整体拉伸强度和拉伸模量不利于控制；第三，对环境的适应性如温度、抗化能力等不强； 第四，不便于生产和组装。现有技术也有用FRP、芳纶纤维作为构成的编织物层，其拉伸强 度和拉伸模量相对不足，也无法生产长度超长的铠装丝，不利于深海万米以下使用。
因此，高性能非金属铠装丝目前在我国深海技术领域还是一项空白，开展全深海ROV铠 装脐带缆用非金属铠装丝的发明可为我国全深海ROV脐带缆的研制提供技术支撑和配套保 障，为我国全深海ROV非金属铠装脐带缆的国产化和产业化奠定结实的技术基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种对环境适应强、密度低、拉伸强度和拉伸模量性能好、柔软性 好、方便使用、适用于万米级全深海、生产效率高、性价比高的非金属铠装丝，同时对其生 产方法、生产装置进行改进，使得非金属铠装丝的表面性能突出、能实现大长度连续生产。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种非金属铠装丝，其特征在于，所述非 金属铠装丝内芯为超高分子量聚乙烯纤维浸渍合成聚氨酯树脂固化而成，外侧涂覆有一层耐 磨层。该非金属铠装丝适合全深海遥控潜水器的脐带缆使用。
优选地，所述金属铠装丝的外径为0.5mm～6mm。
优选地，耐磨层为耐磨尼龙。
优选地，耐磨层厚度为0.3mm～1.0mm。
优选地，所述超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的65～85％。
优选地，所述非金属铠装丝的密度为1.00～1.10g/cm3。
本发明的另一技术方案是提供一种利用了上述非金属铠装丝的全深海遥控潜水器用脐 带缆，包括电力线、地线、光纤单元、内芯护套、非金属铠装丝、外护层；所述电力线、地 线和光纤单元位于内芯护套内，非金属铠装丝位于内包层和外护层之间；所述非金属铠装丝 内芯为超高分子量聚乙烯纤维浸渍合成聚氨酯树脂固化而成，外侧涂覆有一层耐磨层。
本发明还提供一种非金属铠装丝的生产方法，具体步骤如下：
(1)、将超高分子量聚乙烯纤维进行偶联改性处理；
(2)、将改性后的超高分子量聚乙烯纤维进入红外线烘箱烘烤；
(3)、之后进入树脂槽，浸渍合成聚氨酯树脂；
(4)、然后进入模具，在模具内成型并加热固化，进入牵引机制得非金属铠装丝内芯；
(5)、把非金属铠装丝内芯收卷在卷绕盘上；
(6)、把非金属铠装丝内芯放在套塑生产线上；
(7)、非金属铠装丝内芯进入预热烘箱后穿过挤出模具；
(8)、涂覆后快速冷却，制得非金属铠装丝成品。
优选地，控制步骤(3)中超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的65～ 85％。
优选地，步骤(4)，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一阶段为80±10℃，第二阶段为120±10℃，第三阶段为140±10℃。由于在模具内存在温度的差异，同时树脂熔体的黏度对温度较为敏感，温度越高黏度越低，其流动性能变好，在模具内设置温度的梯度， 树脂熔体的流动性也存在梯度，这对制品的表面光滑度有较大的影响，从微观来看，最后成 型得到的内芯表面粗糙度有所不同，进而对于在超深水环境下的老化及腐蚀行为起到重要影 响。同时，尤其是第二阶段温度的选择，有利于树脂和超高分子量聚乙烯纤维的复合，增强 其强度。
优选地，步骤(4)中，牵引机的牵引速度为0.5m/min-1.5m/min，更优选地，牵引速度 为1m/min，在这个速度范围内，超高分子量聚乙烯纤维浸渍合成聚氨酯树脂的成型效果好， 质量稳定，能够使得铠装丝单根连续生产长度不小于50000m。
优选地，步骤(8)的涂覆材料为耐磨尼龙。
优选地，步骤(8)中涂覆的厚度为0.3mm～1.0mm。
本发明还提供一种非金属铠装丝的生产设备，包括：依次连接的放线装置、偶联改性处 理装置、第一烘箱、树脂槽、模具、牵引装置、第一收卷装置；以及依次连接的放卷装置、 第二烘箱、挤出机、冷却水槽、吹干装置、直径检测仪、牵引装置、第二收卷装置；其中放线装置对超高分子量聚乙烯纤维进行放线，树脂槽盛装有聚氨酯树脂；第一收卷装置对得到 的非金属铠装丝内芯进行收卷，后作为放卷装置的待处理物。
其中，模具为分体模具，其具有三段升温的功能，第一阶段为80±10℃，第二阶段为 120±10℃；第三阶段为140±10℃。
本发明采用超高分子量聚乙烯纤维配合使用聚氨酯树脂作为非金属铠装丝的内芯，其几 乎不会被水的影响其物化性能。
超高分子量聚乙烯纤维放置于长期的静态负载产生的永久性的延伸率称为蠕变。
1、机械特性
2、热能性能
超高分子量聚乙烯纤维的机械性功能收到温度的影响；强度和模量在低于室温的环境下 增强，在高一些温度下减弱；同时，超高分子量聚乙烯纤维可以在冷冻环境到70摄氏度的环 境里承受长期的暴露。
3、抗化能力
超高分子量聚乙烯纤维是具有非常强的抗化学能力。因为他是用极端高份子重量聚乙烯 制造的，他不含有任何芳环或者氨基化物，羟基或者易于被其他侵略性化学类别物质所影响。
4.物理性能
超高分子量聚乙烯纤维表面非常光滑源自于他们的低摩擦性系数，低密度使得其可以浮 在水面，吸水性是微不足道的。
5.电子性能
聚乙烯是属于绝缘体同时无双极特性，在洗擦后，超高分子量聚乙烯纤维体现出很高的 抗电特性，低恒定电解质和一个非常低的电解质流失因素。
6.声波特性
超高分子量聚乙烯纤维有非常高的音波速度，在轴向的音波速度要高于横向；声波阻碍 性能、产品密度和横向音波速度都类似水。
7.光学性能
超高分子量聚乙烯纤维视觉上是不透明的。在UV光下无法看到纤维，这是因为低UV 吸收系数以及无荧光粉或者磷光粉等综合因素。同时他也无法被热成像系统看到，因为他有 低IR吸收系数和高热能传导能力。低雷达波反射同时也减低了雷达可视性。
8.抗火性能
以来自超高分子量聚乙烯纤维制造的织物和面板通过了多种标准的防火测试。
9.抗疲劳性能
超高分子量聚乙烯纤维产品拥有高的轴向负载抗疲劳能力。
10、环境适应性能
超高分子量聚乙烯纤维适用于多样化的、严酷的气候环境下。它在空气里可多年维持稳 定性。故而在处理和储存环节里无需更多的担心，因为只有强烈氧化物媒体才可以袭击他的 机械属性。当在长期UV照射下，和其他高强度玻纤相比，他显示出最低的强度减弱和断裂 延伸率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用超高分子量聚乙烯纤维配合使用聚氨酯树脂作为非金属铠装丝，二者具 有配合作用，大大增强了其拉伸强度(≥1600MPa，φ2.9mm；优选≥2000MPa，φ2.9mm)和拉伸模量(≥80Gpa，φ2.9mm；优选≥90Gpa，φ2.9mm)，并且其比重轻，密度只有 1.00-1.10g/cm3，仅有钢丝的八分之一左右；其具有一定刚性，能抵抗成缆过程的热收缩和深 海使用时的冷收缩；同时，选用这一特定的材料配合成型，具有突出的柔软度，其最小弯曲 直径明显优于其他材料；故而将其作为脐带缆的铠装层，由于其具有优良的性能，能够适用于全深海遥控潜水器使用。
2、本发明的非金属铠装丝使用灵活，可以根据脐带缆需要的强度，灵活的配置铠装层。
3、本发明的非金属铠装丝外侧是耐磨尼龙材料，使用成缆时可直接使用，无需再涂层， 使用方便。
4、本发明的铠装丝为非金属，能够避免在电力缆传输过程中产生磁滞损耗，造成对线 芯的干扰；并且由于聚乙烯无双极的特性，铠装丝具有很高的抗电特性。
5、本发明的方法在模具内采用三段升温的方式加热固化，且各个阶段的温度控制严格， 由于在模具内存在温度的差异，同时树脂熔体的黏度对温度较为敏感，温度越高黏度越低， 其流动性能变好，在模具内设置温度的梯度，树脂熔体的流动性也存在梯度，这对制品的表 面光滑度有较大的影响，从微观来看，最后成型得到的内芯表面粗糙度有所不同，进而对于 在超深水环境下的老化及腐蚀行为起到重要影响。同时，尤其是第二阶段温度的选择，有利 于树脂和超高分子量聚乙烯纤维的复合，增强其强度。
6、现有技术的非金属复合材料，通常尺寸直径越小，能生产的长度越长；而本发明的 非金属铠装丝，通过选择合适的牵引速度，配合特定的温度，不仅有利于品质的稳定，在保 障非金属铠装丝各项性能指标(拉伸强度、拉伸模量、最小弯曲直径、抗老化等)的基础上， 实现了对于大直径的(如内芯直径为2.9mm)非金属铠装丝其单根的生产长度能够非常的长， 能达到50km以上，也就是实现了大尺寸非金属铠装丝的大长度连续生产。
7、在超高分子量聚乙烯纤维配合和聚氨酯树脂固化前，对超高分子量聚乙烯纤维进行 偶联改性，增强了其浸润性，明显提高了二者的界面粘结性，最终提升了非金属铠装丝内芯 的整体机械性能。
附图说明
图1为非金属铠装丝结构示意图。
图2为非金属铠装丝截面图。
图3为非金属铠装丝的内芯成型装置。
图4为非金属铠装丝的涂覆成型装置。
图5为全深海遥控潜水器用脐带缆示意图。
1-非金属铠装丝的内芯、2-耐磨层、3-放线装置、4-偶联改性处理装置、5-第一烘箱、6- 树脂槽、7-模具、8-牵引装置、9-第一收卷装置、10-放卷装置、11-第二烘箱、12-挤出机、13- 冷却水槽、14-吹干装置、15-直径检测仪、16-牵引装置、17-第二收卷装置、18-电力线、19- 光纤单元、20-地线、21-内芯护套、22-外护层、23-非金属铠装丝。
具体实施方式
如图1-2，一种非金属铠装丝，非金属铠装丝的内芯1为超高分子量聚乙烯纤维浸渍合成 聚氨酯树脂固化而成，外侧涂覆有一层耐磨层2。图5为使用了非金属铠装丝的脐带缆，包 括电力线18、光纤单元19、地线20、内芯护套21、非金属铠装丝23、外护层22；所述电力 线18、光纤单元19和地线20位于内芯护套21内，非金属铠装丝位于内芯护套21和外护层22之间。
非金属铠装丝的生产设备如图3、4所示，它包括：依次连接的放线装置3、偶联改性处理装置4、第一烘箱5、树脂槽6、模具7、牵引装置8、第一收卷装置9；以及依次连接的 放卷装置10、第二烘箱11、挤出机12、冷却水槽13、吹干装置14、直径检测仪15、牵引装 置16、第二收卷装置17.
其中，放线装置3对超高分子量聚乙烯纤维进行放线，树脂槽6中盛装有聚氨酯树脂； 第一收卷装置9对得到的非金属铠装丝内芯进行收卷，后作为放卷装置10的待处理物。
以下实施例中具体制备本发明的非金属铠装丝的步骤如下(原料另有说明的进行替换)：
(1)、将超高分子量聚乙烯纤维进行偶联改性处理；
(2)、将改性后的超高分子量聚乙烯纤维进入红外线烘箱烘烤；
(3)、之后进入树脂槽，浸渍合成聚氨酯树脂；
(4)、然后进入模具，在模具内成型并加热固化，进入牵引机制得非金属铠装丝内芯；
(5)、把非金属铠装丝内芯收卷在卷绕盘上；
(6)、把非金属铠装丝内芯放在套塑生产线上；
(7)、非金属铠装丝内芯进入预热烘箱后穿过寄出模具；
(8)、涂覆后快速冷却，制得非金属铠装丝成品。
实施例1
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 1、表2、表3、表4。
实施例2
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为90℃，第二阶段为120℃，第三阶段为150℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 1。
实施例3
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为70℃，第二阶段为110℃，第三阶段为130℃，牵引机的牵引速度为0.5m/min。内芯 直径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见 表1。
实施例4
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为90℃，第二阶段为130℃，第三阶段为150℃，牵引机的牵引速度为1.5m/min。内芯 直径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见 表1。
实施例5
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为130℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 1。
实施例6
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为150℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 1。
实施例7
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为70℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 1。
对比例1
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为60℃，第二阶段为110℃，第三阶段为160℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 1。
对比例2
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为60℃，第二阶段为120℃，第三阶段为160℃，牵引机的牵引速度为0.5m/min。内芯 直径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见 表1。
对比例3
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为50℃，第二阶段为100℃，第三阶段为120℃，牵引机的牵引速度为0.5m/min。内芯 直径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见 表1。
对比例4
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，模具内温度恒定，为110℃，牵引机的牵引速 度为0.5m/min。内芯直径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比 的75％，实验结果见表1。
对比例5
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，模具内温度恒定，为105℃，牵引机的牵引速 度为0.5m/min。内芯直径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比 的75％，实验结果见表1。
表1实验结果
其中，第一阶段80℃、第二阶段120℃、第三阶段140℃、牵引速度为1m/min为最佳条件。
对比例6
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 天益化工生产的聚酰亚胺树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 2
对比例7
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 亨斯迈化工丙烯酸环氧树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为180℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 2
对比例8
所用原材料：帝入芳纶2419Dtex，浸渍树脂为上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25 聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min，内芯直 径为2.9mm，芳纶占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例9
所用原材料：帝人芳纶2419Dtex，浸渍树脂为天益化工生产的聚酰亚胺树脂，涂覆材 料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min，内芯直 径为2.9mm，芳纶占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例10
所用原材料：帝人芳纶2419Dtex，浸渍树脂为上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25 聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为130℃；第三阶段为180℃，牵引机的牵引速度为1m/min，内芯直 径为2.9mm，芳纶占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例11
所用原材料：重庆国际复合材料有限公司生产的玻璃纤维，浸渍树脂为上海舜胜高分子 有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，玻璃纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例12
所用原材料：重庆国际复合材料有限公司生产的玻璃纤维，浸渍树脂为天益化工生产的 聚酰亚胺树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，玻璃纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例13
所用原材料：重庆国际复合材料有限公司生产的玻璃纤维，浸渍树脂为上海舜胜高分子 有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为130℃；第三阶段为180℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，玻璃纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例14
所用原材料：海财塑化有限公司的尼龙纤维，浸渍树脂为上海舜胜高分子有限公司生产 的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，尼龙纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例15
所用原材料：海财塑化有限公司的尼龙纤维，浸渍树脂为天益化工生产的聚酰亚胺树脂， 涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，尼龙纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例16
所用原材料：海财塑化有限公司的尼龙纤维，浸渍树脂为上海舜胜高分子有限公司生产 的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为130℃；第三阶段为180℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，尼龙纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例17
所用原材料：佛山市特纶纤维科技有限公司的PBO纤维，浸渍树脂为上海舜胜高分子 有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，PBO纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例18
所用原材料：佛山市特纶纤维科技有限公司的PBO纤维，浸渍树脂为天益化工生产的 聚酰亚胺树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，PBO纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
对比例19
所用原材料：佛山市特纶纤维科技有限公司的PBO纤维，浸渍树脂为上海舜胜高分子 有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为130℃；第三阶段为180℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，PBO纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表2。
表2实验结果
表2为对内芯性能的测试，对于断裂延伸率，脐带缆的铠装丝通常在4％即可，而影响 其在深海使用的重要性能在于拉伸强度、拉伸弹性模量以及柔软度(最小弯曲直径)。通过对 比可以看出，超高分子量聚乙烯纤维和聚氨酯树脂配合使用的性能相对于其他纤维和/或树脂 的配合使用，具有预料不到的技术效果。
实施例8
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的80％，实验结果见表 3。
实施例9
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的85％，实验结果见表 3。
实施例10
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的70％，实验结果见表 3。
实施例11
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的65％，实验结果见表 3。
对比例20
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的50％，实验结果见表 3。
对比例21
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2.9mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的90％，实验结果见表 3。
表3实验结果
从表3可以看出，当超高分子量聚乙烯纤维重量占内芯比的65-85％时，得到的非金属 铠装丝的性能越好，尤其是占比在75-85％的范围较优，原因可能是超高分子量聚乙烯纤维以 及聚氨酯树脂二者本身的性能有差别，而在不同的温度和工艺条件下，不同的占比影响其复 合的性能，最终也会影响到成型产品的性能。
实施例12
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为2mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表表 4。
实施例13
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为1.5mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 表4。
实施例14
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为1mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表表 4。
实施例15
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为0.5mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 表4。
实施例16
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为3mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表表 4。
实施例17
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为3.5mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表 表4。
实施例18
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为4mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表表 4。
实施例19
所用原材料：超高分子量聚乙烯纤维为帝斯曼美国产SK78 dtex1760 ASP，浸渍树脂为 上海舜胜高分子有限公司生产的SS-25聚氨酯树脂，涂覆材料为帝斯曼产尼龙6材料AKULONяF-X9190 PA6。
制备非金属铠装丝采用前述方法，其中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一 阶段为80℃，第二阶段为120℃，第三阶段为140℃，牵引机的牵引速度为1m/min。内芯直 径为5mm，超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的75％，实验结果见表表 4。
表4实验结果
由表4可以看出，对于非金属铠装丝的生产，其直径越大，单丝的长度就越难控制。而 本发明的非金属铠装丝，通过控制原料间的配比，优化工艺参数如温度的控制，能够实现在 大直径的前提下，仍能生产较长的单丝长度，实现了非金属铠装丝的大长度连续生产。值得 说明的是，内芯直径为2.9mm的非金属铠装丝虽然单丝长度不是最长，但是对于工业实践而言为最 优的直径。
Claims (10)
1.一种非金属铠装丝，其特征在于，所述非金属铠装丝内芯为超高分子量聚乙烯纤维浸渍合成聚氨酯树脂固化而成，外侧涂覆有一层耐磨层。
2.如权利要求1所述的非金属铠装丝，所述金属铠装丝的外径为0.5mm～6mm。
3.如权利要求1所述的非金属铠装丝，所述耐磨层为耐磨尼龙。
4.如权利要求1所述的非金属铠装丝，所述耐磨层厚度为0.3mm～1.0mm。
5.如权利要求1所述的非金属铠装丝，所述超高分子量聚乙烯纤维占整个非金属铠装丝内芯重量比的65～85％。
6.如权利要求1所述的非金属铠装丝，所述非金属铠装丝的密度为1.00～1.10g/cm3。
7.如权利要求1-6任一项所述的非金属铠装丝，其作为全深海遥控潜水器的脐带缆的铠装丝使用。
8.一种权利要求1-6任一项所述的非金属铠装丝，采用如下步骤生产：
(1)、将超高分子量聚乙烯纤维进行偶联改性处理；
(2)、将改性后的超高分子量聚乙烯纤维进入红外线烘箱烘烤；
(3)、之后进入树脂槽，浸渍合成聚氨酯树脂；
(4)、然后进入模具，在模具内成型并加热固化，进入牵引机制得非金属铠装丝内芯；
(5)、把非金属铠装丝内芯收卷在卷绕盘上；
(6)、把非金属铠装丝内芯放在套塑生产线上；
(7)、非金属铠装丝内芯进入预热烘箱后穿过挤出模具；
(8)、涂覆后快速冷却，制得非金属铠装丝成品。
9.如权利要求8所述的非金属铠装丝，步骤(4)中，在模具内采用三段升温的方式加热固化，第一阶段为80±10℃，第二阶段为120±10℃；第三阶段为140±10℃。
10.如权利要求8或9所述的非金属铠装丝，步骤(4)中，牵引机的牵引速度为0.5m/min-1.5m/min，更优选地，牵引速度为1m/min。
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