CN111334048B - 一种硅橡胶护套及其应用制备的电缆 - Google Patents

一种硅橡胶护套及其应用制备的电缆 Download PDF

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Abstract

一种硅橡胶护套及其应用制备的电缆。所述硅橡胶护套的制备材料按质量计为：60‑80份甲基乙烯基硅橡胶，20‑30份乙丙橡胶，20‑25份白炭黑，10‑20份氯丁橡胶，3‑5份氧化锌，2‑4份二月桂酸二丁基锡，2‑4份三亚乙基四胺，2‑3份辛酸亚锡，1‑2份抗氧剂DNP。本发明制得一种高耐压、耐磨损，稳定可靠的海洋勘探用电力电缆。

Description

一种硅橡胶护套及其应用制备的电缆
技术领域
本发明属于一种硅橡胶护套及电缆制备技术领域，属于电缆技术领域。
背景技术
随着陆地资源越来越匮乏，海洋中大量的资源得到了人们的关注，而对资源的勘探是对其进行开采的一个重要准备工作，水下的勘探设备其电力来源一般是位于水面的母船或作业平台，通过电力电缆传输电力维持设备运转。
海底环境复杂：温度低、高水压、海水腐蚀性高，同时海底结构复杂，存在的锋利的岩石、贝壳等会割裂电缆外表面，造成电缆损坏，为增加自身强度和屏蔽干扰信号，会增加一层金属编织层，这就带来下列问题：1.如果金属编织层设在电缆护套外面，海水会很快腐蚀掉金属层；2.如果金属编织层设在电缆护套里面，金属编织层在长期折弯和晃动后，可能会产生断头和毛刺，毛刺会刮伤内部的线缆，虽然可以采用绕包加强纤维层的方法来阻止断头和毛刺划伤内部线缆，但是长时间的弯折会使绕包层产生缝隙，断头和毛刺还是会损伤内部线缆；3.如果在电缆护套设置金属编织层夹层，金属和橡胶两种物质性质相差较大，时间长了二者结合会不紧密，多次折弯，金属编织层出现毛刺损伤护套。
发明内容
为了满足在海中复杂的工作环境下提供稳定电力传输的需求，本发明提供一种硅橡胶护套及其应用制备的电缆。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硅橡胶护套，所述硅橡胶护套的制备材料按质量计为：60-80份甲基乙烯基硅橡胶，20-30份乙丙橡胶，20-25份白炭黑，10-20份氯丁橡胶，3-5份氧化锌，2-4份二月桂酸二丁基锡，2-4份三亚乙基四胺，2-3份辛酸亚锡，1-2份抗氧剂DNP；
所述硅橡胶护套料的制备步骤为：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、乙丙橡胶与氯丁橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为50-60℃，塑炼时辊距由小逐步增大，塑炼时间为8-12min，得到塑炼胶；
（2）在步骤1得到的塑炼胶中加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为70-85℃，混炼时辊距由小逐步增大，混炼时间为20-30min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为50-60℃的开炼机上混炼20-30min，倒出停放，自然冷却后，切割成粒得到硅橡胶护套料。
进一步的，将上述硅橡胶护套料应用在电缆之中。
所述电缆形成以下结构：包括电缆芯，所述电缆芯由若干导线绞合而成，所述导线的结构为：最里层为铜芯，所述铜芯由若干镀锡铜线绞合而成，铜芯外设有聚四氟乙烯绝缘层；每根导线的聚四氟乙烯绝缘层外均涂有硅油，所述电缆芯外设有碳化硅纤维层，所述碳化硅纤维层外设有铝箔层，所述铝箔层外设有玄武岩纤维层，所述玄武岩纤维层外设有聚丙烯腈预氧化纤维层，所述聚丙烯腈预氧化纤维层外设有硅橡胶护套，所述硅橡胶护套内设有橡胶加强层，所述橡胶加强层由钢带与硅橡胶带混合而成。
所述电缆按照以下方式进行加工：（1）绞合：取若干的镀锡铜单线绞合制得导体；
（2）退火热处理：将绞合好的导体放入退火箱中，在260-320℃温度条件下处理6-9小时，然后开取出在室温中自然冷却后放置8-12小时；
（3）挤包绝缘层：将导体放入挤塑机上挤包聚四氟乙烯绝缘层，制得导线，挤包后的导线使用硅油冷却；
（4）绕包：取规定数量制得的导线绞合，然后放入绕包机绕包一层碳化硅纤维层，在碳化硅纤维层外再绕包一层铝箔层，然后在铝箔层外绕包玄武岩纤维层，最后玄武岩纤维层外绕包聚丙烯腈预氧化纤维层；
（5）挤包外护套：将绕包好后的产品放入挤包机，挤包一层硅橡胶护套，然后放入编织机，混合编织上钢带和硅橡胶带，然后再挤包一层硅橡胶护套；
（6）热熔：将步骤5制得的产品放入加热箱，加热箱内部温度为160-200℃，加热8-12min，待电缆冷却后，绕装制得成品。
所述橡胶加强层内钢带的质量是硅橡胶带的质量的3到5倍。
所述硅橡胶带的制备材料按质量计为：40-60份甲基乙烯基硅橡胶，20-30份乙丙橡胶，15-20份白炭黑，3-5份氧化锌，1-2份二月桂酸二丁基锡，1-2份三亚乙基四胺，1-2份抗氧剂DNP，1-2份辛酸亚锡；
所述硅橡胶带的制备方法为：
（1）将乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为60-80℃，塑炼时间为8-12min，得到塑炼胶；
（2）步骤1得到的塑炼胶加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为80-90℃，混炼时间为10-20min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为70-90℃的开炼机上混炼15-25min，停放4h-12h，得到硅橡胶料；
（4）将步骤3制得的硅橡胶料放入压延机，再切割制得硅橡胶带
硅橡胶护套层内设有钢带，可以屏蔽外部干扰信号和加强结构，经过热熔处理，硅橡胶带会融化，这样硅橡胶带不仅和钢带紧密在一起，因为硅橡胶带和硅橡胶护套基材相近，还会和硅橡胶护套紧密结合，就可以将钢带紧密的固定在硅橡胶护套中，使在海底晃动的工作环境中其不易损坏，硅橡胶护套制备材料添加有更高比例的热稳定剂二月桂酸二丁基锡和交联剂三亚乙基四胺，因此在热熔处理时其自身结构不会变化。
对绞合后的铜丝进行退火处理，可有效的消除绞合时带来的内部应力，防止后期安装时内部应力释放带来的电缆位移和变形，聚四氟乙烯具有优良的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂和耐磨性能，良好的耐湿性和耐低温性，特别适合海底的工作环境，硅橡胶具有极佳的耐低温性，适合在海底环境；
使用硅油冷却，硅油性质稳定，具有耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性，防止用水冷却聚四氟乙烯绝缘层表面反应产生杂质，使聚四氟乙烯绝缘层质量更稳定，可以减少导线间的绝缘层摩擦。
本发明的有益效果是：制得一种高耐压、耐磨损，稳定可靠的海洋勘探用电力电缆。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是电缆结构示意图。
图中：1.导线，2.碳化硅纤维层，3.铝箔层，4.玄武岩纤维层，5.聚丙烯腈预氧化纤维层，6.硅橡胶护套，7.橡胶加强层。
具体实施方式
实例1
图1中，一种海洋勘探用电力电缆，图中：1.导线，2.碳化硅纤维层，3.铝箔层，4.玄武岩纤维层，5.聚丙烯腈预氧化纤维层，6.硅橡胶护套，7.橡胶加强层。包括电缆芯，所述电缆芯由若干导线绞合而成，所述导线的结构为：最里层为铜芯，所述铜芯由若干镀锡铜线绞合而成，铜芯外设有聚四氟乙烯绝缘层；每根导线的聚四氟乙烯绝缘层外均涂有硅油，所述电缆芯外设有碳化硅纤维层，所述碳化硅纤维层外设有铝箔层，所述铝箔层外设有玄武岩纤维层，所述玄武岩纤维层外设有聚丙烯腈预氧化纤维层，所述聚丙烯腈预氧化纤维层外设有硅橡胶护套，所述硅橡胶护套内设有橡胶加强层，所述橡胶加强层由钢带与硅橡胶带混合而成。
本实例中，所述铜芯由20根直径0.6mm的镀锡铜线绞合而成。
本实例中，所述硅橡胶护套的制备材料按质量计为：70份甲基乙烯基硅橡胶，25份乙丙橡胶，20份白炭黑，12份氯丁橡胶，4份氧化锌，3份二月桂酸二丁基锡，3份三亚乙基四胺，2.5份辛酸亚锡，2份抗氧剂DNP；
所述硅橡胶护套料的制备步骤为：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、乙丙橡胶与氯丁橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为55℃，塑炼时辊距由小逐步增大，塑炼时间为10min，得到塑炼胶；
（2）在步骤1得到的塑炼胶中加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为75℃，混炼时辊距由小逐步增大，混炼时间为25min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为55℃的开炼机上混炼25min，倒出停放，自然冷却后，切割成粒得到硅橡胶护套料。
本实例中，所述橡胶加强层内钢带的质量是硅橡胶带的质量的3倍。
本实例中，所述硅橡胶带的制备材料按质量计为：50份甲基乙烯基硅橡胶，25份乙丙橡胶，15份白炭黑，4份氧化锌，1份二月桂酸二丁基锡，1份三亚乙基四胺，1份抗氧剂DNP，1份辛酸亚锡；
所述硅橡胶带的制备方法为：
（1）将乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为70℃，塑炼时间为8min，得到塑炼胶；
（2）步骤1得到的塑炼胶加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为80℃，混炼时间为10min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为80℃的开炼机上混炼20min，停放8h，得到硅橡胶料；
（4）将步骤3制得的硅橡胶料放入压延机，再切割制得硅橡胶带。
电缆的生产步骤为：
（1）绞合：取若干的镀锡铜单线绞合制得导体；
（2）退火热处理：将绞合好的导体放入退火箱中，在270℃温度条件下处理8小时，然后开取出在室温中自然冷却后放置10小时；
（3）挤包绝缘层：将导体放入挤塑机上挤包聚四氟乙烯绝缘层，制得导线，挤包后的导线使用硅油冷却；
（4）绕包：取规定数量制得的导线绞合，然后放入绕包机绕包一层碳化硅纤维层，在碳化硅纤维层外再绕包一层铝箔层，然后在铝箔层外绕包玄武岩纤维层，最后玄武岩纤维层外绕包聚丙烯腈预氧化纤维层；
（5）挤包外护套：将绕包好后的产品放入挤包机，挤包一层硅橡胶护套，然后放入编织机，混合编织上钢带和硅橡胶带，然后再挤包一层硅橡胶护套；
（6）热熔：将步骤5制得的产品放入加热箱，加热箱内部温度为200℃，加热8min，待电缆冷却后，绕装制得成品。
实例2
图1中，一种海洋勘探用电力电缆，图中：1.导线，2.碳化硅纤维层，3.铝箔层，4.玄武岩纤维层，5.聚丙烯腈预氧化纤维层，6.硅橡胶护套，7.橡胶加强层。包括电缆芯，所述电缆芯由若干导线绞合而成，所述导线的结构为：最里层为铜芯，所述铜芯由若干镀锡铜线绞合而成，铜芯外设有聚四氟乙烯绝缘层；每根导线的聚四氟乙烯绝缘层外均涂有硅油，所述电缆芯外设有碳化硅纤维层，所述碳化硅纤维层外设有铝箔层，所述铝箔层外设有玄武岩纤维层，所述玄武岩纤维层外设有聚丙烯腈预氧化纤维层，所述聚丙烯腈预氧化纤维层外设有硅橡胶护套，所述硅橡胶护套内设有橡胶加强层，所述橡胶加强层由钢带与硅橡胶带混合而成。
本实例中，所述铜芯由15根直径1mm的镀锡铜线绞合而成。
本实例中，所述硅橡胶护套的制备材料按质量计为：70份甲基乙烯基硅橡胶，25份乙丙橡胶，25份白炭黑，15份氯丁橡胶，4份氧化锌，3份二月桂酸二丁基锡，3份三亚乙基四胺，2.5份辛酸亚锡，1.2份抗氧剂DNP；
所述硅橡胶护套料的制备步骤为：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、乙丙橡胶与氯丁橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为50℃，塑炼时辊距由小逐步增大，塑炼时间为10min，得到塑炼胶；
（2）在步骤1得到的塑炼胶中加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为75℃，混炼时辊距由小逐步增大，混炼时间为25min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为55℃的开炼机上混炼25min，倒出停放，自然冷却后，切割成粒得到硅橡胶护套料。
本实例中，所述橡胶加强层内钢带的质量是硅橡胶带的质量的5倍。
本实例中，所述硅橡胶带的制备材料按质量计为：50份甲基乙烯基硅橡胶，25份乙丙橡胶，16份白炭黑，3份氧化锌，1.5份二月桂酸二丁基锡，1.1份三亚乙基四胺，1份抗氧剂DNP，1份辛酸亚锡；
所述硅橡胶带的制备方法为：
（1）将乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为60℃，塑炼时间为10min，得到塑炼胶；
（2）步骤1得到的塑炼胶加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为80℃，混炼时间为10min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为80℃的开炼机上混炼15min，停放12h，得到硅橡胶料；
（4）将步骤3制得的硅橡胶料放入压延机，再切割制得硅橡胶带。
电缆的生产步骤为：
（1）绞合：取若干的镀锡铜单线绞合制得导体；
（2）退火热处理：将绞合好的导体放入退火箱中，在320℃温度条件下处理7小时，然后开取出在室温中自然冷却后放置10小时；
（3）挤包绝缘层：将导体放入挤塑机上挤包聚四氟乙烯绝缘层，制得导线，挤包后的导线使用硅油冷却；
（4）绕包：取规定数量制得的导线绞合，然后放入绕包机绕包一层碳化硅纤维层，在碳化硅纤维层外再绕包一层铝箔层，然后在铝箔层外绕包玄武岩纤维层，最后玄武岩纤维层外绕包聚丙烯腈预氧化纤维层；
（5）挤包外护套：将绕包好后的产品放入挤包机，挤包一层硅橡胶护套，然后放入编织机，混合编织上钢带和硅橡胶带，然后再挤包一层硅橡胶护套；
（6）热熔：将步骤5制得的产品放入加热箱，加热箱内部温度为180℃，加热10min，待电缆冷却后，绕装制得成品。

Claims (2)

1.一种硅橡胶护套应用制备的电缆，其特征在于，所述硅橡胶护套的制备材料按质量计为：60-80份甲基乙烯基硅橡胶，20-30份乙丙橡胶，20-25份白炭黑，10-20份氯丁橡胶，3-5份氧化锌，2-4份二月桂酸二丁基锡，2-4份三亚乙基四胺，2-3份辛酸亚锡，1-2份抗氧剂DNP；
所述硅橡胶护套料的制备步骤为：
（1）将甲基乙烯基硅橡胶、乙丙橡胶与氯丁橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为50-60℃，塑炼时辊距由小逐步增大，塑炼时间为8-12min，得到塑炼胶；
（2）在步骤1得到的塑炼胶中加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为70-85℃，混炼时辊距由小逐步增大，混炼时间为20-30min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为50-60℃的开炼机上混炼20-30min，倒出停放，自然冷却后，切割成粒得到硅橡胶护套料；
所述电缆形成以下结构：包括电缆芯，所述电缆芯由若干导线绞合而成，所述导线的结构为：最里层为铜芯，所述铜芯由若干镀锡铜线绞合而成，铜芯外设有聚四氟乙烯绝缘层；每根导线的聚四氟乙烯绝缘层外均涂有硅油，所述电缆芯外设有碳化硅纤维层，所述碳化硅纤维层外设有铝箔层，所述铝箔层外设有玄武岩纤维层，所述玄武岩纤维层外设有聚丙烯腈预氧化纤维层，所述聚丙烯腈预氧化纤维层外设有硅橡胶护套，所述硅橡胶护套内设有橡胶加强层，所述橡胶加强层由钢带与硅橡胶带混合而成；
所述电缆按照以下方式进行加工：（1）绞合：取若干的镀锡铜单线绞合制得导体；
（2）退火热处理：将绞合好的导体放入退火箱中，在260-320℃温度条件下处理6-9小时，然后开取出在室温中自然冷却后放置8-12小时；
（3）挤包绝缘层：将导体放入挤塑机上挤包聚四氟乙烯绝缘层，制得导线，挤包后的导线使用硅油冷却；
（4）绕包：取规定数量制得的导线绞合，然后放入绕包机绕包一层碳化硅纤维层，在碳化硅纤维层外再绕包一层铝箔层，然后在铝箔层外绕包玄武岩纤维层，最后玄武岩纤维层外绕包聚丙烯腈预氧化纤维层；
（5）挤包外护套：将绕包好后的产品放入挤包机，挤包一层硅橡胶护套，然后放入编织机，混合编织上钢带和硅橡胶带，然后再挤包一层硅橡胶护套；
（6）热熔：将步骤5制得的产品放入加热箱，加热箱内部温度为160-200℃，加热8-12min，待电缆冷却后，绕装制得成品；
所述硅橡胶带的制备方法为：
（1）将乙丙橡胶与甲基乙烯基硅橡胶加入到开炼机上塑炼，开炼机的辊温为60-80℃，塑炼时间为8-12min，得到塑炼胶；
（2）步骤1得到的塑炼胶加入白炭黑、氧化锌到开炼机上混炼，开炼机的辊温为80-90℃，混炼时间为10-20min，得到混炼胶；
（3）将二月桂酸二丁基锡、三亚乙基四胺、辛酸亚锡以及抗氧剂DNP与步骤2得到的混炼胶在辊温为70-90℃的开炼机上混炼15-25min，停放4h-12h，得到硅橡胶料；
（4）将步骤3制得的硅橡胶料放入压延机，再切割制得硅橡胶带。
2.根据权 利要求1所述的一种硅橡胶护套应用制备的电缆，其特征在于，所述橡胶加强层内钢带的质量是硅橡胶带的质量的3到5倍。
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