CN114249929B - 一种水下插拔光纤连接器护套管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，它是由包括以下重量份数的原料制成的：100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，30～70份白炭黑，20～60份强威粉，10～30份增塑剂，3～10份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，0.2～1份硫磺，3～7份促进剂。本发明还公开了一种水下插拔光纤连接器护套管，由内到外依次包括内胶层、增强层、外胶层；内胶层、外胶层均由搜书的胶料挤出制成，增强层由芳纶线编织而成。该护套管强度高，可以满足深海高水压的使用环境，耐硅油、耐海水腐蚀、耐臭氧性能良好，绝缘电阻性能优异，且颜色稳定性好，具有出色的耐久性。
Description
技术领域
本发明属于橡胶复合材料加工领域，涉及一种用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，以及以该胶料制成的水下插拔光纤连接器护套管。
背景技术
海洋蕴含资源丰富，开发和利用海洋对于国家的发展具有及其重要的战略意义，通过海底科学观测网能够实现从海底向海面的立体综合观测，满足前沿研究、海洋监测、国防安全等需求。其中，水下插拔光纤连接器是组建海底观测网非常重要的一项设备，是近些年国外出现的光纤通信领域中的高新产品，该连接器是一种可在水下插拔使用的光纤连接器，自身具有静态及动态密封结构，在水中的插合和分离状态均能够保持连接器内部密封。
随着海洋技术的发展，光纤在水下的应用越来越广(如海底光缆)，与水下插拔光纤连接器配套使用的光纤护套管需满足深海高水压的使用环境，为提高使用的水深，采用压力平衡原理的充油密封结构，护套管内部填充硅油，这就要求护套管具有一定的强度，且耐硅油、耐海水腐蚀、耐臭氧、绝缘电阻等性能优异，以保证光学信号传递的稳定性。目前该产品并无相关报道。
发明内容
本发明的目的是从耐硅油、耐海水腐蚀、耐臭氧、绝缘电阻等性能考虑，对软管配方和软管结构进行研究创新，提供一种用于制备水下插拔光纤连接器护套管的内、外胶层的胶料及以该胶料制成的水下插拔光纤连接器护套管，该护套管强度高，耐硅油、耐海水腐蚀、耐臭氧性能良好，绝缘电阻性能优异，且颜色稳定性好，具有出色的耐久性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，由包括以下重量份数的原料制成：100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，30～70份白炭黑，20～60份强威粉，10～30份增塑剂，3～10份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，0.2～1份硫磺，3～7份促进剂。
优选的，所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料由包括以下重量份数的原料制成：100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，40～60份白炭黑，30～50份强威粉，15～25份增塑剂，5～8份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，0.2～1份硫磺，3～7份促进剂。
所述的丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶是指将丁腈橡胶和聚氯乙烯材料混合后形成的橡塑共混胶，丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶的丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为28～35％，丁腈橡胶与聚氯乙烯的质量比为7:3。
所述的增塑剂为液体丁腈橡胶，液体丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为28～35％。
所述的防老剂为防老剂1010NA、紫外线吸收剂UV531、微晶蜡中的一种或几种混合；优选为防老剂1010NA、紫外线吸收剂UV531和微晶蜡按照质量比为(1～2):1:(1～2)的组合。
所述的促进剂为促进剂TMTD、促进剂DTDM、促进剂CZ中的一种或几种混合；优选为促进剂TMTD、促进剂DTDM、促进剂CZ按照质量比为1:(1～3):(1～3)的组合。
作为本发明所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料的优选技术方案，胶料的原料还包括色粉，每100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，使用2～20份色粉，优选为2～10份色粉。
所述的色粉为二氧化钛、炭黑、偶氮颜料、酞青颜料中的一种或多种搭配。
所述的偶氮颜料可以为橙色偶氮颜料、红色偶氮颜料、棕色偶氮颜料、黄色偶氮颜料；更具体的，橙色偶氮颜料可以选自颜料橙13。
所述的酞青颜料为蓝色酞青颜料、绿色酞青颜料。
作为本发明所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料的进一步优选技术方案，当胶料用于制备水下插拔光纤连接器护套管的内胶层时，所述的色粉为炭黑，具体为：每100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，使用2～5份炭黑；当胶料用于制备水下插拔光纤连接器护套管外胶层时，所述的色粉为二氧化钛和橙色偶氮颜料，具体为：每100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，使用3～8份二氧化钛、2～10份橙色偶氮颜料。
本发明的另一个目的是提供所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)、将配方量的丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶投入密炼机塑炼0.5～2min；
步骤(2)、再加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂混炼0.5～2min；
步骤(3)、向上述混合物中加入配方量的白炭黑、强威粉和液体丁腈橡胶，控制胶料温度在70～90℃，混炼1～3min；
步骤(4)、向步骤(3)处理得到的混合物中加入配方量的硫磺、促进剂和色粉，控制胶料温度在70～90℃，混炼0.5～2min，待密炼机温度升至110～120℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时，获得用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料。
本发明的另一个目的是提供一种水下插拔光纤连接器护套管，由内到外依次包括内胶层、增强层、外胶层；所述的内胶层、外胶层均由本发明所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料挤出制成，所述的增强层由芳纶线编织而成，覆盖率为55～65％。
所述的内胶层的厚度为2～3.5mm，外胶层厚度为2～3.5mm；所述的增强层由芳纶线采用24锭2股的编织方式编织而成；所述的芳纶线的规格为1000D～3000D。
本发明的另一个目的是提供一种水下插拔光纤连接器护套管的制备方法，包括：内层橡胶挤出得到内胶层、芳纶线编织得到增强层、外层橡胶挤出得到外胶层、TPX(聚4-甲基戊烯-1)包覆硫化、TPX剥离、脱芯、检验工序；其中，硫化压力为0.4～0.6MPa，硫化温度为150±5℃，硫化时间为60±2min。
本发明选用丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，该共混胶不仅具有丁腈橡胶优良的耐油性和韧性，而且还具有聚氯乙烯的耐腐蚀、强度高、牢固耐用等特点。
本发明选用液体丁腈橡胶作为增塑剂，液体丁腈橡胶作为一种反应性增塑剂，不仅与丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶的相容性良好，而且可以与丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶共同硫化，可以大大减少制品在化学溶剂中的抽出，提高制品的耐硅油和耐海水腐蚀性能。
本发明使用的防老剂1010NA污染性低，适用于浅色制品，能改善胶料在高温条件下的耐变色性；紫外线吸收剂UV-531能吸收240～340nm的紫外光，具有色浅、无毒、相容性好、迁移性小、易于加工等特点，有助于减少色泽，同时延缓泛黄和阻滞物理性能损失；微晶蜡是一种物理防老剂，可在制品表面长期形成一层稳定的蜡膜，有效阻止氧和臭氧对橡胶的侵袭和破坏，可改善制品的外观和提供优良的防护效能。本发明采用防老剂1010NA、紫外线吸收剂UV-531和微晶蜡三种防老剂并用，具有良好的“协同效应”，可以使胶料具有优异的耐老化、耐臭氧性能，同时颜色稳定性好，长期使用不变色。
本发明通过加入促进剂TMTD、促进剂DTDM和促进剂CZ，三种促进剂的并用可以提高胶料的交联程度，使其具有优异的力学性能。
白炭黑可以赋子胶料较高的拉伸强度、伸长率、弹性、硬度、耐热性以及撕裂强度，但当配方单一使用白炭黑用量过大后，胶料的加工性能变差，甚至会延迟硫化，强威粉的加入可以明显改善胶料的加工性能，强威粉属于层状结晶硅酸盐，具有纳米细度、中等结构、高表面化学活性三大特点，而且具有优异的绝缘性。本发明选用白炭黑和强威粉并用作为补强填充剂，可以使胶料具有良好的加工性能，并使浅色制品保持较好的物理机械性能，同时绝缘电阻性能优越。
本发明的有益效果：
本发明选用丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，配合使用液体丁腈橡胶作为增塑剂，通过加入防老剂1010NA、紫外线吸收剂UV531和微晶蜡，不仅使胶料具有良好的力学性能、耐老化和耐臭氧性能，而且耐硅油和耐海水腐蚀性能优异。
以本发明胶料制成的水下插拔光纤连接器护套管，可以满足深海高水压的使用环境，该护套管强度高，耐硅油、耐海水腐蚀、耐臭氧性能良好，绝缘电阻性能优异，且颜色稳定性好，具有出色的耐久性。同时本发明选用芳纶线作为水下插拔光纤连接器护套管的增强层，可以使护套管具有耐高温、强度高、模量高、耐化学腐蚀、机械性能好、介电性好等优点。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
表1.胶料配方
丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶NV7030的丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为33％，丁腈橡胶与聚氯乙烯的质量比为7:3。
液体丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为33％。
橙色偶氮颜料为颜料橙13。
实施例1
本实施例的胶料的原料及用量如表1所示，由以下方式制备而成：
步骤(1)、将配方量的丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶NV7030投入密炼机塑炼1min；
步骤(2)、再加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂，混炼1min；
步骤(3)、向上述混合物中加入配方量的白炭黑、强威粉和液体丁腈橡胶，控制胶料温度在80℃，混炼2min；
步骤(4)、向步骤(3)处理得到的混合物中加入配方量的硫磺、促进剂和炭黑N550，胶料温度控制在80℃，混炼1min，待密炼机温度升至110℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时，获得用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料。
实施例2
本实施例胶料的原料及用量如表1所示，制备方法同实施例1。
对比例1
本对比例胶料的原料及用量如表1所示。与实施例1相比，将增塑剂液体丁腈橡胶替换为增塑剂DOS，制备方法同实施例1。
对比例2
本对比例胶料的原料及用量如表1所示。与实施例2相比，对比例2没有使用紫外线吸收剂UV531和微晶蜡，制备方法同实施例1。
对比例3
本对比例胶料的原料及用量如表1所示。与实施例2相比，对比例3没有使用强威粉，制备方法同实施例1。
表2.考察指标
采用表2考察实施例1、实施例2、对比例1-对比例3的胶料性能，如表3。
表3.胶料性能参数
可看出，采用液体丁腈橡胶作为增塑剂，显著提高了胶料的耐硅油和耐盐水腐蚀性能；防老剂1010NA、紫外线吸收剂UV531和微晶蜡的加入，使胶料具有优异的耐臭氧、耐紫外线老化性能及颜色稳定性。
实施例3
按照表4制备水下插拔光纤连接器护套管，由内到外依次包括内胶层、增强层、外胶层；水下插拔光纤连接器护套管由内层橡胶挤出、编织、外层橡胶挤出、TPX包覆硫化、TPX剥离、脱芯、检验等工序完成；其中，内胶层的厚度为3mm，外胶层厚度为3.2mm；增强层由芳纶线采用24锭2股的编织方式编织而成；硫化压力为0.5MPa，硫化温度为150℃，硫化时间为60min。
表4.软管结构
软管性能如下：
表5.软管性能
可以看出，增强层选用芳纶线，可以使护套管具有很高的强度；由选用白炭黑和强威粉作为补强填充剂的胶料制成的护套管具有优异的绝缘电阻性能；由选用单一白炭黑作为补强填充剂的胶料制成的外胶层，护套管绝缘电阻性能明显下降。
由本发明胶料制成的水下插拔光纤连接器护套管具有优异的爆破强度、耐硅油、耐海水腐蚀、绝缘电阻性能，且耐臭氧及颜色稳定性良好。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，其特征在于：它是由以下重量份数的原料制成的：100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，30～70份白炭黑，20～60份强威粉，10～30份增塑剂，3～10份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，0.2～1份硫磺，3～7份促进剂，2～20份色粉；
所述的丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶的丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为28～35%，丁腈橡胶与聚氯乙烯的质量比为7:3；所述的增塑剂为液体丁腈橡胶，液体丁腈橡胶中结合丙烯腈含量为28～35%；
所述的防老剂为防老剂1010NA、紫外线吸收剂UV531和微晶蜡按照质量比为(1～2):1:(1～2)的组合。
2.根据权利要求1所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，其特征在于：所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料由包括以下重量份数的原料制成：100份丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶，40～60份白炭黑，30～50份强威粉，15～25份增塑剂，5～8份防老剂，3～8份氧化锌，1～3份硬脂酸，0.2～1份硫磺，3～7份促进剂。
3.根据权利要求1所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，其特征在于：所述的促进剂为促进剂TMTD、促进剂DTDM、促进剂CZ中的一种或几种混合。
4.根据权利要求3所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，其特征在于：所述的促进剂为促进剂TMTD、促进剂DTDM、促进剂CZ按照质量比为1:(1～3):(1～3)的组合。
5.根据权利要求1所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料，其特征在于：所述的色粉为二氧化钛、炭黑、偶氮颜料、酞青颜料中的一种或多种组合。
6.一种权利要求1所述的用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤(1)、将配方量的丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶投入密炼机塑炼0.5～2min；
步骤(2)、再加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂混炼0.5～2min；
步骤(3)、向上述混合物中加入配方量的白炭黑、强威粉和液体丁腈橡胶，控制胶料温度在70～90℃，混炼1～3min；
步骤(4)、向步骤(3)处理得到的混合物中加入配方量的硫磺、促进剂和色粉，控制胶料温度在70～90℃，混炼0.5～2min，待密炼机温度升至110～120℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时，获得用于制备水下插拔光纤连接器护套管的胶料。
7.一种水下插拔光纤连接器护套管，其特征在于：由内到外依次包括内胶层、增强层、外胶层；所述的内胶层、外胶层均由权利要求1所述的胶料挤出制成，所述的增强层由芳纶线编织而成，覆盖率为55～65%。
8.根据权利要求7所述的水下插拔光纤连接器护套管，其特征在于：所述的内胶层的厚度为2～3.5mm，外胶层厚度为2～3.5mm；所述的增强层由芳纶线采用24锭2股的编织方式编织而成；所述的芳纶线的规格为1000D～3000D。
9.一种权利要求7所述的水下插拔光纤连接器护套管的制备方法，其特征在于：包括：内层橡胶挤出得到内胶层、芳纶线编织得到增强层、外层橡胶挤出得到外胶层、TPX包覆硫化、TPX剥离、脱芯、检验工序；其中，硫化压力为0.4～0.6MPa，硫化温度为150±5℃，硫化时间为60±2min。
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