CN114836050A - 一种海底电缆沥青及其制备方法 - Google Patents

一种海底电缆沥青及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海底电缆沥青及其制备方法，涉及海底电缆沥青技术领域，所述的海底电缆沥由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青80‑140份，相容剂10‑15份，改性剂3‑7份，橡胶粉8‑12份，稳定剂0.1‑0.3份。本发明提供的海底电缆沥青能够在‑15℃环境下完成冷弯试验，其软化点在90℃左右，25℃针入度(0.1mm)在60左右，兼顾了海底电缆沥青的高低温性能与裹附性能，极大提高了沥青的低温抗裂性，适合在深海环境下使用，符合标准SH/T0001‑2019的技术指标。

Description

一种海底电缆沥青及其制备方法
技术领域
本发明涉及海底电缆沥青技术领域，具体涉及一种海底电缆沥青及其制备方法。
背景技术
电缆沥青虽然在海缆总成本中占比较低，但却是在深海环境中保护海缆的首要防线。提高电缆沥青的产品质量将获得“小改量大收益”的效果。电缆沥青应用在海缆上，不仅要求其优异的高温性能与粘附率；对其低温柔性的要求也大大提高。
以前国内外对于海缆沥青没有明确的相关规定，以至于生产出的海缆沥青质量良莠不齐。随着新发布的电缆沥青标准SH/T0001-2019，标准明确给出了海底电缆沥青沥青的性能要求，海缆沥青需在-15℃环境下冷弯试验合格，目前国内没有符合该指标的产品供应。基于此，亟需通过改进现有工艺条件与原料配比来生产出符合SH/T0001-2019的海底电缆沥青。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种海底电缆沥青及其制备方法，本发明提供的海底电缆沥青能够在-15℃环境下完成冷弯试验，其软化点在90℃左右，25℃针入度(0.1mm)在60左右，兼顾了海底电缆沥青的高低温性能与裹附性能，极大提高了沥青的低温抗裂性，适合在深海环境下使用，符合标准SH/T0001-2019的技术指标。
本发明的一个目的在于保护一种海底电缆沥青，所述的海底电缆沥青由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青80-140份，相容剂10-15份，改性剂3-7份，橡胶粉8-12份，稳定剂0.1-0.3份。
优选地，所述的基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为60-110。
优选地，所述的相容剂为高芳烃油。
优选地，所述的改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
优选地，所述的橡胶粉的粒径为60-100目。
优选地，所述的稳定剂为含硫化合物或硫磺。稳定剂可以使海底电缆沥青的储存稳定性更为优异，使本发明提供的海底电缆沥青的常规性指标与未添加所述稳定剂的电缆沥青相比，热储之后，针入度比更大，软化点升高更小。
本发明的另一个目的在于保护上述的海底电缆沥青的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行第一次加热，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，第二次加热，搅拌保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育，制得所述的海底电缆沥青。
优选地，步骤S1中，所述的第一次加热为加热至140-160℃；所述的搅拌保温发育的温度为160-180℃，时间为45-75min。
优选地，步骤S2中，所述的剪切采用的设备为高剪切混合乳化机；所述的剪切的速率为3500-5000rpm，温度为185-210℃，时间为30-90min。
优选地，步骤S3中，所述的搅拌保温发育的温度为160-180℃，时间为1-5h。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明提供的海底电缆沥青采用基质沥青与相容剂调和后、加入橡胶粉与改性剂复合改性制得，能够在-15℃环境下完成冷弯试验，极大提高了沥青的低温抗裂性，适合在深海环境下使用。
(2)本发明提供的制备方法采用复合改性与加入稳定剂进行保温发育为技术核心，制得的海底电缆沥青的针入度比更大，软化点升高更小，可以大大增加了海底电缆沥青的使用质量，使输电电缆更加安全。
(3)本发明提供的制备方法操作简单，技术稳定，原料易得，制得的海底电缆沥青性能优异，极具推广价值。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
本实施例提供了一种海底电缆沥青，由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青100份，相容剂15份，改性剂7份，橡胶粉8份，稳定剂0.3份。
其中，基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为85。
相容剂为高芳烃油。
改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
橡胶粉的粒径为80目。
稳定剂为硫磺。
本实施例还提供了上述一种海底电缆沥青的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行加热到150℃至流动状态，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，加热至170℃，搅拌60min保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热至200℃，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切70min，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温至170℃，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育3h，制得所述的海底电缆沥青。
本实施例制备的海底电缆沥青用于海缆铠装层，以涂覆的方式进行应用。
实施例2
本实施例提供了一种海底电缆沥青，由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青100份，相容剂10份，改性剂3份，橡胶粉8份，稳定剂0.1份。
其中，基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为85。
相容剂为高芳烃油。
改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
橡胶粉的粒径为80目。
稳定剂为硫磺。
本实施例还提供了上述一种海底电缆沥青的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行加热到150℃至流动状态，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，加热至170℃，搅拌60min保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热至200℃，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切70min，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温至170℃，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育3h，制得所述的海底电缆沥青。
本实施例制备的海底电缆沥青用于海缆铠装层，以涂覆的方式进行应用。
实施例3
本实施例提供了一种海底电缆沥青，由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青100份，相容剂12份，改性剂6份，橡胶粉10份，稳定剂0.2份。
其中，基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为85。
相容剂为高芳烃油。
改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
橡胶粉的粒径为80目。
稳定剂为硫磺。
本实施例还提供了上述一种海底电缆沥青的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行加热到150℃至流动状态，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，加热至170℃，搅拌60min保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热至200℃，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切70min，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温至170℃，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育3h，制得所述的海底电缆沥青。
本实施例制备的海底电缆沥青用于海缆铠装层，以涂覆的方式进行应用。
实施例4
本实施例提供了一种海底电缆沥青，由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青100份，相容剂13份，改性剂5份，橡胶粉12份，稳定剂0.1份。
其中，基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为85。
相容剂为高芳烃油。
改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
橡胶粉的粒径为80目。
稳定剂为硫磺。
本实施例还提供了上述一种海底电缆沥青的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行加热到150℃至流动状态，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，加热至170℃，搅拌60min保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热至200℃，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切70min，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温至170℃，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育3h，制得所述的海底电缆沥青。
本实施例制备的海底电缆沥青用于海缆铠装层，以涂覆的方式进行应用。
实施例5
本实施例提供了一种海底电缆沥青，由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青100份，相容剂11份，改性剂7份，橡胶粉8份，稳定剂0.2份。
其中，基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为85。
相容剂为高芳烃油。
改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
橡胶粉的粒径为80目。
稳定剂为硫磺。
本实施例还提供了上述一种海底电缆沥青的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行加热到150℃至流动状态，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，加热至170℃，搅拌60min保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热至200℃，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切70min，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温至170℃，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育3h，制得所述的海底电缆沥青。
本实施例制备的海底电缆沥青用于海缆铠装层，以涂覆的方式进行应用。
试验例
测试实施例1-5制得的的海底电缆沥青各项指标进行检测，结果见表1。
表1实施例1-5制得的海底电缆沥青的性能
Figure BDA0003649876340000071
表2电缆沥青的技术要求(NB/SH/T 0001-2019)
Figure BDA0003649876340000072
Figure BDA0003649876340000081
表2中，1号适用于南方地区陆用电缆，2号适用于北方地区陆用电缆，3号适用于海底电缆。
表2为电缆沥青的技术要求，对比表1和表2可知，本发明提供的海底电缆沥青，符合国家标准NB/SH/T 0001-2019规定的3号电缆沥青的要求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种海底电缆沥青，其特征在于：所述的海底电缆沥由如下重量份数的原料组分制成：基质沥青80-140份，相容剂10-15份，改性剂3-7份，橡胶粉8-12份，稳定剂0.1-0.3份。
2.根据权利要求1所述的海底电缆沥青，其特征在于：所述的基质沥青在25℃时0.1mm的针入度为60-110。
3.根据权利要求1所述的海底电缆沥青，其特征在于：所述的相容剂为高芳烃油。
4.根据权利要求1所述的海底电缆沥青，其特征在于：所述的改性剂为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物的分子量为110000，所述的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为线型结构。
5.根据权利要求1所述的海底电缆沥青，其特征在于：所述的橡胶粉的粒径为60-100目。
6.根据权利要求1所述的海底电缆沥青，其特征在于：所述的稳定剂为含硫化合物或硫磺。
7.权利要求1-6任一所述的海底电缆沥青的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，包括如下步骤：
S1.将基质沥青进行第一次加热，将加热后的基质沥青和相容剂混匀，在其中加入橡胶粉，第二次加热，搅拌保温发育，使橡胶粉充分膨胀，制得橡胶改性沥青，备用；
S2.将橡胶改性沥青加热，在橡胶改性沥青中加入改性剂，搅拌均匀并剪切，制得复合改性沥青，备用；
S3.将复合改性沥青降温，在复合改性沥青中加入稳定剂，搅拌保温发育，制得所述的海底电缆沥青。
8.根据权利要求7所述的海底电缆沥青的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述的第一次加热为加热至140-160℃；所述的搅拌保温发育的温度为160-180℃，时间为45-75min。
9.根据权利要求7所述的海底电缆沥青的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述的剪切采用的设备为高剪切混合乳化机；所述的剪切的速率为3500-5000rpm，温度为185-210℃，时间为30-90min。
10.根据权利要求7所述的海底电缆沥青的制备方法，其特征在于：步骤S3中，所述的搅拌保温发育的温度为160-180℃，时间为1-5h。
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罗芳艳: "橡胶改性剂与SBS复合改性制备高黏度改性沥青的研究", 《上海公路》 *
罗芳艳: "橡胶改性剂与SBS复合改性制备高黏度改性沥青的研究", 《上海公路》, no. 04, 31 December 2015 (2015-12-31), pages 65 - 67 *
罗芳艳;: "橡胶改性剂与SBS复合改性制备高黏度改性沥青的研究", 上海公路, no. 04, pages 65 - 67 *

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