本发明涉及硅橡胶材料应用领域，特别涉及一种硅橡胶及其制备方法和在海底电缆导体中的应用。
背景技术：
一、海底电缆的发展前景及技术难点
海底电缆是敷设在海底及河流水下用的电缆，分海底通信电缆和海底电力电缆。海底电力电缆主要用于水下传输大功率电缆，与地下电力电缆的作用等同，只不过应用的场合和敷设的方式不同，其主要用于陆岛之间、横越江河或港湾、从陆上连接钻井平台或钻井平台间的互相连接等。在一般情况下，应用海底电缆传输电能无疑要比同样长度的架空电缆昂贵，但用它往往比用小而孤立的发电站作地区性发电更经济，在近海地区应用好处更多。海底电缆存在广阔的市场及应用前景，主要体现在沿海城市岛屿市场、海上石油开采、海上风力发电及输电用海底电缆市场、河流湖泊等水下电缆市场及国际市场五大市场。
由于海底电缆工程被世界各国公认为复杂困难的大型工程，海底电缆的制造厂家在世界上为数不多。受海底高压电力电缆制造长度的限制，质量风险大、水密性能要求高等因素，世界上只有法国耐克森公司、意大利比瑞利公司、abb公司、日本藤仓等公司已经成功研制开发该产品。世界上海底电缆使用量的40％左右是由法国耐克森公司生产，也是中国5家海底电缆生产企业的3倍以上，从而使耐克森公司成为世界海底电缆最大生产基地，其大部份的市场在欧洲。目前我国应用的高电压海底电力电缆大部分仍然需要进口，35kv及以下海底交联电缆基本由国内5家电缆厂生产供给。
海底电缆的关键技术在于其水密封性，水分浸入到电缆中后主要影响电缆的导体和绝缘体。就导体而言，电缆在正常运行时处于一个热稳定状态，导体温度一般在60℃以上，如果有水分浸入就会导致导体氧化，使导体单线间的能量损耗电阻增加从而增大导体电阻，增加输电线路的能量损耗。就绝缘体而言，虽然聚乙烯是极难溶于水的非极性疏水物质，但聚乙烯是一种由结晶相和无定形相组成的半结晶高聚物。结晶相结构紧密，但晶界存在缺陷；无定形相分子排列疏松，分子间存在较大的间隙。交变电场下的扩散力及电场力的共同作用使极性的水分子很容易渗透到聚乙烯无定形相的容隙和晶相的晶界缺陷中。交联聚乙烯分子结构中也存在上述问题，同时还存在较多的交联副产物充当杂质，因而，交联聚乙烯在交变电场下也有较大的吸水率。交联聚乙烯和聚乙烯绝缘体吸水后会产生水树使得运行中的电缆发生击穿而损坏。
国外大多采用机械保护和防水为目的的金属保护套或者采用包覆薄金属带等防水层的电缆进行阻水。但是这种电缆一旦受到损伤，水便从损伤处侵入电缆内部，进而渗入到电缆内部的间隙(导体绞线间，挤包外半导电层，屏蔽层或金属护套之间等)，沿着电缆纵向扩展，导致大长度电缆无法使用。当直埋电缆发生故障时，通常在事故发生点处要换一段新的电缆使线路恢复运行。因此水一旦浸入电缆内部时，其渗水距离应越短越好。目前，我国的电缆阻水结构主要是通过增防水层达到防止水分透过护套渗入到绝缘层的目的。要实现电缆的全面阻水，要同时考虑电缆径向的水分渗透以及有效阻止水分侵入电缆后沿电缆的纵向扩散。否则造成整根电缆报废，不仅直接经济损失巨大，还会造成大面积、长时间的停电事故，严重紊乱人民工作、生活节奏和社会秩序，带来不可估量的间接损失。对于电缆纵向阻水，目前大多数电缆生产家集中在如何从电缆外部阻断纵向水流通道。这种方式对于单芯电缆较易实现，但对于多芯电缆和铠装结构的电缆实现起来仍有许多难点。
要实现电缆的全面阻水，就必须要解决导体阻水的问题。电缆行业为此做了努力，例如将导体改为紧压结构并逐步提高导体的紧压系数。但采用紧压结构对导体阻水的效果并不明显。因为采用紧压结构的导体中仍会存在间隙，水分会在毛细管的作用下沿导体扩散，同时过分提高导体紧压系数会破坏导体中单线的金属结晶结构，导致导体变硬，电阻增加。
要彻底解决导体阻水问题，其根本就是采用间歇式或连续的阻水屏障将导体中的间隙切断。目前较通用的方法是在绞线时在各层绞线之间填充疏水材料或阻水材料从而达到切断导体内间隙通道的目的。
目前市场上的阻水材料主要包括国外的石油膏和国内的填充膏、热熔胶及阻水带等。从材料的阻水材料特点可以将它们分为两类：一类是静态被动阻水，即利用填充材料热熔胶阻水环、阻水填充膏等本身的电缆线芯及护套的良好接触密封性达到阻止水分在电缆内部流动的目的；另一类是主动吸水并迅速膨胀，从而达到阻断水分在电缆内的流动通道。
对于阻水填充膏和热熔胶均等静态被动性阻水材料，其生产工艺复杂，效率低，并且使用填充膏会给施工带来很大的不便。
阻水带、纱遇水能够迅速膨胀且能达到一定的膨胀高度并能形成强度较高的凝胶是一种理想的主动性阻水材料。这种阻水材料工艺简单施工方便并且生产效率高，受到用户和生产厂家的普遍欢迎。但同时这些材料也存在一些问题。一、是价格问题，由于阻水绳价格高，采用其作为填充材料会使电缆成本大幅上升。二、是阻水效果。三、对于无缝结构的异形导体，也不适用。对于单芯电缆和小截面的多芯电缆，上述结构并不存在什么问题，但对于大截面的多芯电缆，由于成缆线芯间隙较大，用阻水绳进行填充时，有时会因为阻水绳来不及吸水膨胀而使阻水失败。
技术实现要素：
本发明提供了一种硅橡胶及其制备方法和应用，能够解决上述现有技术问题中的一种或几种。
根据本发明的一个方面，提供了一种硅橡胶，为加成型硅橡胶，常温下为液态，具有流动性，黏度为40000～200000mpa.s，具有耐6mpa水压的电缆纵向阻水性，能承受95℃、18小时的热老化，硅橡胶包括质量比重为1∶10的a组份和b组份，
a组分：端乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，催化剂1～6份；
b组分：端乙烯基聚二甲基硅氧烷100份，补强剂0～50份，助剂0.2～1.0份，抑制剂0.01～0.1份。
本发明中端乙烯基聚二甲基硅氧烷的结构式为：
本发明硅橡胶呈现良好的粘弹性，通过挤压附着于导体表面。硅橡胶为加成型液体硅橡胶，其硫化过程不会释放小分子，避免了对电缆电性能的影响。另外加成型硅橡胶硫化后体积收缩率小于2‰，有利于阻水效果。
在一些实施方式中，端乙烯基聚二甲基硅氧烷粘度为5000～100000mpa.s。
在一些实施方式中，催化剂为铂金催化剂，补强剂为白炭黑和mq树脂中的一种或两种，助剂为含氢硅油，抑制剂为1，3-二乙烯基二甲基二硅氧烷或四甲基四乙烯基环四硅氧烷。
在一些实施方式中，铂金催化剂为氯铂酸类催化剂，pt含量为1000～5000ppm，优选为3000ppm。
在一些实施方式中，白炭黑为经过硅氮烷表面处理的气相白炭黑或沉淀白炭黑，比表面积为150～200m2/g。
在一些实施方式中，mq树脂为甲基mq硅树脂，其m基团与q基团的摩尔比为(0.6～1.2)∶1，优选(0.7～0.9)∶1。甲基mq硅树脂是一类其分子以si-o键为骨架而构成的立体(非线性)结构的新型有机硅高分子材料，得益于其长链球状分子结构，具有良好的机械性能和耐高低温、电气绝缘、防潮、防水等优良性能。该材料纯度高，不易挥发，柔韧性好，耐腐蚀，能够增强硅橡胶的机械强度
在一些实施方式中，含氢硅油的含氢质量百分比为0.3～1.0％。在金属盐类催化剂作用下，低温可交联成膜，增强硅橡胶的防水性能，提高撕裂强度和磨擦强度。
根据本发明的另一方面，还提供了一种制备上述硅橡胶的方法，其中，包括以下步骤：
s001、按质量组份计，将100份粘度为5000～100000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和1～6份铂金催化剂分散均匀，脱泡后得到a组分；
s002、将100份粘度为5000～100000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和10～50份mq树脂加入反应釜，搅拌，在70～140℃下保温6～20小时，得到无色透明基料，降温至室温；
s003、将透明基料移入捏合机，加入10～30份白炭黑，常温搅拌2小时，升温至180℃，保温，减压脱低3h得到基胶。将100份基胶移入高速分散机，加入0.2～1份含氢硅油，0.02～0.1份抑制剂，抽真空至-0.09mpa以下，转速为400～500rpm，搅拌15～20分钟，得到b组分；
s004、将a组分与b组分按照1∶10的比例混匀，脱泡，即得到硅橡胶。
在一些实施方式中，步骤s001中氯铂酸催化剂为4份；
步骤s002中，100份粘度100000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和42份mq树脂的混合物在140℃下保温6小时；
步骤s003中，将100份透明基料移入高速分散机，加入0.35份0.5％含氢硅油，0.07份抑制剂。
本发明还提供了上述硅橡胶在阻水密封材料中的应用，特别是采用本发明的硅橡胶填充海底电缆导体间隙，达到阻水目的。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细的说明。
本发明的实施例中所采用的原料如下：
端乙烯基聚二甲基硅氧烷，纯度99％，生产厂家：江西蓝星星火有机硅有限公司；
白炭黑，纯度99％，生产厂家：浙江新安化工集团股份有限公司；
mq树脂，纯度99％，生产厂家：山东大易化工有限公司；
含氢硅油，纯度99.9％，生产厂家：信越化学工业株式会社；
抑制剂，纯度99.5％，生产厂家：中蓝晨光化工研究院；
铂金催化剂，纯度99.9％，生产厂家：信越化学工业株式会社；
本发明的实施例中有关数据的测试方法如下：
粘度测试，测试仪器旋转粘度计ndj-85，参照标准gb10247-88进行本发明的硅橡胶的粘度测试。
硅橡胶填充方式，用一个喇叭形胶槽，里面填充满硅橡胶，导体从胶槽经过，表面均匀粘上该硅橡胶，导体绞合时该硅橡胶均匀填充于导体之间，硫化后成为弹性体，粘附在导体表面，从而起到阻水的作用。
纵向水密封实验参照国军标gjb1916。
下列实施例进一步描述和说明了本发明范围内的优选实施方案，这些实施例仅仅是为了说明，不可理解为对本发明的限制。
实施例1
a组分的制备
将100份粘度5000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和4份铂金催化剂用分散机分散均匀，脱泡后即得到a组分。
实施例2
b组分的制备
将100份粘度50000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和42份mq树脂加入反应釜，搅拌10分钟，加热升温至140℃，保温6小时，得到无色透明基料，降温至室温。将100份透明基料移入高速分散机，加入0.36份0.5％含氢硅油，0.07份抑制剂，转速400-500rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌15分钟，得到b1组分。
实施例3
将100份粘度100000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和42份mq树脂加入反应釜，搅拌10分钟，加热升温至140℃，保温6小时，得到无色透明基料，降温至室温。将100份透明基料移入高速分散机，加入0.36份0.5％含氢硅油，0.07份抑制剂，转速400-500rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌15分钟，得到b2组分。
实施例4
b组分的制备
将100份粘度100000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和30份mq树脂加入反应釜，搅拌10分钟，加热升温至140℃，持续搅拌并保温6小时，得到无色透明基料，降温至室温。将100份透明基料移入高速分散机，加入5份硅氮烷处理过的沉淀白炭黑，转速1000rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌30分钟，停搅拌加入0.2份0.8％含氢硅油，0.07份抑制剂，转速400-500rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌15分钟，得到b3组分。
实施例5
b组分的制备
将100份粘度50000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和10份mq树脂加入反应釜，搅拌10分钟，加热升温至70℃，持续搅拌并保温20小时，得到无色透明基料，降温至室温。将100份透明基料移入捏合机，加入20份硅氮烷处理过的沉淀白炭黑，常温搅拌2小时，升温至180℃，减压脱低3h得到基胶。将100份基胶移入高速分散机，加入0.85份0.3％含氢硅油，0.035份抑制剂，转速400-500rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌15分钟，得到b4组分。
实施例6
b组分的制备
将100份粘度50000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和10份mq树脂加入反应釜，搅拌10分钟，加热升温至70℃，持续搅拌并保温20小时，得到无色透明基料，降温至室温。将100份透明基料移入捏合机，加入20份硅氮烷处理过的气相白炭黑，常温搅拌2小时，升温至180℃保温，减压脱低3h得到基胶。将100份基胶移入高速分散机，加入0.85份0.3％含氢硅油，0.035份抑制剂，转速400-500rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌15分钟，得到b5组分。
实施例7
b组分的制备
将40份粘度10000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷和30份硅氮烷处理过的气相白炭黑加入捏合机，加温搅拌2h，升温至180℃保温，减压脱低3h。加入60份粘度10000mpa.s的端乙烯基聚二甲基硅氧烷，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌40分钟透明基胶，降温至室温。将透明基胶移入高速分散机，加入0.87份0.8％含氢硅油，0.035份抑制剂，转速400-500rpm，抽真空至-0.09mpa以下，搅拌15分钟，得到b6组分。
实施例8
将a组分与b1组分按照1∶10的重量比混匀，脱泡，即得到硅橡胶1#。
实施例9
将a组分与b2组分按照1∶10的重量比混匀，脱泡，即得到硅橡胶2#。
实施例10
将a组分与b3组分按照1∶10的重量比混匀，脱泡，即得到硅橡胶3#。
实施例11
将a组分与b4组分按照1∶10的重量比混匀，脱泡，即得到硅橡胶4#。
实施例12
将a组分与b5组分按照1∶10的重量比混匀，脱泡，即得到硅橡胶5#。
实施例13
将a组分与b6组分按照1∶10的重量比混匀，脱泡，即得到硅橡胶6#。
将实施例8～13得到的硅橡胶进行分析，结果列于表1。
表1不同组份及条件下制备的硅橡胶的性能参数
实施例2和实施例3对比可知，实施例2因采用了粘度较低的端乙烯基聚二甲基硅氧烷，得到的硅橡胶1#粘度较低，部分硅橡胶渗入饶包层形成空洞，水密性测试渗水。实施例4中得到的硅橡胶3#虽然粘度较大，但在线缆胶合时操作过程不当，导致与导体粘结性较差，亦会出现渗水现象。
实例5中由于线缆绞合速度过快，没填充满，裹入少量空气形成空隙，导致水密性测试失败，出现渗水现象。这说明阻水电缆的水密封性能不仅与密封胶的性能相关，而且与涂覆密封胶是否填充满有关。
实例6得到的硅橡胶5#和实施例7得到的硅橡胶6#粘度高、不渗漏，填充无空隙，硫化后与导体粘结性良好，在水密封试验中表现出性能良好，6mpa水压下，无渗水现象。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。