基于碳-迈克尔加成反应的电缆线接头密封剂系统的制作方法
【专利说明】基于碳-迈克尔加成反应的电缆线接头密封剂系统
[0001] 本发明设及一种用于缆线接合的非异氯酸醋密封剂和一种接合电缆线的方法。
[0002] 当接合电缆线时，有必要维修接头周围的电绝缘。实现此的一种常用方式为将接 头包封于有机树脂中。模制树脂在接头周围形成护套且结合到缆线的聚合电绝缘体。此形 成连续密封件，其不仅提供电绝缘，而且保护免受湿气和液体(如水)的侵入。
[0003] 有机树脂需要满足若干标准。当固化时，其必须很好地粘附到缆线绝缘体。固化树 脂与缆线绝缘体之间的粘合剂需要对液体和湿气不可渗透且具有良好水解稳定性。粘合需 要持久，因为接合缆线在不易于接近进行维修的地点可能持续多年处于操作状态。固化树 脂也必须为良好电绝缘体。固化树脂必须对由穿过缆线的电流产生的电场存在下的击穿具 抗性。
[0004] 加工特征对于可固化有机树脂也是重要属性。缆线编接在实地，即在缆线的使用 点频繁地进行。另外，进行特定编接所需的有机树脂的量有时相当小，约一千克或更小，而 在一些情况下，运些量可能相当大，体积高达30升或更大。运些考虑因素表明可固化聚合物 系统能够使用简单方法应用。复杂的聚合物加工设备通常在运些现场地点不可用，且在任 何情况下通常并非极好地适于管理小体积材料。归因于现场应用的另一考虑因素为加热设 备通常不可用。运意味着可固化有机树脂必须能够在无额外施加的加热的情况下在可存在 于应用位点的任何溫度下应用和固化。
[0005] 用于运些缆线接合应用中的可固化有机树脂系统通常包括两种液体组分，其经混 合、涂覆到缆线接头且随后固化W在接头周围形成护套。液体组分应为低到中等粘度，因此 其可W容易地混合和涂覆。混合组分需要具有几分钟或更长的适用期W允许完成将混合物 混合和涂覆到接头上的时间。在将反应混合物涂覆到接头之后，其应适当快速地固化W形 成强有力地粘合到缆线绝缘体的聚合物。
[0006] 到目前为止，双组分聚氨基甲酸醋和双组分环氧树脂系统主要用于此应用。聚氨 基甲酸醋系统极令人满意地起作用，但如果聚异氯酸醋化合物未恰当地处理，那么存在潜 在的工人接触问题。另外，聚异氯酸醋可W与水反应W产生二氧化碳，其可能导致起泡。此 可为现场应用中的严重问题，因为材料在其固化时通常暴露于水或湿气。即使单独暴露于 大气水分通常足W引起发泡，其导致电绝缘特性的丧失，并且还可能在材料中形成水和其 它流体可穿透的孔隙。
[0007] 环氧树脂系统受两个主要问题困扰。第一，其倾向于太刚性和脆性而不能完全令 人满意。第二个问题为固化反应倾向于高度放热。反应的释放热量造成大幅溫度增加。在许 多情况下，溫度增加足W损害缆线。所述损害导致绝缘体的缺陷。
[000引因此，需要提供一种用于接合缆线的不含异氯酸醋的可固化树脂系统，其具有良 好适用期，其在不施加额外热量的情况下在室溫或甚至略微较低溫度下固化，其不高度放 热，且其固化W形成具有低电容率的聚合物，在存在电场的情况下抵抗击穿，且其与用于电 缆线的聚合绝缘体形成良好粘合。
[0009] 本发明在一个方面为一种制造缆线接头的方法，其包含W下步骤：
[0010] a)将具有聚合绝缘体的第一缆线的第一裸导体末端接合到具有聚合绝缘体的第 二缆线的第二裸导体末端w产生导体接头，
[0011] b)将可固化反应混合物涂覆于导体接头上方且与第一缆线的聚合绝缘体和第二 缆线的聚合绝缘体接触，和
[0012] C)固化所述可固化反应混合物W在所述导体接头上方形成聚合绝缘护套并且结 合到所述第一和第二缆线中的每一者的所述聚合绝缘体；
[0013] 其中可固化反应混合物含有1)至少一种多官能性碳-迈克尔(Michael)受体化合 物，其中此类多官能性碳-迈克尔受体化合物中的至少一者含有两个或更多个碳-迈克尔受 体基团，其中的至少一者通过具有至少800原子质量单位的分子量的脂族聚酸基团与其它 碳-迈克尔受体基团中的每一者分离，2)至少一种多官能性碳-迈克尔供体化合物，3)至少 一种碳-迈克尔反应催化剂。
[0014] 本发明提供一种用于缆线接合的可易于加工的热固性、弹性体接合组合物。接合 组合物不需要存在异氯酸醋化合物。当混合迈克尔供体和受体时，其可在室溫或甚至略微 较低溫度下自发地固化并且因此可在不施加热量的情况下使用。经固化组合物形成强力弹 性体护套，其强有力地结合到聚合缆线绝缘体并且展现有用的电特性和对气体和液体的低 渗透性。
[0015] 待根据本发明接合的电缆线包括一或多个导体(导线）和导体周围的聚合电绝缘 体。通常，导体单独绝缘，并且在多导线缆线的情况下，单独绝缘的导线通常包覆在另一聚 合绝缘体中。聚合绝缘体可W例如为氯下橡胶、聚乙締、乙丙橡胶、Ξ元乙丙橡胶、氯横化聚 乙締、另一种类型的聚締控、聚氯乙締、下腊橡胶(如丙締腊的聚合物或共聚物）、二締橡胶 (如下二締的聚合物或共聚物）、聚氨基甲酸醋等。导体通常为金属，如铜、侣和钢。导体尺寸 范围可W例如为AWG(美国线规（American Wire Gauge))40(约0.〇799mm直径）到4/0(约 11.684mm 直径）。
[0016] 缆线接头通过将第一缆线的裸（即未绝缘)导体末端接合到第二缆线的裸导体末 端W产生导体接头制得。如果多导线缆线待接合，那么每一缆线的每一导体W类似方式接 合。绝缘胶带或其它绝缘体任选地涂覆于个别接头上方。类似地，如果两根W上缆线待接 合，那么所有缆线的导体视特定布线方案的需要接合，包括必要时在个别接头上方涂覆绝 缘胶带或其它绝缘体。随后将可固化反应混合物涂覆于导体接头上方并且与第一缆线和第 二缆线的聚合绝缘体接触。固化可固化反应混合物W在导体接头上方形成聚合绝缘护套并 且结合到第一和第二缆线中的每一者的聚合绝缘体。
[0017] 通常方便的是在模具中进行涂覆和固化步骤，借此意指将反应混合物保持在适当 的位置直到其固化的任何装置。模具可为被调适成用于在缆线导体接头上方适配的单片式 或两片式类型。典型的模具在其末端处经设计W在模具闭合时在缆线周围紧密地适配。或 者，模具末端可使用胶带或其它方法阻断W防止反应混合物在固化之前漏出。此类模具通 常具有形成环绕缆线接头的储集器的较大横截面中屯、区，且具有将可固化反应混合物引入 到储集器中的开口。此类模具的实例为3M联合王国公共有限公司（3M United Kingdom 化C)W其Scotchcast?柔性电缆接合成套装置（Flexible Power Cable Jointing Kits) 82-F和82-BF系列销售的模具。在某些实施例中，模具安置在缆线接头上方且可固化反应混 合物倾入模具中且在其中固化。
[0018] 固化可通过在例如-10°C到50°C的溫度下形成反应混合物且使组分反应进行。不 必施加额外热量到反应混合物，尽管其可在想要快速固化的情况下进行。优选的是在ο到35 °C，尤其10到30°C的溫度下形成反应混合物，且允许反应物在无额外施加的热量的情况下 固化。固化反应通常为放热的，且反应的放热可在反应混合物固化时增加其溫度。
[0019] 可固化反应混合物含有至少一种如先前所描述的多官能性碳-迈克尔受体化合 物、至少一种多官能性碳-迈克尔供体和至少一种碳-迈克尔反应催化剂。
[0020] 出于本发明的目的，"多官能性碳-迈克尔受体"为每分子具有多个碳-迈克尔受体 官能团的化合物。"碳-迈克尔受体官能团"意指与吸电子基团的脂族碳-碳双键或Ξ键α。吸 电子基团可例如为幾基化此情况下，受体有时称为"締酬"基）、硝基或腊基。多官能性碳- 迈克尔受体具有至少两个，优选地2到10个，更优选地2至化个且更优选地2到4个碳-迈克尔 受体官能团。优选的含締酬碳-迈克尔受体包括含有两个或更多个（甲基)丙締酸基团，即两 个或更多个（甲基)丙締酸醋或（甲基)丙締酷胺基团的化合物。
[0021] 多官能性碳-迈克尔受体化合物含有至少一个高当量碳-迈克尔受体化合物，其中 碳-迈克尔受体基团中的至少一者通过至少800原子质量单位的脂族聚酸基团与其它碳-迈 克尔受体基团中的每一者分离。优选地，碳-迈克尔受体基团中的至少一者通过至少1000， 更优选地至少2000原子质量单位的脂族聚酸基团与其它碳-迈克尔受体基团中的每一者分 离。此一或多种化合物可占提供到反应混合物的多官能性碳-迈克尔受体化合物的总重量 的至少25%、至少50%、至少75%或至少85%。此一或多种化合物可占提供到反应混合物的 所有多官能性碳-迈克尔受体化合物的至多100重量％或至多90重量％。
[0022] 脂族聚酸基团可例如为环氧乙烧、1,2-环氧丙烷、1,2-环氧下烧、2,3-环氧下烧、 四亚甲基氧化物等的聚合物。尤其优选的脂族聚酸基团含有聚