一种耐腐蚀水密电缆及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及电缆加工技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀水密电缆及其制备工艺。


背景技术：

2.水密电缆是适用于舰船、海上石油平台、深海资源探测等领域的高水密、耐曲绕多芯综合电缆，还可适用于各种类型潜水电机引接线，深水中伸缩/拖拽使用的电线电缆，潜水泵及各种水下工作电器由水下到水上的电源连接。
3.由于水密电缆的使用环境大多为水下，一般为湖泊、河流等淡水或者海水，需要有效保证其良好的密封性和防水性，但是由于水密电缆往往在水下使用，收到压力较大，且实际使用时随水流会受到一定的力，容易造成缠绕和弯折不均的现象，同时海水含有一定的盐分，具有一定的腐蚀性，在实际使用过程中会造成电缆外护套的损坏，最终影响电缆的使用寿命和使用安全性，现有的水密电缆往往仅在电缆的外层设置一层阻水层，来保证防水性能，但是对电缆的耐腐蚀和防缠绕弯折效果依然作用有限。


技术实现要素：

4.针对现有技术不足，本发明提供一种耐腐蚀水密电缆及其制备工艺，有效提升电缆材料外护套的耐腐蚀能力的同时，综合提升电缆的抗缠绕、抗弯折效果，保证电缆水下使用的寿命。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种耐腐蚀水密电缆，包括防护单元和防护单元内部设置的多个传导单元，所述防护单元包括最外层设置的外护套和最内层设置的防护层，且外护套和防护层之间设置有一层金属网编织的屏蔽层，所述防护层内部中央设置有中央抗拉单元，中央抗拉单元和防护层内壁间环形阵列排布多个传导单元，所述传导单元包括第一内护套和第一内护套内部设置的多个导体，所述导体与第一内护套内部之间的空隙填充有第一阻水胶层。
7.优选的，所述中央抗拉单元包括第二内护套和第二内护套内部中央设置的抗拉丝，所述抗拉丝与第二内护套内壁之间填充有第二阻水胶层。
8.优选的，所述防护层和第一内护套、第二内护套外部之间填充有第三阻水胶层。
9.耐腐蚀水密电缆的制备工艺包括以下步骤：
10.①
阻水胶的制备：将聚合物多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、硅树脂、硅烷偶联剂、聚乙烯醇、交联剂、气相法白炭黑、助溶剂混合制备成阻水胶备用；
11.②
传导单元的制备：将多根导体外部涂覆上述阻水胶至不流滴，再于外部挤包乙烯/丙烯共聚物橡胶层制得传导单元备用；
12.③
中央抗拉单元的制备：将抗拉丝外部涂覆上述阻水胶至不流滴，后再于外部挤包乙烯/丙烯共聚物橡胶层制得中央抗拉单元备用；
13.④
成缆：将上述中央抗拉单元设置于中央，外部环面排布有多个传导单元，采用上述阻水胶涂覆至不流滴后再用聚氨酯绝缘材料进行挤包处理，得预成型电缆；
14.⑤
屏蔽处理：在上述预成型电缆外部采用软铜线编织成金属网层固定，得屏蔽包裹的预成型电缆备用；
15.⑥
耐磨料的制备：将低密度聚乙烯、聚酰胺树脂、eva、氧化锌、纳米氮化硼、改性纳米氢氧化钙、纳米二氧化硅、促进剂、增塑剂、防老剂、硅烷偶联剂、相容剂，混合制备得耐磨料备用；
16.⑦
电缆成型：将上述屏蔽包裹的预成型电缆外部采用步骤
⑥
中的耐磨料进行挤包，得耐腐蚀水密电缆。
17.优选的，所述步骤
①
中组成阻水胶的成分的重量份为：聚合物多元醇60-80份、硅树脂10-20份、硅烷偶联剂2-4份、交联剂1-2份、气相法白炭黑18-20份、催化剂1-2份。
18.优选的，所述步骤
⑥
中改性纳米氢氧化钙的制备方法为：将氯化钙混合氨水制备片状纳米氢氧化钙，再将片状纳米氢氧化钙混合聚丙烯酸酯对表面进行改性，得到改性纳米氢氧化钙。
19.优选的，所述片状纳米氢氧化钙混合聚丙烯酸酯改性的方式为将片状纳米氢氧化钙加入浓度为5％的聚丙烯酸酯溶液中，其中溶剂为丙酮，搅拌混合改性。
20.优选的，所述步骤
⑥
中组成耐磨料的成分的重量份为：低密度聚乙烯60-80份、聚酰胺树脂10-15份、eva8-12份、氧化锌2-4份、纳米氮化硼1-2份、改性纳米氢氧化钙4-6份、纳米二氧化硅1-3份、促进剂0.4-0.8份、增塑剂0.8-1份、防老剂1-1.4份、硅烷偶联剂2-3份、相容剂1-1.2份。
21.优选的，所述步骤
⑥
耐磨料的具体制备方法为：将低密度聚乙烯、eva混合防老剂、相容剂和硅烷偶联剂熔融混炼，接枝造粒，得料1；再将聚酰胺树脂混合氧化锌、纳米氮化硼、改性纳米氢氧化钙、纳米二氧化硅熔融混合造粒，得料2；将料1和料2混合再加入增塑剂继续混炼后挤出，得耐磨料。
22.优选的，所述料1的熔融混炼温度为135-165℃，料2的熔融混炼温度为110-130℃，且料1和料2混合混炼的温度为140-180℃
23.与现有技术相比，本发明提供了一种耐腐蚀水密电缆及其制备工艺，具备以下有益效果：
24.1、本发明采用外护套、防护层、第一内护套、第一阻水胶层和第三阻水胶层的设置能够有效对电缆进行防水保护，且能够保持长期的阻水作用，同时能够承受较高的水压，并且通过中央抗拉单元和金属网编织的屏蔽层的设置能够有效提升电缆的承受力，同时防止电缆在水中的弯曲缠绕，提升使用的安全性和便捷性。
25.2、本发明制备的阻水胶，能够有效的保证阻水效果，同时提升抗压性能，且制备的耐磨料具有优良的耐磨耐腐蚀效果，同时通过低密度聚乙烯、eva和聚酰胺树脂共同形成体系后混合改性纳米氢氧化钙，综合提升材料的性能的同时进一步保证耐盐耐腐蚀效果。
附图说明
26.图1为本发明电缆剖面结构示意图。
27.图中：1、外护套；2、屏蔽层；3、防护层；4、第一内护套；5、导体；6、第一阻水胶层；7、第二内护套；8、第二阻水胶层；9、抗拉丝；10、第三阻水胶层。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.实施例1：
31.阻水胶的制备：将70份的聚合物多元醇混合3份的异佛尔酮二异氰酸酯升温至70℃，混合反应后添加15份硅树脂、5份聚乙烯醇、3份硅烷偶联剂、1份交联剂、19份的气相法白炭黑和2份的助溶剂继续搅拌均匀制得阻水胶。
32.耐磨料的制备：
33.(1)将纳米氯化钙与浓度为3mo l/l的氨水按照质量比1∶2混合，在常温下搅拌混合1h，后过滤干燥得片状的纳米氢氧化钙置于浓度为5％的聚丙烯酸酯溶液中，升温至45℃，持续搅拌改性50min，后过滤干燥，得改性纳米氢氧化钙备用；
34.(2)将70份的低密度聚乙烯混合10份的eva、1.2份的防老剂、1份相容剂和2份硅烷偶联剂混合加热至150℃熔融混炼1h，接枝造粒得料1备用；
35.(3)将12份聚酰胺树脂混合3份氧化锌、2份纳米氮化硼、5份改性纳米氢氧化钙、2份纳米二氧化硅于120℃温度下熔融混合1h造粒，得料2备用；
36.(4)将上述料1、料2混合加入1份增塑剂升温至170℃混炼2h后挤出造粒得耐磨料。
37.实施例2：
38.参照图1，耐腐蚀水密电缆的制备：
39.(1)将多根导体5外部涂覆上述实施例1中的阻水胶至不流滴，即阻水胶在多根导体5外部形成一层第一阻水胶层6，后采用乙烯/丙烯共聚物橡胶于第一阻水胶层6外部挤包形成第一内护套4，使得整体形成传导单元；
40.(2)将抗拉丝9外部涂覆上述实施例1中的阻水胶至不流滴，即在抗拉丝9外部形成一层阻水胶制备的第二阻水胶层8，后在第二阻水胶层8外部采用乙烯/丙烯共聚物橡挤包形成第二内护套7，使得整体形成中央抗拉单元；
41.(3)将上述中央抗拉单元四周排布多个传导单元，并将传导单元和中央抗拉单元外部均采用上述实施例1中的阻水胶涂覆固定，使得阻水胶形成第三阻水胶层10，后在第三阻水胶层10外部采用聚氨酯绝缘材料进行挤包处理，形成防护层3，得预成型电缆；
42.(4)采用软铜线编织成金属网层固定在防护层3外部成为屏蔽层2，并将上述实施例1中制备的耐磨料于屏蔽层2外部进行挤包形成外护套1，得到耐腐蚀水密电缆。
43.实施例3：
44.阻水胶的制备：
45.将60份的聚合物多元醇混合2份的异佛尔酮二异氰酸酯升温至70℃，混合反应后添加10份硅树脂、4份聚乙烯醇、2份硅烷偶联剂、1份交联剂、18份的气相法白炭黑和1份的助溶剂继续搅拌均匀制得阻水胶。
46.实施例4：
47.阻水胶的制备：
48.将80份的聚合物多元醇混合3份的异佛尔酮二异氰酸酯升温至70℃，混合反应后添加20份硅树脂、6份聚乙烯醇、4份硅烷偶联剂、2份交联剂、20份的气相法白炭黑和2份的助溶剂继续搅拌均匀制得阻水胶。
49.实施例5：
50.耐磨料的制备：
51.(1)将纳米氯化钙与浓度为3mo l/l的氨水按照质量比1∶2混合，在常温下搅拌混合1h，后过滤干燥得片状的纳米氢氧化钙置于浓度为5％的聚丙烯酸酯溶液中，升温至45℃，持续搅拌改性50min，后过滤干燥，得改性纳米氢氧化钙备用；
52.(2)将60份的低密度聚乙烯混合8份的eva、1份的防老剂、1份相容剂和2份硅烷偶联剂混合加热至150℃熔融混炼1h，接枝造粒得料1备用；
53.(3)将10份聚酰胺树脂混合2份氧化锌、1份纳米氮化硼、4份改性纳米氢氧化钙、1份纳米二氧化硅于120℃温度下熔融混合1h造粒，得料2备用；
54.(4)将上述料1、料2混合加入0.8份增塑剂升温至170℃混炼2h后挤出造粒得耐磨料。
55.实施例6：
56.耐磨料的制备：
57.(1)将纳米氯化钙与浓度为3mo l/l的氨水按照质量比1∶2混合，在常温下搅拌混合1h，后过滤干燥得片状的纳米氢氧化钙置于浓度为5％的聚丙烯酸酯溶液中，升温至45℃，持续搅拌改性50min，后过滤干燥，得改性纳米氢氧化钙备用；
58.(2)将80份的低密度聚乙烯混合12份的eva、1.4份的防老剂、1.2份相容剂和3份硅烷偶联剂混合加热至150℃熔融混炼1h，接枝造粒得料1备用；
59.(3)将15份聚酰胺树脂混合4份氧化锌、2份纳米氮化硼、6份改性纳米氢氧化钙、3份纳米二氧化硅于120℃温度下熔融混合1h造粒，得料2备用；
60.(4)将上述料1、料2混合加入1份增塑剂升温至170℃混炼2h后挤出造粒得耐磨料。
61.对比例1：
62.阻水胶的制备：
63.将80份的聚合物多元醇混合3份的异佛尔酮二异氰酸酯升温至70℃，混合反应后添加6份聚乙烯醇、4份硅烷偶联剂、2份交联剂、20份的气相法白炭黑和2份的助溶剂继续搅拌均匀制得阻水胶。
64.对比例2：
65.耐磨料的制备：
66.(1)将70份的低密度聚乙烯混合10份的eva、1.2份的防老剂、1份相容剂和2份硅烷偶联剂混合加热至150℃熔融混炼1h，接枝造粒得料1备用；
67.(2)将12份聚酰胺树脂混合3份氧化锌、2份纳米氮化硼、5份纳米氢氧化钙、2份纳米二氧化硅于120℃温度下熔融混合1h造粒，得料2备用；
68.(4)将上述料1、料2混合加入1份增塑剂升温至170℃混炼2h后挤出造粒得耐磨料。
69.检测：
70.1、检测上述实施例1、实施例3-4和对比例1中阻水胶的胶体强度和防水性等性能，
具体结果如下表1所示：
71.表1
72.组别实施例1实施例3实施例4对比例1胶体强度(mpa)1.81.71.81.4防水性ip67ip67ip67ip67
73.由上表可知本发明的阻水胶具有良好的强度和优越的防水性能。
74.2、检测上述实施例1、实施例5-6和对比例2中耐磨料常规的机械性能和在盐含量为5％的溶液中于60℃温度下浸泡90d后的机械性能，结果如下表2所示：
75.表2
[0076][0077]
由上表可知，本发明制备的外护套1的材料具有优良的力学性能和良好的耐海水腐蚀性能。
[0078]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。