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CN115458217A - 海底电缆复合材料导体及其制作方法和生产设备 - Google Patents

海底电缆复合材料导体及其制作方法和生产设备 Download PDF

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CN115458217A
CN115458217A CN202211193092.0A CN202211193092A CN115458217A CN 115458217 A CN115458217 A CN 115458217A CN 202211193092 A CN202211193092 A CN 202211193092A CN 115458217 A CN115458217 A CN 115458217A
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CN
China
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conductor
layer
water
submarine cable
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CN202211193092.0A
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杨黎明
刘利刚
王佳佳
郝银
周远清
许晶清
张巍巍
赵坤坤
李京值
李元博
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Nanhai Cable Co ltd
Original Assignee
Nanhai Cable Co ltd
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Publication date
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Abstract

一种海底电缆复合材料导体及其制作方法和生产设备。其中，海底电缆复合材料导体制作方法由内至外依次设置的导电层、阻水层、绑扎层和保护层。导电层包括多根绞合设置的复合导体单丝，复合导体单丝包括铝芯体和铜包层，以减少导体成本。阻水层包括半导电阻水胶和阻水带，阻水带包覆于导电层表面，半导电阻水胶填充于导电层与阻水带之间和多个复合导体单丝之间，以提高阻水性能。半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉。

Description

海底电缆复合材料导体及其制作方法和生产设备
技术领域
本申请涉及海底电缆技术领域，具体而言，涉及海底电缆复合材料导体及其制作方法和生产设备。
背景技术
海底电缆由于安装在环境复杂的海底，其设计、制造和安装要求都远远高于普通电缆。现有的海底电缆多采用铜导体结构，导致海底电缆的制造、运输和铺设成本都比较高。但随着海缆科技的发展，海上活动将向资源更加丰富的深远海发展，阻水导体作为海底电缆的核心部分，阻水效果的好坏很大程度上决定了海缆的使用寿命长短。如何降低海缆导体的成本，并提高海缆导体的阻水性能成为急需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供海底电缆复合材料导体及其制作方法和生产设备，以解决上述技术问题。
本申请的实施例是这样实现的：
一种海底电缆复合材料导体，包括由内至外依次设置的导电层、阻水层和绑扎层；
所述导电层包括多根绞合设置的复合导体单丝，每一所述复合导体单丝包括铝芯体和铜包层，所述铜包层设于所述铝芯体的表面；
所述阻水层包括半导电阻水胶和阻水带，所述阻水带包覆于所述导电层表面，所述半导电阻水胶填充于所述导电层与所述阻水带之间和多个所述复合导体单丝之间；所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉；
所述绑扎层的材料包括聚酯织物、半导电粘合剂和吸水树脂；
所述海底电缆复合材料导体还包括保护层，所述保护层包绕于所述绑扎层表面。
在一种可能的实施方式中：多根所述复合导体单丝绞合形成多层所述导电层，相邻所述导电层的绞合方向相反。
在一种可能的实施方式中：多层所述导电层的绞合节径比由内至外逐层降低。
在一种可能的实施方式中：每一所述复合导体单丝中，所述铜包层的质量分数为18％～21％。
本申请的实施例还提供一种海底电缆复合材料导体制作方法，用于制备上述实施例所述的海底电缆复合材料导体，其包括：
由铜层包覆铝杆制得复合导体线坯，所述复合导体线坯中，所述铜层的质量分数为18％～21％，对所述复合导体线坯进行拉丝处理得到复合导体单丝，所述复合导体单丝包括铝芯体和铜包层，所述铜包层设于所述铝芯体的表面；
涂覆半导电阻水胶至所述复合导体单丝的表面；所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉；
绞合多根涂覆有所述半导电阻水胶的所述复合导体单丝，形成多层导电层，相邻所述导电层的绞合方向相反；
绕包阻水带和绑扎层至所述导电层的表面，所述绑扎层位于所述阻水带的外侧，所述绑扎层的材料包括聚酯织物、半导电粘合剂和吸水树脂；
绕包保护带至所述绑扎层的表面，形成海底电缆复合材料导体。
在一种可能的实施方式中：还包括：
将所述海底电缆复合材料导体进行烘干处理，对所述半导电阻水胶进行固化成型；烘干温度为30℃～40℃，烘干时间为1～2h。
在一种可能的实施方式中：多层所述导电层的绞合节径比由内至外逐层降低。
在一种可能的实施方式中：最内层所述导电层的绞合节径比小于或等于26，最外层所述导电层的绞合节径比小于或等于14。
在一种可能的实施方式中：所述半导电阻水胶中所述第一组份的制备步骤包括：将60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂在100℃恒温环境中进行以400～600转/分钟的速度搅拌均匀，冷却至常温后，加入30～40份碳黑，3～5份稳定剂、2～3份偶联剂，在真空环境中，以1000～1200转/分钟的速度持续搅拌2～3h。
本申请的实施例还提供一种海底电缆复合材料导体生产设备，用于制备上述实施例所述的海底电缆复合材料导体，所述海底电缆复合材料导体生产设备包括沿导体的牵拉方向依次设置的绞体、分线板、注胶模具、绞线模具、模具座、弹性去胶机构、第一绕包装置、第二绕包装置和第三绕包装置；所述绞体、分线板和所述绞线模具用于绞合多根复合导体单丝，形成导电层；所述注胶模具设置于所述分线板与所述绞线模具之间，用于在所述复合导体单丝绞合之前涂覆半导电阻水胶至所述复合导体单丝表面；所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉；所述弹性去胶机构用于去除所述导电层表面的多余胶体，所述第一绕包装置用于绕包阻水带至所述导电层表面，所述第二绕包装置用于绕包绑扎带至所述阻水带表面，所述第三绕包装置用于绕包保护带至所述绑扎带表面，形成所述海底电缆复合材料导体。
本申请提供的海底电缆复合材料导体及其制备方法和生产设备通过采用铜包铝结构的复合导体单丝制备导电芯体，大大减少电缆制造对铜的依赖，降低导体的制造成本，使市场得到可持续发展；还可以使海底电缆复合材料导体具有良好的柔软性和较轻的质量，大大降低了运输困难度和敷设难度。此外，本申请采用导体单丝缝隙中和阻水带与导电层缝隙中填充阻水材料和导体外绕包阻水材料，并配合具有特殊组分配比的半导电阻水胶，可在维持导体导电性能的情况下，较好的阻止海水的浸入，大大降低电缆的受损程度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例的海底电缆复合材料导体的剖面结构示意图。
图2为海底电缆复合材料导体生产设备在一实施例中的结构示意图。
主要元件符号说明：
海底电缆复合材料导体 100
导电层 1
复合导体单丝 11
半导电阻水胶 2
阻水带 3
绑扎层 4
保护层 5
绞体 6
分线板 7
注胶模具 8
注胶管 81
绞线模具 9
模具座 10
弹性去胶机构 12
第一绕包装置 13
第二绕包装置 14
第三绕包装置 15
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
参见图1，本申请的实施例提供一种海底电缆复合材料导体100，包括由内至外依次设置的导电层1、阻水层、绑扎层4和保护层5。
在本申请的实施例中，所述导电层1包括多根绞合设置的复合导体单丝11，每一所述复合导体单丝11包括铝芯体和铜包层，所述铜包层设于所述铝芯体的表面并与所述铝芯体紧密接触。铜包铝结构的复合导体单丝11具有较好的柔软性，良好的焊接性及优良的电气性能，还有利于减轻导体重量。同等截面下，铜包铝的导体重量仅为铜导体重量的44％左右，更加节约资源和降低生产成本。此外，铜包铝结构的复合导体单丝11在生产过程中可以减少铝芯体氧化，避免铝芯体表面形成氧化薄膜而造成导体交流电阻增加、降低载流量。在一实施例中，所述铜包层与所述铝芯体可以在高压作用下连接为一体。进一步地，每一所述复合导体单丝11中，所述铜包层的质量分数为18％～21％，使单丝具备了铜的良好的电气性能和焊接性能，并且同等长度下重量远远低于铜导体，更加节约资源和降低生产成本。本申请的复合导体单丝11的材料密度为3.94g/cm3左右，远远低于普通铜导体的密度。
在本申请的其中一实施例中，多根所述复合导体单丝11绞合形成多层堆叠设置所述导电层1，多层堆叠设置所述导电层1组成海底电缆复合材料导体100的导电芯体，相邻所述导电层1的绞合方向相反。进一步地，多层所述导电层1的绞合节径比由内至外逐层降低。如此，可以使海底电缆复合材料导体100的结构更加稳定，海底电缆复合材料导体100在加工或敷设过程中弯折，相邻导向层中导电单丝反向绞合的结构可以使导体内部受到的应力相互抵消，避免了因受力不均匀导致单丝损伤，同时也避免导体“回松”。
所述阻水层包括半导电阻水胶2和阻水带3，所述阻水带3包覆于所述导电层1表面，所述半导电阻水胶2填充于所述导电层1与所述阻水带3之间和多个所述复合导体单丝11之间，以阻止水或潮气的浸入。
所述半导电阻水胶2包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂。第一组分的制备过程为：将60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂在100℃左右的恒温炉中进行以400～600转/分钟搅拌均匀，混合后的溶液冷却在常温(20-30℃)下后，向混合溶液中加入30～40份碳黑，3～5份稳定剂、2～3份偶联剂，随后对炉中进行抽真空，在以1000～1200转/分钟持续搅拌2～3h，得到第一组分，并将其注入密闭的容器中密封进行保存。所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉、5～8份的其他材料，该其他材料包括无水成分粘合剂。第二组分的制备过程包括：将80～90份有机硅油，10～15膨胀粉；5～8其他材料在常温的真空炉中以1000～1200转/分钟进行搅拌2～3h，得到第二组份，并将其注入密封的容器中进行封存。
半导电阻水胶2的第一组分可以使胶体具备优良的导电性、不腐蚀和氧化金属导体、优良的延展性，第一组分形成的胶体处于流体状态，第二组份与第一组份混合时，第二组分中的硅油和膨胀粉的组合可以使第一组分形成的胶体由流体状态变化成粘流态，同时使胶体具备阻水性能，形成半导电阻水胶2。半导电阻水胶2填充在导体的间隙中后，经过固化成型处理，可以有效提高海底电缆复合材料导体100的阻水性能，满足其在500m深海的使用需求。通过试验测得成型后的半导电阻水胶2的物理性能为拉伸强度5.5～8.5MPa，拉断伸长率500～700％，撕裂强度30～40kN/m，成品试验渗水压力为5MPa时，持续测试10天时，渗水距离小于2m，持续测试20天时，渗水长度小于5m，使海底电缆复合材料导体100具备可在深海中使用的要求。
所述阻水带3由非织造布、半导电材料、高吸水材料复合而成。述绑扎层4的材料包括聚酯织物、半导电粘合剂和吸水树脂。海底电缆复合材料导体100应用在海缆中时，会在导体表面设置导体屏蔽层，阻水带3用于阻断水分从导体与导体屏蔽层之间的缝隙浸入的情况。绑扎层4的设置可以有效避免阻水带3与导体屏蔽层结合性差、阻水带强度不足及松散、包带后表面不平整的缺陷，能够提高导体与导体屏蔽层的结合性能，还可以避免由于阻水带表面不平整造成的导体屏蔽层的内陷问题，提高海缆的制造质量。此外，阻水带3和绑扎层4中添加导电炭黑材料，有利于提高海底电缆复合材料导体100的电气性能。
海缆所处的运行环境复杂多变，在日常使用中若受到外力损伤，水在压力作用下会沿损伤点进入线缆内，使海缆失效，故海缆导体需具有良好的阻水性，来阻止海水的渗透。本申请的实施例采用导体单丝缝隙中填充阻水材料和导体外绕包阻水材料则可较好的阻止海水的浸入，大大降低电缆的受损程度。
所述保护层5包绕于所述绑扎层4表面。海缆一般都为大长度生产，收线采用地转盘，运用到地转盘的海底电缆复合材料导体100不可避免需要通过平台来进入地转盘，在流转过程中，海底电缆复合材料导体100表面的材料容易被刮伤，刮伤后会造成海缆制造过程中的挤出不便，本申请的海底电缆复合材料导体100在绑扎层4表面设计了保护层5进行保护，保护层5由在成纤维为主体经粘合剂粘合而成的非织造布绕包绑扎层4形成，保护层5具有良好的韧性、结实耐用，价格优良等性能，可以在海底电缆复合材料导体100在传输过程中减少导体表面的磨损，有利于提高后续的海缆制造质量。
在本申请的实施例中，海底电缆复合材料导体100中填充组水胶的导电芯体的设计工艺为：
1、导体结构设计方法为：根据产品标准要求选取导体的直流电阻RB(Ω/km),
(1)
Figure BDA0003869745700000071
其中：K1为单丝直径、金属种类、是否镀锡引入系数，一般取值为1.01～1.02；
K2为单丝直径、绞合方式引入系数，一般取值为1.02～1.04；
K3为绝缘线芯成缆与否引入系数，一般取值为1.002～1.008；
AJZ表示紧压后截面积；
RB为20℃直流电阻；
ρ20为体积电阻率，取值为0.02594Ω·mm2/m。
2、轮廓外径计算：
根据生产取填充系数η＝0.9
Figure BDA0003869745700000081
其中：η为填充系数；
AJL为轮廓截面积；
D为轮廓直径。
3、单丝直径计算：
根据正规绞合和GB/T 3956-2008中的相关规定得出导体最少根数选择正规绞合方式，紧压延伸系数取值为1.05～1.10；由紧压延伸系数的计算公式计算得出复合导体单丝的直径：
Figure BDA0003869745700000082
其中：AZ为紧压前的截面面积；
d为单丝外径；
μ为紧压延伸系数。
通过以上公式，获得生产所需复合导体单丝直径。
本申请的海底电缆复合材料导体100通过采用铜包铝结构的复合导体单丝制备导电芯体，大大减少电缆制造对铜的依赖，使市场得到可持续发展；还可以使海底电缆复合材料导体100具有良好的柔软性和较轻的质量，大大降低了运输困难度和敷设难度；还能够使海底电缆复合材料导体100导体具有良好的焊接性，便于后期或生产过程中软接头制作，解决了因长度变更造成绝缘线芯的报废，造成工期的延迟和巨大的经济损失，降低了生产成本。此外，本申请采用导体单丝缝隙中和阻水带与导电层缝隙中填充阻水材料和导体外绕包阻水材料，可较好的阻止海水的浸入，大大降低电缆的受损程度。本申请中半导电阻水胶的组分配比还解决了当下阻水胶对导体导电性、导体氧化、阻水效果差等不利的影响。
本申请的实施例还提供一种海底电缆复合材料导体的制作方法，用于制备上述实施例所述的海底电缆复合材料导体100。所述海底电缆复合材料导体的制作方法包括步骤：
步骤一：由铜层包覆铝杆制得复合导体线坯，所述复合导体线坯中，所述铜层的质量分数为18％～21％，对所述复合导体线坯进行拉丝处理得到复合导体单丝，所述复合导体单丝包括铝芯体和铜包层，所述铜包层设于所述铝芯体的表面并与所述铝芯体紧密接触。
具体地，纯度大于99.97％的无氧铜带材在包覆设备中形成圆管状，包覆在经过清洗后的铝杆表面，采用激光在压力为10MPa的容器中将铜管的纵缝熔接，铜层与铝杆在压力作用下紧密贴合并连接为一体，形成线坯，最后通过拉拔和热处理工艺得到直径为8mm左右的复合导体线坯。随后将复合导体线坯送至拉丝机中，通过多道拉丝模具将复合导体线坯拉制成复合导体单丝，且拉制得到的复合导体单丝尺寸满足生产需要。在拉丝过程中，使用润滑液对单丝进行润滑和降温，防止单丝在拉制过程中发生断丝，也避免复合导体单丝的铜包层在拉丝过程中发生断裂。拉丝过程完成后，将得到的复合导体单丝送入退火装置中，对复合导体单丝进行退火热处理，提升复合导体单丝的机械性能。经过退火热处理后的复合导体单丝的物料性能为：抗拉强度不小于200MPa，断裂伸长率大于或等于15％，电阻率不大于0.02594Ω·mm2/m。
步骤二：涂覆半导电阻水胶至所述复合导体单丝的表面。所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉。
具体地，第一组分的制备过程为：将60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂在100℃左右的恒温炉中进行以400～600转/分钟搅拌均匀，混合后的溶液冷却在常温(20-30℃)下后，向混合溶液中加入30～40份碳黑，3～5份稳定剂、2～3份偶联剂，随后对炉中进行抽真空，在以1000～1200转/分钟持续搅拌2～3h，得到第一组分，并将其注入密闭的容器中密封进行保存。所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉、5～8份的其他材料。第二组分的制备过程包括：将80～90份有机硅油，10～15膨胀分；5～8其他材料在常温的真空炉中以1000～1200转/分钟进行搅拌2～3h，得到第二组份，并将其注入密封的容器中进行封存。
在涂覆半导电阻水胶至所述复合导体单丝的表面之前，将第一组份和第二组份通过二步法进行等比例混合，得到具有一定的粘度和流动性的半导电阻水胶，随后注胶设备将半导电阻水胶涂覆至每一复合导体单丝的表面。所述半导电阻水胶具有优异的遇水膨胀性能，用于填充复合导体单丝之间的缝隙，阻断水或潮气的浸入。
步骤三：绞合多根涂覆有所述半导电阻水胶的所述复合导体单丝，形成多层导电层，相邻所述导电层的绞合方向相反。
具体地，多根复合导体单丝按照预设规则在绞丝设备中进行排列，在绞合前通过注胶设备将半导电阻水胶均匀涂覆在每根复合导体单丝表面。接着，多根复合导体单丝在绞合过程中，未固化成型的半导电阻水胶随着绞合过程的进行填充在多根复合导体单丝之间的间隙中。多根复合导体单丝绞合形成多层导电层，得到导电芯体。导电芯体中的缝隙和导电芯体的表面均设有半导电阻水胶。
在本申请的实施例中，多根复合导体单丝绞合形成多层导电层时，相邻导电层的绞合方向相反，且最外层的导电层绞合方向为左向。进一步地，多层所述导电层的绞合节径比由内至外逐层降低，绞合节径比为该层上的节距与该层上的外径之比，最内层所述导电层的绞合节径比小于或等于26，最外层所述导电层的绞合节径比小于或等于14。有利于增加导电层的弯曲性和紧密程度，从而提高制得的海底电缆复合材料导体100的机械性能。
步骤四：绕包阻水带和绑扎层至所述导电层的表面，所述绑扎层位于所述阻水带的外侧。
具体地，在绕包阻水带和绑扎层至导电层表面之前，还需要刮除导电芯体表面的多余半导电阻水胶，使导电芯体的外形规则，且复合导体单丝依然包覆在半导电阻水胶中。随后，将阻水带和绑扎层依次绕包至导电芯体的表面，使得具有多层导电层的导电芯体被扎紧，有利于提高半导电阻水胶与复合导体单丝的结合紧密度，还有助于半导电阻水胶的固化成型。刮除多余半导电阻水胶有利于减少导电芯体表面凹凸不平的问题，提升后续阻水带和绑扎层的绕包质量。
所述阻水带由非织造布、半导电材料、高吸水材料复合而成。所述绑扎层的材料包括聚酯织物、半导电粘合剂和吸水树脂。
步骤五：绕包保护带至所述绑扎层的表面，形成海底电缆复合材料导体。
具体地，本申请的实施例通过绕包设备绕包两层保护带至绑扎层的表面，形成海底电缆复合材料导体100的保护层，以实现对导体的充分保护，减少导体在后续运输过程中的表面磨损问题。
进一步地，本申请的海底电缆复合材料导体制作方法还包括步骤六：
将所述海底电缆复合材料导体进行烘干处理，对所述半导电阻水胶进行固化成型；烘干温度为30℃～40℃，烘干时间为1-2h。
具体地，保护带绕包过程完成后，将得到的海底电缆复合材料导体置于烘房中进行烘干处理，烘房温度调至30℃～40℃，烘干时间为1-2h，使海底电缆复合材料导体中的半导电阻水胶进行固化成型。
烘干过程完成后，可截取2m-3m的海底电缆复合材料导体样品，对其内部的半导电阻水胶的固化程度进行检查。将样品逐层分离后，每层导电层之间的阻水胶成连续网状结构，说明固化完成。
请参阅图2，本申请的实施例还提供一种海底电缆复合材料导体生产设备，用于制备上述实施例所述的海底电缆复合材料导体。所述海底电缆复合材料导体生产设备包括沿导体的牵拉方向依次设置的绞体6、分线板7、注胶模具8、绞线模具9、模具座10、弹性去胶机构12、第一绕包装置13、第二绕包装置14和第三绕包装置15。
所述绞体6、分线板7和所述绞线模具9用于绞合多根复合导体单丝11，形成多层堆叠设置的导电层1。所述注胶模具8设置于所述分线板7与所述绞线模具9之间，用于在所述复合导体单丝11绞合之前涂覆半导电阻水胶2至所述复合导体单丝11表面。
所述半导电阻水胶2包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉。第一组份和第二组份混合得到的半导电阻水胶2通过注胶管81送至注胶模具8中。复合导体单丝11穿过注胶模具8时，半导电阻水胶2均匀涂覆在复合导体单丝11的表面。覆有半导电阻水胶2的复合导体单丝11在绞线模具9中形成多层导电层1，并牵引至后续装置中。模具座10用于安装绞线模具9，还可以用于调节绞线模具9，以满足不同生产需求。
所述弹性去胶机构12设置于绞线模具9的出线端，用于去除多层导电层1形成的导电芯体表面的多余胶体，使导电芯体的表面形状规则，减少后续缠绕阻水带、绑扎带等的过程中出现鼓包、缝隙等问题，有利于提高海底电缆导体的制造质量。随后多层导电层1形成的导电芯体被依次送至第一绕包装置13、第二绕包装置14和第三绕包装置15。所述第一绕包装置13用于绕包阻水带3至所述导电层1表面，所述第二绕包装置14用于绕包绑扎带至所述阻水带3表面，所述第三绕包装置15用于绕包保护带至所述绑扎带表面，形成所述海底电缆复合材料导体100。
在本申请的实施例中，第一绕包装置13和第二绕包装置14分布于导体的相对两侧，且对应设置，使得阻水带和绑扎带的绕包过程大致同步进行，有利于提高绑扎带对导体的扎紧效果。两组第三绕包装置15对称设于导体的两侧，用于在导体表面绕包两层保护带，以提升对导体的保护效果。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种海底电缆复合材料导体，包括由内至外依次设置的导电层、阻水层和绑扎层，其特征在于：
所述导电层包括多根绞合设置的复合导体单丝，每一所述复合导体单丝包括铝芯体和铜包层，所述铜包层设于所述铝芯体的表面；
所述阻水层包括半导电阻水胶和阻水带，所述阻水带包覆于所述导电层表面，所述半导电阻水胶填充于所述导电层与所述阻水带之间和多个所述复合导体单丝之间；所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉；
所述绑扎层的材料包括聚酯织物、半导电粘合剂和吸水树脂；
所述海底电缆复合材料导体还包括保护层，所述保护层包绕于所述绑扎层表面。
2.根据权利要求1所述的海底电缆复合材料导体，其特征在于：
多根所述复合导体单丝绞合形成多层所述导电层，相邻所述导电层的绞合方向相反。
3.根据权利要求2所述的海底电缆复合材料导体，其特征在于：
多层所述导电层的绞合节径比由内至外逐层降低。
4.根据权利要求1所述的海底电缆复合材料导体，其特征在于：
每一所述复合导体单丝中，所述铜包层的质量分数为18％～21％。
5.一种海底电缆复合材料导体制作方法，用于制备权利要求1-4任一项所述的海底电缆复合材料导体，其特征在于：
由铜层包覆铝杆制得复合导体线坯，所述复合导体线坯中，所述铜层的质量分数为18％～21％，对所述复合导体线坯进行拉丝处理得到复合导体单丝，所述复合导体单丝包括铝芯体和铜包层，所述铜包层设于所述铝芯体的表面；
涂覆半导电阻水胶至所述复合导体单丝的表面；所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉；
绞合多根涂覆有所述半导电阻水胶的所述复合导体单丝，形成多层导电层，相邻所述导电层的绞合方向相反；
绕包阻水带和绑扎层至所述导电层的表面，所述绑扎层位于所述阻水带的外侧，所述绑扎层的材料包括聚酯织物、半导电粘合剂和吸水树脂；
绕包保护带至所述绑扎层的表面，形成海底电缆复合材料导体。
6.根据权利要求5所述的海底电缆复合材料导体制作方法，其特征在于，还包括：
将所述海底电缆复合材料导体进行烘干处理，对所述半导电阻水胶进行固化成型；烘干温度为30℃～40℃，烘干时间为1～2h。
7.根据权利要求5所述的海底电缆复合材料导体制作方法，其特征在于：
多层所述导电层的绞合节径比由内至外逐层降低。
8.根据权利要求7所述的海底电缆复合材料导体制作方法，其特征在于：
最内层所述导电层的绞合节径比小于或等于26，最外层所述导电层的绞合节径比小于或等于14。
9.根据权利要求5所述的海底电缆复合材料导体制作方法，其特征在于：
所述半导电阻水胶中所述第一组分的制备步骤包括：将60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂在100℃恒温环境中进行以400～600转/分钟的速度搅拌均匀，冷却至常温后，加入30～40份碳黑，3～5份稳定剂、2～3份偶联剂，在真空环境中，以1000～1200转/分钟的速度持续搅拌2～3h。
10.一种海底电缆复合材料导体生产设备，用于制备权利要求1-4任一项所述的海底电缆复合材料导体，其特征在于，所述海底电缆复合材料导体生产设备包括沿导体的牵拉方向依次设置的绞体、分线板、注胶模具、绞线模具、模具座、弹性去胶机构、第一绕包装置、第二绕包装置和第三绕包装置；所述绞体、分线板和所述绞线模具用于绞合多根复合导体单丝，形成导电层；所述注胶模具设置于所述分线板与所述绞线模具之间，用于在所述复合导体单丝绞合之前涂覆半导电阻水胶至所述复合导体单丝表面；所述半导电阻水胶包括等比例混合的第一组分和第二组分，所述第一组分包括60～80份无机改性树脂、10～15份活性氟碳树脂、10～15份聚乙烯防水剂、30～40份导电碳黑、3～5份稳定剂、2～3份偶联剂；所述第二组份包括80～90份有机硅油、10～15份膨胀粉；所述弹性去胶机构用于去除所述导电层表面的多余胶体，所述第一绕包装置用于绕包阻水带至所述导电层表面，所述第二绕包装置用于绕包绑扎带至所述阻水带表面，所述第三绕包装置用于绕包保护带至所述绑扎带表面，形成所述海底电缆复合材料导体。
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