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CN118197720B - 一种纵向水密气密控制电缆及其生产工艺 - Google Patents

一种纵向水密气密控制电缆及其生产工艺 Download PDF

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CN118197720B CN202410621295.8A CN202410621295A CN118197720B CN 118197720 B CN118197720 B CN 118197720B CN 202410621295 A CN202410621295 A CN 202410621295A CN 118197720 B CN118197720 B CN 118197720B
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Guangzhou Zhujiang Cable Co ltd
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Abstract

本申请涉及电缆技术领域，具体公开了一种纵向水密气密控制电缆及其生产工艺。一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：S1：将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；S2：在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。本申请制得的纵向水密气密控制电缆具有机械性能好、纵向水密气密的优点。

Description

一种纵向水密气密控制电缆及其生产工艺
技术领域
本申请涉及电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种纵向水密气密控制电缆及其生产工艺。
背景技术
水密电缆一般分为横向水密电缆和纵向水密电缆。纵向水密电缆主要用于水下舰船、深水设备、声呐设备、恶劣工况环境等，要求具备承受高压纵向密封性能，在护套破损的情况下，依靠电缆护套以及电缆内部的密封填料来延缓进入电缆内部的水的渗透速度，从而保证当发生局部事故并殃及电缆时，阻止水从电缆结构内部渗漏进入到仪器设备，不会由于水的侵入腐蚀造成整根电缆报废甚至波及精密的电气设备的损坏。
随着现代装备及科技的发展，对纵向水密电缆提出了高技术、高质量、高性能的要求，在恶劣的工况环境中保持优异的电气性能，能够有效避免水沿着电缆轴线方向渗透，减少更换电缆长度，减少维修成本。因此如何开发更高密封性能的纵向水密电缆，这是技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
为了进一步提升纵向水密电缆的水密封性能，本申请提供一种纵向水密气密控制电缆及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，采用如下的技术方案：
一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；所述阻水材料由第一填料和第二填料混合制得，所述第一填料采用包括如下步骤的方法制得：在反应釜内加入50-65份羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入500-530份丙烯酰胺、3-3.5份交联剂、10-12份过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到第一填料；所述第二填料采用包括如下步骤的方法制得：向烧杯内加入2000-2200份去离子水、300-350份海藻酸钠、50-60份丙烯酰胺、0.15-0.2份N-烷基丙烯酰胺、10-15份硫脲、15-20份十二烷基硫酸钠混合均匀制得前驱液，将前驱液升温至50℃，加入引发剂后在搅拌条件下反应1h得到中间液；采用湿法纺丝工艺向饱和氯化钙溶液内注入中间液，静置30min后滤出，用去离子水洗涤后冷冻干燥、粉碎、研磨后得到第二填料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
优选的，所述第一填料与第二填料的质量比为(2-3.5):1。
优选的，所述N-烷基丙烯酰胺为N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺中的一种或多种。
优选的，所述N-烷基丙烯酰胺由N-十二烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺按质量比1:(0.05-0.075)组成。
优选的，所述第一填料的平均粒径为200-500μm。
优选的，所述第二填料的平均粒径为30-100μm。
优选的，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种。
优选的，所述交联聚丙烯内护套和交联聚丙烯外护套均经过电子束辐照处理。
优选的，所述电子束辐照处理的辐照剂量为10-20kGy。
第二方面，本申请提供一种纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用多根镀锡铜丝绞合而成，电缆柔软性好，在移动弯曲时不易变形。并且将绝缘层和内、外护套通过一定剂量高能电子束辐照使其产生交联，使原本具有塑料特性的相对独立的链状结构材料变成不具有塑性特性的三维网状结构的结构材料，其耐温、耐磨、抗开裂、耐老化、使用寿命等性能有了极大提高。
2、本申请为了提升纵向水密性能，设计人员在保证材料具有耐老化、耐臭氧、耐油、阻燃等性能的基础上，加入阻水材料进一步提升了电缆的纵向水密性能。本申请的阻水材料由第一填料和第二填料组成，第一填料具有非常强的吸水能力，并且吸水后体积膨胀，构建水凝胶屏障，阻碍水的渗透。第二填料是以海藻酸钠为骨架，疏水、亲水两性丙烯酰胺聚合物为嵌入体的复合材料，通过丙烯酰胺聚合物平衡体系的电荷，从而提升阻水材料的“水粘附性”，保水性能更好。另外，由于第一填料与第二填料吸水后的膨胀率不同，再加上第二填料中丙烯酰胺聚合物的疏水界面作用，两者之间会形成微小的分形通道并产生反向毛细管效应，通过反向的毛细张力抑制和阻碍水的迁移和渗透，大大提升了电缆的纵向水密气密性能。
3、采用本申请的生产工艺制得的纵向水密气密控制电缆，具有较好的机械、耐温、耐磨、抗开裂、耐老化性能，并且还具有非常好的纵向水密气密性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。
实施例1
本实施例的纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：采用电线电缆绞线机将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并使用注胶机在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：用挤出机设备在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；
本实施例的阻水材料采用包括如下步骤的方法制得：
A）在反应釜内加入50g羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入500g丙烯酰胺、3g交联剂、10g过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到第一填料；
B）向烧杯内加入2000g去离子水、300g海藻酸钠、50g丙烯酰胺、0.15gN-烷基丙烯酰胺、10g硫脲、15g十二烷基硫酸钠混合均匀制得前驱液，将前驱液升温至50℃，加入引发剂后在搅拌条件下反应1h得到中间液；采用湿法纺丝工艺向饱和氯化钙溶液内注入中间液，静置30min后滤出，用去离子水洗涤后冷冻干燥、粉碎、研磨后得到第二填料；然后将第一填料与第二填料混合均匀得到所述阻水材料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
其中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。N-烷基丙烯酰胺为N-十六烷基丙烯酰胺。第一填料与第二填料的质量比为2:1。第一填料的平均粒径为200μm。第二填料的平均粒径为30μm。引发剂为过硫酸铵。
本实施例的纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
实施例2
本实施例的纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：采用电线电缆绞线机将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并使用注胶机在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：用挤出机设备在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；
本实施例的阻水材料采用包括如下步骤的方法制得：
A）在反应釜内加入65g羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入530g丙烯酰胺、3.5g交联剂、12g过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到第一填料；
B）向烧杯内加入2200g去离子水、350g海藻酸钠、60g丙烯酰胺、0.2gN-烷基丙烯酰胺、15g硫脲、20g十二烷基硫酸钠混合均匀制得前驱液，将前驱液升温至50℃，加入引发剂后在搅拌条件下反应1h得到中间液；采用湿法纺丝工艺向饱和氯化钙溶液内注入中间液，静置30min后滤出，用去离子水洗涤后冷冻干燥、粉碎、研磨后得到第二填料；然后将第一填料与第二填料混合均匀得到所述阻水材料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
其中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。N-烷基丙烯酰胺由N-十二烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺按质量比1:0.05组成。第一填料与第二填料的质量比为3.5:1。第一填料的平均粒径为500μm。第二填料的平均粒径为100μm。引发剂为过硫酸钾。交联聚丙烯内护套和交联聚丙烯外护套均经过电子束辐照处理，辐照剂量为20kGy。
本实施例的纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
实施例3
本实施例的纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：采用电线电缆绞线机将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并使用注胶机在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：用挤出机设备在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；
本实施例的阻水材料采用包括如下步骤的方法制得：
A）在反应釜内加入55g羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入520g丙烯酰胺、3.5g交联剂、12g过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到第一填料；
B）向烧杯内加入2200g去离子水、320g海藻酸钠、50g丙烯酰胺、0.2gN-烷基丙烯酰胺、10g硫脲、20g十二烷基硫酸钠混合均匀制得前驱液，将前驱液升温至50℃，加入引发剂后在搅拌条件下反应1h得到中间液；采用湿法纺丝工艺向饱和氯化钙溶液内注入中间液，静置30min后滤出，用去离子水洗涤后冷冻干燥、粉碎、研磨后得到第二填料；然后将第一填料与第二填料混合均匀得到所述阻水材料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
其中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。N-烷基丙烯酰胺由N-十二烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺按质量比1:0.075组成。第一填料与第二填料的质量比为3:1。第一填料的平均粒径为300μm。第二填料的平均粒径为50μm。引发剂为过硫酸钾。交联聚丙烯内护套和交联聚丙烯外护套均经过电子束辐照处理，辐照剂量为10kGy。
本实施例的纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
对比例1
本对比例的纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：采用电线电缆绞线机将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并使用注胶机在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：用挤出机设备在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
其中，阻水材料为电缆石油膏。
本对比例的纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
对比例2
本对比例的纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：采用电线电缆绞线机将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并使用注胶机在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：用挤出机设备在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；
本对比例的阻水材料采用包括如下步骤的方法制得：在反应釜内加入50g羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入500g丙烯酰胺、3g交联剂、10g过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到所述阻水材料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
其中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。阻水材料的平均粒径为200μm。
本对比例的纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
对比例3
本对比例的纵向水密气密控制电缆的生产工艺，包括如下步骤：
S1：采用电线电缆绞线机将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并使用注胶机在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：用挤出机设备在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；
本对比例的阻水材料采用包括如下步骤的方法制得：
A）在反应釜内加入50g羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入500g丙烯酰胺、3g交联剂、10g过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到第一填料；
B）向烧杯内加入2000g去离子水、300g海藻酸钠、10g硫脲、15g十二烷基硫酸钠混合均匀制得前驱液，将前驱液升温至50℃，搅拌1h得到中间液；采用湿法纺丝工艺向饱和氯化钙溶液内注入中间液，静置30min后滤出，用去离子水洗涤后冷冻干燥、粉碎、研磨后得到第二填料；然后将第一填料与第二填料混合均匀得到所述阻水材料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
其中，交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。第一填料与第二填料的质量比为2:1。第一填料的平均粒径为200μm。第二填料的平均粒径为30μm。
本对比例的纵向水密气密控制电缆，由上述的生产工艺制得。
性能检测试验
取实施例1-3以及对比例1-3的纵向水密气密控制电缆进行水压试验（开端式纵向水密试验），试验条件为：样品长度1.5m，试验压力7MPa，持续时间6h，检测试样自由端渗漏水的体积，测试结果如表1所示。
表1 实施例1-3以及对比例1-3的纵向水密气密控制电缆纵向水密性能试验数据
分析实施例1-3、对比例1-3并结合表1可以看出，本申请的水密气密控制电缆具有非常好的纵向水密性能，能够满足水下、船舶等设备的使用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将镀锡铜丝绞合制得导电线芯，并在线芯空隙内填充阻水胶形成导体；
S2：在导体外侧挤出乙丙橡胶材料形成绝缘层，得到绝缘线芯；在绝缘线芯外侧挤出阻水材料形成填充芯，然后用成缆机将绝缘线芯与填充芯一起绞合，并将阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯内护套；所述阻水材料由第一填料和第二填料混合制得，所述第一填料采用包括如下步骤的方法制得：在反应釜内加入50-65份羧甲基纤维素，并加入蒸馏水溶解羧甲基纤维素，然后加入500-530份丙烯酰胺、3-3.5份交联剂、10-12份过硫酸铵，调节pH为5，在60℃下搅拌反应1.5h后得到凝胶产物，然后将凝胶产物用无水乙醇洗涤后干燥、粉碎得到第一填料；所述第二填料采用包括如下步骤的方法制得：向烧杯内加入2000-2200份去离子水、300-350份海藻酸钠、50-60份丙烯酰胺、0.15-0.2份N-烷基丙烯酰胺、10-15份硫脲、15-20份十二烷基硫酸钠混合均匀制得前驱液，将前驱液升温至50℃，加入引发剂后在搅拌条件下反应1h得到中间液；采用湿法纺丝工艺向饱和氯化钙溶液内注入中间液，静置30min后滤出，用去离子水洗涤后冷冻干燥、粉碎、研磨后得到第二填料；
S3：在交联聚丙烯内护套外侧设置编织屏蔽层和铠装，同时在编织屏蔽层和铠装外侧进行阻水胶和交联聚丙烯材料双层共挤出，形成交联聚丙烯外护套即可。
2.根据权利要求1所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中，第一填料与第二填料的质量比为(2-3.5):1。
3.根据权利要求1所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述N-烷基丙烯酰胺为N-十二烷基丙烯酰胺、N-十六烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述N-烷基丙烯酰胺由N-十二烷基丙烯酰胺、N-十八烷基丙烯酰胺按质量比1:(0.05-0.075)组成。
5.根据权利要求1所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中，第一填料的平均粒径为200-500μm。
6.根据权利要求2所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述第二填料的平均粒径为30-100μm。
7.根据权利要求1所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述交联聚丙烯内护套和交联聚丙烯外护套均经过电子束辐照处理。
8.根据权利要求7所述的一种纵向水密气密控制电缆的生产工艺，其特征在于，所述电子束辐照处理的辐照剂量为10-20kGy。
9.一种纵向水密气密控制电缆，其特征在于，由如权利要求1-8任一所述的生产工艺制得。
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