【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及海纜，具體為一種輕型海纜用絕緣料及其制備方法及輕型海纜。
技術(shù)介紹
1、隨著全球互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，以及海洋資源的深入開發(fā)，對(duì)海底電纜(以下簡(jiǎn)稱“海纜”)的需求呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。與此同時(shí)，行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也變得日益激烈。因此，如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)降本增效，成為了海纜制造商面臨的重要課題。
2、當(dāng)前，傳統(tǒng)的海纜通常采用銅作為導(dǎo)體材料，并且使用鉛作為外部護(hù)套材料。這種設(shè)計(jì)雖然能夠提供良好的電氣性能，但由于銅和鉛的密度較高，導(dǎo)致海纜的整體重量較大，這不僅增加了生產(chǎn)過程中的難度，而且在海纜的敷設(shè)與運(yùn)輸過程中也帶來了較大的挑戰(zhàn)。特別是隨著海洋開發(fā)活動(dòng)不斷向更深更遠(yuǎn)的海域推進(jìn)，傳統(tǒng)重型海纜的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸減弱。
3、此外，在考慮使用成本較低的鋁作為替代導(dǎo)體材料時(shí)，由于鋁的導(dǎo)電率低于銅，為了達(dá)到相同的電流承載能力，必須增加鋁導(dǎo)體的直徑。這樣不僅增加了材料用量，還使得海纜的整體直徑變大，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)和敷設(shè)成本的上升。
4、為了解決上述問題，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)通過改性聚丙烯絕緣料，可以有效改善其導(dǎo)熱性能，從而在保證海纜載流量的同時(shí)，降低材料的成本和減輕海纜的重量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。因此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N輕型海纜用絕緣料及其制備方法及輕型海纜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是提供一種輕型海纜用絕緣料及其制備方法及輕型海纜，以解決上述
技術(shù)介紹
中所提到的技術(shù)問題。
2、實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)目的的技術(shù)方案是：
3
4、進(jìn)一步地，所述改性聚丙烯是由端烯丙基環(huán)三磷腈改性聚丙烯得到；其中，端烯丙基環(huán)三磷腈是由六氯環(huán)三磷腈和2-烯丙基苯酚反應(yīng)得到。
5、其中，六氯環(huán)三磷腈和2-烯丙基苯酚的反應(yīng)機(jī)理如下：
6、
7、進(jìn)一步地，所述改性氮化硼是由乙烯基三甲氧基硅烷改性羥基化六方氮化硼得到。
8、進(jìn)一步地，所述復(fù)合阻燃劑采用12.92～14.28質(zhì)量份聚磷酸銨、6.08～6.72質(zhì)量份三聚氰胺復(fù)配得到。
9、本專利技術(shù)還提供了一種輕型海纜用絕緣料的制備方法，包括以下制備步驟：
10、(1)配料：按照前述各原料組分和各原料組分的重量份數(shù)進(jìn)行稱量；
11、(2)制備絕緣料：將步驟(1)稱取的原料組分加入高速混合機(jī)充分混合9～11min，隨后進(jìn)行擠出造粒，得到絕緣料。
12、進(jìn)一步地，所述改性聚丙烯的制備方法如下：預(yù)先將聚丙烯樹脂放入80℃鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，干燥完畢后，準(zhǔn)確稱量100質(zhì)量份聚丙烯樹脂、0.2質(zhì)量份交聯(lián)劑雙叔丁基過氧異丙基苯、0.3質(zhì)量份硫磺、1質(zhì)量份端烯丙基環(huán)三磷腈并混合均勻，隨后通過雙螺桿擠出機(jī)擠出后經(jīng)水冷牽條造粒，得到改性聚丙烯。
13、進(jìn)一步地，所述改性氮化硼的制備方法如下：將1質(zhì)量份的羥基化六方氮化硼加入到200質(zhì)量份二甲苯溶液中混合均勻，在90℃下緩慢加入乙烯基三甲氧基硅烷，攪拌，回流11～13h完成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻室溫，接著進(jìn)行真空過濾，將濾渣用乙醇進(jìn)行多次漂洗以除去二甲苯和未反應(yīng)的乙烯基三甲氧基硅烷，得到改性氮化硼。
14、本專利技術(shù)還提供了一種輕型海纜，包括纜芯，設(shè)置在纜芯外側(cè)的內(nèi)護(hù)套層，設(shè)置在內(nèi)護(hù)套層外側(cè)的外護(hù)套層，設(shè)置在內(nèi)護(hù)套層和外護(hù)套層之間的復(fù)合鎧裝層；所述纜芯包括電單元、光單元、扇形填充條；所述電單元設(shè)有多個(gè)，多個(gè)電單元圍繞海纜的軸心呈環(huán)形陣列分布，且相鄰的兩個(gè)電單元緊密相鄰；每相鄰的兩個(gè)電單元和內(nèi)護(hù)套層之間設(shè)有一個(gè)扇形填充，每個(gè)扇形填充設(shè)有多個(gè)，每個(gè)扇形填充內(nèi)設(shè)有一個(gè)光單元；所述電單元由內(nèi)及外依次包括導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、第一阻水帶層、復(fù)合屏蔽層、第二阻水帶層；所述絕緣層是采用所述的輕型海纜用絕緣料擠包在所述導(dǎo)體屏蔽層外制得。
15、進(jìn)一步地，所述復(fù)合屏蔽層包括編織在第一阻水帶層外側(cè)的銅絲層、繞包在銅絲層外側(cè)的銅帶屏蔽層以及縱包在銅帶屏蔽層外側(cè)的鉛塑復(fù)合帶。
16、進(jìn)一步地，所述復(fù)合鎧裝層包括內(nèi)護(hù)套層外壁周向排列的無磁性銅絲、pe填充條、加強(qiáng)型無磁性鋼絲，無磁性銅絲、pe填充條、加強(qiáng)型無磁性鋼絲兩兩緊挨在一起。
17、采用了上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)具有以下的有益效果：
18、(1)氮化硼(bn)是一種具有優(yōu)異性能的無機(jī)非金屬材料，其主要優(yōu)點(diǎn)包括高熱導(dǎo)率、良好的電絕緣性能、化學(xué)穩(wěn)定性好以及耐高溫等特點(diǎn)；將本申請(qǐng)?jiān)诰郾┙^緣料中添加氮化硼，可以有效提升輕型海纜用絕緣料的導(dǎo)熱性和耐熱性，進(jìn)而提高輕型海纜的載流量。
19、(2)本專利技術(shù)的改性聚丙烯是由端烯丙基環(huán)三磷腈改性聚丙烯得到；端烯丙基環(huán)三磷腈通過不飽和鍵接枝聚丙烯，形成超支化結(jié)構(gòu)的聚丙烯，這種結(jié)構(gòu)的聚丙烯使得在輕型海纜用絕緣料內(nèi)部形成了更多的空隙和開放空間，這些空隙減少了材料的密度，從而在相同體積下降低了材料的質(zhì)量，進(jìn)而使海纜達(dá)到質(zhì)輕的效果；同時(shí)，通過提供多路徑的能量分散和應(yīng)力分布，增強(qiáng)了輕型海纜用絕緣料的抗沖擊性能和韌性，同時(shí)超支化結(jié)構(gòu)的聚丙烯中的分支點(diǎn)增加了分子間相互作用力，像“錨定”一樣阻止裂縫擴(kuò)展，從而提升了輕型海纜用絕緣料的拉伸強(qiáng)度和模量。
20、(3)六方氮化硼(h-bn)因其優(yōu)異的熱導(dǎo)率和電絕緣性能，在輕型海纜用絕緣料中應(yīng)用可以提高輕型海纜用絕緣料的導(dǎo)熱性；然而，未經(jīng)改性的h-bn在聚合物基體中分散不良，限制了其性能發(fā)揮；本專利技術(shù)采用乙烯基三甲氧基硅烷改性羥基化六方氮化硼，可以促進(jìn)六方氮化硼在絕緣料中的分散，增強(qiáng)六方氮化硼與聚丙烯基體之間的界面相互作用，并通過“橋接”效應(yīng)提高材料的拉伸強(qiáng)度，從而顯著提升海纜絕緣料的綜合性能。
21、(4)端烯丙基環(huán)三磷腈中的六苯氧基環(huán)三磷腈可以催化海纜絕緣料在熱分解過程中形成額外的炭渣，這些炭渣作為物理屏障，阻止了c-h、c＝c等揮發(fā)性物質(zhì)的進(jìn)一步釋放。改性氮化硼提高了與聚丙烯基料的相容性，并與端烯丙基環(huán)三磷腈協(xié)同作用，促使形成更加緊密的納米結(jié)構(gòu)炭層，這種致密的炭層不僅減少了熱解物質(zhì)的釋放，達(dá)到了氣相阻燃和抑煙的效果，同時(shí)還阻礙了氧氣與基質(zhì)的接觸，對(duì)基質(zhì)起到保護(hù)作用，并抑制了有毒煙霧顆粒的釋放，從而降低了火災(zāi)的危險(xiǎn)程度。
22、(5)本專利技術(shù)將傳統(tǒng)鉛套改為銅絲加銅帶屏蔽并輔以鉛塑復(fù)合帶縱包的設(shè)計(jì)，在保證海纜短路容量的同時(shí)，極大地降低了海纜的重量和外徑，從而節(jié)約了成本；相比傳統(tǒng)的擠包鉛護(hù)套，這種新設(shè)計(jì)不僅簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，降低了生產(chǎn)成本，而且通過采用鉛塑復(fù)合帶和半導(dǎo)電pe護(hù)套的聯(lián)動(dòng)生產(chǎn)方式，進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)周期。
23、(6)本專利技術(shù)的復(fù)合鎧裝層采用無磁性銅絲、pe填充條與加強(qiáng)型無磁性鋼絲間隔排列，不僅減小了鎧裝層的渦流損耗，還減輕了鎧裝層本身的重量；在相同的電流條件下，銅絲鎧裝比鋼絲鎧裝的溫度更低，電磁損耗減少，從而在減輕電纜重本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種輕型海纜用絕緣料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，原料組分包括65.4～65.6質(zhì)量份改性聚丙烯、13～15質(zhì)量份改性氮化硼、19～21質(zhì)量份復(fù)合阻燃劑、0.4～0.6質(zhì)量份抗氧化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型海纜用絕緣料，其特征在于，所述改性聚丙烯是由端烯丙基環(huán)三磷腈改性聚丙烯得到；其中，端烯丙基環(huán)三磷腈是由六氯環(huán)三磷腈和2-烯丙基苯酚反應(yīng)得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型海纜用絕緣料，其特征在于，所述改性氮化硼是由乙烯基三甲氧基硅烷改性羥基化六方氮化硼得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型海纜用絕緣料，其特征在于，所述復(fù)合阻燃劑采用12.92～14.28質(zhì)量份聚磷酸銨、6.08～6.72質(zhì)量份三聚氰胺復(fù)配得到。
5.一種如1～4任一項(xiàng)所述的輕型海纜用絕緣料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕型海纜用絕緣料的制備方法，其特征在于，所述改性聚丙烯的制備方法如下：預(yù)先將聚丙烯樹脂放入80℃鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，干燥完畢后，準(zhǔn)確稱量100質(zhì)量份聚丙烯樹脂、0.2質(zhì)量份交聯(lián)劑雙叔丁基過氧
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕型海纜用絕緣料的制備方法，其特征在于，所述改性氮化硼的制備方法如下：將1質(zhì)量份的羥基化六方氮化硼加入到200質(zhì)量份二甲苯溶液中混合均勻，在90℃下緩慢加入乙烯基三甲氧基硅烷，攪拌，回流11～13h完成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻室溫，接著進(jìn)行真空過濾，將濾渣用乙醇進(jìn)行多次漂洗以除去二甲苯和未反應(yīng)的乙烯基三甲氧基硅烷，得到改性氮化硼。
8.一種輕型海纜，其特征在于，包括纜芯(1)，設(shè)置在纜芯(1)外側(cè)的內(nèi)護(hù)套層(2)，設(shè)置在內(nèi)護(hù)套層(2)外側(cè)的外護(hù)套層(4)，設(shè)置在內(nèi)護(hù)套層(2)和外護(hù)套層(4)之間的復(fù)合鎧裝層(3)；所述纜芯(1)包括電單元(1-1)、光單元(1-2)、扇形填充條(1-3)；所述電單元(1-1)設(shè)有多個(gè)，多個(gè)電單元(1-1)圍繞海纜的軸心呈環(huán)形陣列分布，且相鄰的兩個(gè)電單元(1-1)緊密相鄰；每相鄰的兩個(gè)電單元(1-1)和內(nèi)護(hù)套層(2)之間設(shè)有一個(gè)扇形填充(1-3)，每個(gè)扇形填充(1-3)設(shè)有多個(gè)，每個(gè)扇形填充內(nèi)設(shè)有一個(gè)光單元(1-2)；所述電單元(1-1)由內(nèi)及外依次包括導(dǎo)體(1-1-1)、導(dǎo)體屏蔽層(1-1-2)、絕緣層(1-1-3)、絕緣屏蔽層(1-1-4)、第一阻水帶層(1-1-5)、復(fù)合屏蔽層(1-1-6)、第二阻水帶層(1-1-7)；所述絕緣層(1-1-3)是采用權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的輕型海纜用絕緣料擠包在所述導(dǎo)體屏蔽層(1-1-2)外制得。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輕型海纜，其特征在于，所述復(fù)合屏蔽層包括編織在第一阻水帶層外側(cè)的銅絲層(1-1-6-1)、繞包在銅絲層外側(cè)的銅帶屏蔽層(1-1-6-2)以及縱包在銅帶屏蔽層外側(cè)的鉛塑復(fù)合帶(1-1-6-3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輕型海纜，其特征在于，所述復(fù)合鎧裝層(3)包括內(nèi)護(hù)套層(2)外壁周向排列的無磁性銅絲、PE填充條、加強(qiáng)型無磁性鋼絲，無磁性銅絲、PE填充條、加強(qiáng)型無磁性鋼絲兩兩緊挨在一起。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種輕型海纜用絕緣料，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，原料組分包括65.4～65.6質(zhì)量份改性聚丙烯、13～15質(zhì)量份改性氮化硼、19～21質(zhì)量份復(fù)合阻燃劑、0.4～0.6質(zhì)量份抗氧化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型海纜用絕緣料，其特征在于，所述改性聚丙烯是由端烯丙基環(huán)三磷腈改性聚丙烯得到；其中，端烯丙基環(huán)三磷腈是由六氯環(huán)三磷腈和2-烯丙基苯酚反應(yīng)得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型海纜用絕緣料，其特征在于，所述改性氮化硼是由乙烯基三甲氧基硅烷改性羥基化六方氮化硼得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕型海纜用絕緣料，其特征在于，所述復(fù)合阻燃劑采用12.92～14.28質(zhì)量份聚磷酸銨、6.08～6.72質(zhì)量份三聚氰胺復(fù)配得到。
5.一種如1～4任一項(xiàng)所述的輕型海纜用絕緣料的制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕型海纜用絕緣料的制備方法，其特征在于，所述改性聚丙烯的制備方法如下：預(yù)先將聚丙烯樹脂放入80℃鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2h，干燥完畢后，準(zhǔn)確稱量100質(zhì)量份聚丙烯樹脂、0.2質(zhì)量份交聯(lián)劑雙叔丁基過氧異丙基苯、0.3質(zhì)量份硫磺、1質(zhì)量份端烯丙基環(huán)三磷腈并混合均勻，隨后通過雙螺桿擠出機(jī)擠出后經(jīng)水冷牽條造粒，得到改性聚丙烯。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輕型海纜用絕緣料的制備方法，其特征在于，所述改性氮化硼的制備方法如下：將1質(zhì)量份的羥基化六方氮化硼加入到200質(zhì)量份二甲苯溶液中混合均勻，在90℃下緩慢加入乙烯基三甲氧基硅烷，攪拌，回流11～13h完成反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后冷卻室溫，接著進(jìn)行真空過...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王毅樂，劉學(xué)，王朋，徐靜，劉奇，潘文龍，單榮耀，高婧，高靜，卞智新，蘭陽燦，趙王彬，丁夢(mèng)圓，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：遠(yuǎn)東海纜有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。