設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的製作方法
2023-05-27 03:28:32
本發明涉及電纜，具體地，涉及一種設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜。
背景技術：
進入二十一世紀以來，隨著海洋經濟的逐步發展，人們對海洋的認識和了解不斷深入，海上通信、海上石油開發都需要與之相配套的海纜產品，另外國防建設也要將大量的通信器材埋至海底，所用的埋設機設備(水下機器人)要求相關的系纜與之配套。系纜產品已從單一功能逐漸向多用途、多功能、多元化結構方面發展，例如:通信器材埋至海底施工中，如何準確無誤地將指揮中心發出的指令傳遞給水下埋設機設備，只有通過船上指揮中心與水下設備相連接的系纜來完成。國外對此類系纜研製開發較早，現已掌握主要技術，規模生產工藝日趨成熟。我國在這個領域研究開發工作起步較晚，原有國內通信器材埋至海底受埋設機設備製造技術等因素影響一般埋至較淺，其通信器材被漁民養殖和過往的船隻拋錨而掛斷的頻率越來越高，軍用海纜時遭破壞，給國家經濟建設和軍事通信帶來巨大損失。
海底通信電纜作為通信電纜的重要品種，雖然目前海底電纜能夠滿足，但是在深海條件下，海底控制電纜的耐水性能、抗擊穿能力難以滿足實際的需求。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜，該設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜具有優異的耐水性、導電性以及抗擊穿性能。
為了實現上述目的，本發明提供了一種設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜，包括線芯，線芯由內向外依次套設有聚氯乙烯阻水帶包覆層、鍍鋅鋼絲編織屏蔽套、改性聚丙烯護套；線芯與聚氯乙烯阻水帶包覆層之間填充有矽凝膠，鍍鋅鋼絲編織屏蔽套與改性聚丙烯護套之間填充有矽凝膠；線芯包括第一導線、單模光纖、同軸射頻電纜線和第二導線；
其中，第一導線包括鍍錫導體，鍍錫導體由內向外依次設置有改性聚丙烯絕緣套、聚氯乙烯阻水帶包覆層、鍍錫銅絲編織屏蔽層、改性聚丙烯護套；單模光纖包括玻璃纖維芯，玻璃纖維芯由內向外依次設置有交聯聚丙烯絕緣套、鍍錫銅絲編織屏蔽層、聚氯乙烯阻水帶包覆層、改性聚丙烯護套；同軸射頻電纜線包括鍍銀導體，鍍銀導體由內向外依次設置有聚四氟乙烯絕緣套、鍍銀銅絲編織屏蔽層、改性聚丙烯護套；第二導線包括鍍錫銅絲導體，鍍錫銅絲導體由內向外依次設置有矽凝膠層、改性聚丙烯絕緣套；
該改性聚丙烯護套、改性聚丙烯絕緣套均是通過改性聚丙烯製備而得，其中，所述改性聚丙烯是通過以下方法製備而得：1)在負壓的條件下，將灰鈣粉、三辛基甲基硫酸氫銨和鹽酸溶液中進行活化處理，然後過濾取濾餅以製得活化灰鈣粉；2)將聚丙烯、異戊橡膠、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙三醇、鄰苯二甲酸異癸酯、氧化鋯、絲瓜絡、高嶺土、氨丙基三乙氧基矽烷、甘蔗渣、過氧化二異丙苯、地蠟、碳化矽晶須和所述活化灰鈣粉進行混合、熔融、擠出成型以製得所述改性聚丙烯。
通過上述技術方案，本發明提供的製備方法通過各步驟以及各原料之間的協同作用使得製得的設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜具有優異的耐水性、導電性以及抗擊穿性能；並且該製備方法步驟簡單、易於推廣。
本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中：
圖1是本發明提供的設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的結構示意圖。
附圖標記
1、第一導線 2、單模光纖
3、同軸射頻電纜線 4、第二導線
5、聚氯乙烯阻水帶包覆層 6、鍍鋅鋼絲編織屏蔽套
7、改性聚丙烯護套
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
本發明提供了一種設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜，如圖1所示，包括線芯，線芯由內向外依次套設有聚氯乙烯阻水帶包覆層5、鍍鋅鋼絲編織屏蔽套6、改性聚丙烯護套7；線芯與聚氯乙烯阻水帶包覆層5之間填充有矽凝膠，鍍鋅鋼絲編織屏蔽套6與改性聚丙烯護套7之間填充有矽凝膠；線芯包括第一導線1、單模光纖2、同軸射頻電纜線3和第二導線4；
其中，第一導線1包括鍍錫導體，鍍錫導體由內向外依次設置有改性聚丙烯絕緣套、聚氯乙烯阻水帶包覆層、鍍錫銅絲編織屏蔽層、改性聚丙烯護套；單模光纖2包括玻璃纖維芯，玻璃纖維芯由內向外依次設置有交聯聚丙烯絕緣套、鍍錫銅絲編織屏蔽層、聚氯乙烯阻水帶包覆層、改性聚丙烯護套；同軸射頻電纜線3包括鍍銀導體，鍍銀導體由內向外依次設置有聚四氟乙烯絕緣套、鍍銀銅絲編織屏蔽層、改性聚丙烯護套；第二導線4包括鍍錫銅絲導體，鍍錫銅絲導體由內向外依次設置有矽凝膠層、改性聚丙烯絕緣套；
所述改性聚丙烯護套、改性聚丙烯絕緣套均是通過改性聚丙烯製備而得，其中，所述改性聚丙烯是通過以下方法製備而得：1)在負壓的條件下，將灰鈣粉、三辛基甲基硫酸氫銨和鹽酸溶液中進行活化處理，然後過濾取濾餅以製得活化灰鈣粉；2)將聚丙烯、異戊橡膠、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物、丙三醇、鄰苯二甲酸異癸酯、氧化鋯、絲瓜絡、高嶺土、氨丙基三乙氧基矽烷、甘蔗渣、過氧化二異丙苯、地蠟、碳化矽晶須和所述活化灰鈣粉進行混合、熔融、擠出成型以製得所述改性聚丙烯。
在本發明中，為了進一步提高設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的耐水性、導電性以及抗擊穿性能，優選地，在第一導線1中：鍍錫導體與改性聚丙烯絕緣套之間填充有矽凝膠，改性聚丙烯絕緣套與聚氯乙烯阻水帶包覆層之間填充有矽凝膠，鍍錫銅絲編織屏蔽層與改性聚丙烯護套之間填充有矽凝膠。
在本發明中，為了進一步提高設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的耐水性、導電性以及抗擊穿性能，優選地，在單模光纖2中，鍍錫銅絲編織屏蔽層與聚氯乙烯阻水帶包覆層之間填充有矽凝膠。
在本發明的步驟1)中，活化處理的條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，在步驟1)中，活化處理至少滿足以下條件：真空度為-3～-5MPa，溫度為78-85℃，時間為3-5h。
在本發明的步驟1)中，灰鈣粉的粒徑可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，灰鈣粉的粒徑為0.4-0.6mm。
在本發明的步驟1)中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，相對於100重量份的灰鈣粉，三辛基甲基硫酸氫銨的用量為25-28重量份，鹽酸溶液的用量為150-200重量份且鹽酸溶液的濃度為25-30重量％。
在本發明的步驟2)中，各物料的用量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，相對於100重量份的聚丙烯，異戊橡膠的用量為55-58重量份，甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物的用量為40-46重量份，丙三醇的用量為34-46重量份，鄰苯二甲酸異癸酯的用量為66-74重量份，氧化鋯的用量為3-7重量份，絲瓜絡的用量為14-18重量份，高嶺土的用量為22-27重量份，氨丙基三乙氧基矽烷的用量為55-62重量份，甘蔗渣的用量為35-38重量份，過氧化二異丙苯的用量為41-50重量份，地蠟的用量為9-13重量份，碳化矽晶須的用量為0.2-0.8重量份，活化灰鈣粉的用量為15-18重量份。
在本發明的步驟2)中，聚丙烯、異戊橡膠和甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物的重均分子量可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，聚丙烯的重均分子量為8000-10000，異戊橡膠的重均分子量為2000-3500，甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物的重均分子量為7000-9000。
在本發明的步驟2)中，熔融條件可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，熔融至少滿足以下條件：熔融溫度為215-220℃，熔融時間為60-80mim。
在本發明的步驟2)中，冷卻的溫度可以在寬的範圍內選擇，但是為了使得製得的聚氯乙烯阻水帶具有更優異的阻水性能，優選地，冷卻的溫度為10-15℃。
本發明還提供了一種設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的製備方法，包括：
1)將改性聚丙烯擠出成型於鍍錫導體的外部形成改性聚丙烯絕緣套，接著將聚氯乙烯阻水帶繞包於改性聚丙烯絕緣套的外部形成聚氯乙烯阻水帶包覆層，然後將鍍錫銅絲編織於聚氯乙烯阻水帶包覆層的外部形成鍍錫銅絲編織屏蔽層，接著將改性聚丙烯擠出成型於鍍錫銅絲編織屏蔽層的外部形成改性聚丙烯護套以得到第一導線1；
2)將交聯聚丙烯擠出成型於玻璃纖維芯的外部形成交聯聚丙烯絕緣套，接著將鍍錫銅絲編織於交聯聚丙烯絕緣套的外部形成鍍錫銅絲編織屏蔽層，然後將聚氯乙烯阻水帶繞包於鍍錫銅絲編織屏蔽層的外部形成聚氯乙烯阻水帶包覆層，最後將改性聚丙烯擠出成型於聚氯乙烯阻水帶包覆層的外部形成改性聚丙烯護套以得到單模光纖2；
3)將聚四氟乙烯擠出成型於鍍銀導體的外部形成聚四氟乙烯絕緣套，接著將鍍銀銅絲編織於聚四氟乙烯絕緣套的外部形成鍍銀銅絲編織屏蔽層，然後將改性聚丙烯擠出成型於鍍銀銅絲編織屏蔽層的外部形成改性聚丙烯護套以得到同軸射頻電纜線3；
4)將矽凝膠層塗覆於錫銅絲導體表面以形成矽凝膠層，接著將改性聚丙烯擠出成型於矽凝膠層外部形成改性聚丙烯絕緣套以得到第二導線4；
5)將第一導線1、單模光纖2、同軸射頻電纜線3和第二導線4成纜形成線芯，接著將聚氯乙烯阻水帶包覆於線芯的表面形成聚氯乙烯阻水帶包覆層5，再將矽凝膠塗覆於聚氯乙烯阻水帶包覆層5的表面形成矽凝膠層，接著編織鍍鋅鋼絲編織於矽凝膠層的外部形成鍍鋅鋼絲編織屏蔽套6，再次塗覆矽凝膠，然後將改性聚丙烯擠出成型在矽凝膠的外部形成改性聚丙烯護套7以得到設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜。
在本製備方法中，為了進一步提高製得的設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的耐水性、導電性以及抗擊穿性能，優選地，在第一導線1中：將矽凝膠填充於鍍錫導體與改性聚丙烯絕緣套之間、改性聚丙烯絕緣套與聚氯乙烯阻水帶包覆層之間、鍍錫銅絲編織屏蔽層與改性聚丙烯護套之間。
在本製備方法中，為了進一步提高製得的設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜的耐水性、導電性以及抗擊穿性能，優選地，在單模光纖2中，將有矽凝膠填充餘鍍錫銅絲編織屏蔽層與聚氯乙烯阻水帶包覆層之間。
以下通過實施例、對比例、應用例以及檢測例對本發明作進一步地描述。
實施例1
1)在真空度為-4MPa的負壓的條件下，將灰鈣粉(粒徑為0.5mm)、三辛基甲基硫酸氫銨和鹽酸溶液(濃度為27重量％)按照100：26：180混合併於80℃下進行活化處理4h，然後過濾取濾餅以製得活化灰鈣粉；
2)將聚丙烯(重均分子量為9000)、異戊橡膠(重均分子量為2500)、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(重均分子量為8000)、丙三醇、鄰苯二甲酸異癸酯、氧化鋯、絲瓜絡、高嶺土、氨丙基三乙氧基矽烷、甘蔗渣、過氧化二異丙苯、地蠟、碳化矽晶須和活化灰鈣粉按照100：27：44：38：69：5：16：24：59：36：45：12：0.6：17的重量比混合、於218℃上熔融70mim、於13℃下冷卻成型以製得改性聚丙烯A1。
實施例2
1)在真空度為-3MPa的負壓的條件下，將灰鈣粉(粒徑為0.4mm)、三辛基甲基硫酸氫銨和鹽酸溶液(濃度為25重量％)按照100：25：150混合併於78℃下進行活化處理3h，然後過濾取濾餅以製得活化灰鈣粉；
2)將聚丙烯(重均分子量為8000)、異戊橡膠(重均分子量為2000)、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(重均分子量為7000)、丙三醇、鄰苯二甲酸異癸酯、氧化鋯、絲瓜絡、高嶺土、氨丙基三乙氧基矽烷、甘蔗渣、過氧化二異丙苯、地蠟、碳化矽晶須和活化灰鈣粉按照100：25：40：34：66：3：14：22：55：35：41：9：0.2：15的重量比混合、於215℃上熔融60mim、於10℃下冷卻成型以製得改性聚丙烯A2。
實施例3
1)在真空度為-5MPa的負壓的條件下，將灰鈣粉(粒徑為0.6mm)、三辛基甲基硫酸氫銨和鹽酸溶液(濃度為30重量％)按照100：28：200混合併於85℃下進行活化處理5h，然後過濾取濾餅以製得活化灰鈣粉；
2)將聚丙烯(重均分子量為10000)、異戊橡膠(重均分子量為3500)、甲基丙烯酸-丁二烯-苯乙烯共聚物(重均分子量為9000)、丙三醇、鄰苯二甲酸異癸酯、氧化鋯、絲瓜絡、高嶺土、氨丙基三乙氧基矽烷、甘蔗渣、過氧化二異丙苯、地蠟、碳化矽晶須和活化灰鈣粉按照100：28：46：46：74：7：18：27：62：38：50：13：0.8：18的重量比混合、於220℃上熔融80mim、於15℃下冷卻成型以製得改性聚丙烯A3。
對比例1
按照實施例1的方法進行製得改性聚丙烯B1，不同的是，步驟1)中未使用灰鈣粉。
對比例2
按照實施例1的方法進行製得改性聚丙烯B2，不同的是，步驟1)中未使用三辛基甲基硫酸氫銨。
對比例3
按照實施例1的方法進行製得改性聚丙烯B3，不同的是，步驟1)中未使用鹽酸溶液。
應用例1
改性聚丙烯分別為改性聚丙烯A1-A3、B1-B3中的一者。
1)將改性聚丙烯擠出成型於鍍錫導體的外部形成改性聚丙烯絕緣套，接著將聚氯乙烯阻水帶繞包於改性聚丙烯絕緣套的外部形成聚氯乙烯阻水帶包覆層，然後將鍍錫銅絲編織於聚氯乙烯阻水帶包覆層的外部形成鍍錫銅絲編織屏蔽層，接著將改性聚丙烯擠出成型於鍍錫銅絲編織屏蔽層的外部形成改性聚丙烯護套以得到第一導線1；
2)將交聯聚丙烯擠出成型於玻璃纖維芯的外部形成交聯聚丙烯絕緣套，接著將鍍錫銅絲編織於交聯聚丙烯絕緣套的外部形成鍍錫銅絲編織屏蔽層，然後將聚氯乙烯阻水帶繞包於鍍錫銅絲編織屏蔽層的外部形成聚氯乙烯阻水帶包覆層，最後將改性聚丙烯擠出成型於聚氯乙烯阻水帶包覆層的外部形成改性聚丙烯護套以得到單模光纖2；
3)將聚四氟乙烯擠出成型於鍍銀導體的外部形成聚四氟乙烯絕緣套，接著將鍍銀銅絲編織於聚四氟乙烯絕緣套的外部形成鍍銀銅絲編織屏蔽層，然後將改性聚丙烯擠出成型於鍍銀銅絲編織屏蔽層的外部形成改性聚丙烯護套以得到同軸射頻電纜線3；
4)將矽凝膠層塗覆於錫銅絲導體表面以形成矽凝膠層，接著將改性聚丙烯擠出成型於矽凝膠層外部形成改性聚丙烯絕緣套以得到第二導線4；
5)將第一導線1、單模光纖2、同軸射頻電纜線3和第二導線4成纜形成線芯，接著將聚氯乙烯阻水帶包覆於線芯的表面形成聚氯乙烯阻水帶包覆層5，再將矽凝膠塗覆於聚氯乙烯阻水帶包覆層5的表面形成矽凝膠層，接著編織鍍鋅鋼絲編織於矽凝膠層的外部形成鍍鋅鋼絲編織屏蔽套6，再次塗覆矽凝膠，然後將改性聚丙烯擠出成型在矽凝膠的外部形成改性聚丙烯護套7以得到設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜。
檢測例1
本發明提供的設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜進行檢測，設有改性聚丙烯護套的海底通信綜合電纜(A1-A3繞包的)具體結果如下：
1)單模光纖2：傳輸距離為550m，傳輸速率為1Gb/S；同軸射頻電纜線3的特性阻抗為50±2.5Ω。
2)經橫向、縱向水密試驗均能符合行業標準要求。
3)額定電壓為450V-750V。
4)經受50Hz耐電壓試驗，2.5和5min後發現設有改性聚丙烯護套(A1-A3)的海底通信綜合電纜均未擊穿；而設有改性聚丙烯護套(B1-B3)的海底通信綜合電纜在4.2min便被擊穿。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。