專利名稱：海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種控制電纜，特別涉及一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜。本發明還涉及一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的制造方法。
背景技術：
伴隨著陸用風電利用的成熟，國家開始推進海洋風電利用，但目前尚無能夠完全滿足海洋風電使用工況專用于海洋風電用電纜與之配套，而多是將原用于陸用風電的電纜配套用于海洋風電，或采用具備海洋風電用電纜所需的某種性能的電纜。但陸用風電用電纜性能并未考慮海洋風電的特殊環境，尤其是不具備長期經受海洋多鹽、酸、堿腐蝕、油污腐蝕以及耐海水潮濕浸潰性能。在海風發電扭轉時很容易發生故障，縮短使用壽命，造成工程成本增長甚至擱置。授權公告號為CN 201725624U的實用新型專利公開了一種海上風力發電設備專用動力電纜，該電纜采用105°C輻照交聯型乙丙橡膠絕緣，具備耐鹽霧性能，但輻照交聯乙丙橡膠材質很硬，不利于風電要求的柔軟性能，同時其不具備海洋風電用電纜需要耐長期經受海風海水潮濕浸透性能，容易造成絕緣受潮降低絕緣電阻引發使用安全隱患，降低電纜使用壽命。
授權公告號為CN 201904120U的實用新型專利公開了一種用于海上風力發電機的柔性電纜，該電纜成纜采用聚丙烯繩填充，導體外設有內屏蔽層和外屏蔽層，外屏蔽外設有銅絲編織，聚丙烯繩填充材料有很大的變形性和結構不穩定性，填充做不到密實，護套與線芯之間存有縫隙，電纜在扭轉時電纜線芯不固定，會發生徑向位移造成局部鼓包，甚至護套破損，發生海水浸透，造成使用事故。同時設置的內屏蔽層、外屏蔽層和銅絲編織使得電纜外徑很大，且金屬編織會降低電纜彎曲扭轉性能。公開號為CN 101531781A的發明專利公開了一種風力發電電纜用護套橡膠，由氯丁橡膠和順丁橡膠和其他原料混煉而成，在_50°C時不會明顯的失去柔軟性、彈性和產生開裂，但其不具備耐海水鹽霧腐蝕以及耐海水潮濕浸潰性能，不適于海洋風電環境。公開號為CN101838424A的發明專利公開了一種耐扭曲風力發電電纜護套材料及電纜，護套采用氯化聚乙烯為原膠基材，具備耐低溫_60°C抗扭曲性能，但不具備耐海水鹽、酸、堿腐蝕以及耐海水潮濕浸潰性能，不適于海洋風電環境；同時該電纜絕緣和護套雙層共擠，不利于施工安裝時電纜端頭絕緣和護套的分離。
發明內容
本發明的首要目的在于，克服現有技術中存在的問題，提供一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，生產工藝簡單、成本較低、外徑小、重量輕、柔軟易彎曲、便于施工安裝，具備耐扭轉、耐海水鹽霧腐蝕以及耐海水潮濕浸潰性能。為實現以上目的，本發明所提供的一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，絞合銅導體的外周均勻擠包有耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層構成控制電纜絕緣線芯，多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯，所述控制電纜纜芯的外周包裹有低強度無紡布縱包層，所述低強度無紡布縱包層的外周擠包有護套。相對于現有技術，本發明取得了以下有益效果:本發明的電纜采用低強度無紡布縱包層，縱包的特點只能是將一定寬度的無紡布分割成若干段，沿控制電纜纜芯軸線方向一段接一段包裹，低強度無紡布縱包層在圓周方向的張力非常小，擠包護套時很容易將低強度無紡布縱包層壓在控制電纜絕緣線芯外表面，即低強度無紡布縱包層的形狀完全與控制電纜絕緣線芯的外形相吻合，消除了低強度無紡布縱包層與控制電纜絕緣線芯之間的空隙，便于燃燒條件下阻止火焰向內部的綿延傳遞，并可增強抵御潮氣的浸潰；同時低強度無紡布縱包層可以確保護套與控制電纜絕緣線芯之間不粘連，便于施工過程剝除護套時不傷害控制電纜絕緣線芯。作為本發明的優選方案，所述低強度無紡布縱包層的厚度為0.05、.1mm，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段所述低強度無紡布縱包層的寬度為控制電纜纜芯直徑的3.5^3.8倍。作為本發明的優選方案，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5^7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.5^0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.3 0.5份；防焦劑N, N，-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.2 0.4份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體:0.2^0.4份 ；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.2^0.4份；硅烷偶聯劑
Y一氨丙基三乙氧基硅烷:0.2^0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.Γ2.5份；阻燃劑三氧化二銻:廣1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:25 40份；活化劑四氧化三鉛:0.8 1.2份；活化劑硬脂酸:0.5 I份；活化劑納米氧化鋅:1.5 2份；增塑劑Sunpar 2280石蠟油:2 5份；增塑劑氯化石蠟-52:0.5^1份；補強劑水合二氧化硅:廣3份。三元乙丙橡膠Keltan 5508混煉和擠出工藝性能好，電氣絕緣性能優異，但成本高，三元乙丙橡膠Dutral TER4044則具有優異的擠出工藝性能，成本低，比重小；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20是一種經調制的乙烯和α-烯烴的共聚物彈性體顆粒狀橡膠，其流動性優良，密度僅為0.903g/cm3，其與其他乙丙橡膠具有良好的相容性，具有降低混合膠門尼粘度、增強混煉膠的強度、增加線纜絕緣表面光潔度、改善擠出流動性、提高擠出速度的特點；三者共用既保證了絕緣橡膠的電氣絕緣性能，同時確保了橡膠的工藝性、表觀、擠出速度和成本經濟性。采用防老劑RD和防老劑MB共用可提高硫化膠的耐熱性能，增強電纜工作溫度，提高載流量，同時防老劑MB具有抑制銅導體老化作用。由于本發明中絕緣直接包覆導體，需避免使用硫磺以及含硫的硫化劑和促進齊U，因為采用此類硫化劑的硫化橡膠耐熱老化性能很差，且對銅有腐蝕性，在銅表面產生黑色硫化銅，增大銅導體的電阻，降低電流傳輸能力。采用硫化劑DCP作為主硫化劑進行硫化可長期保持導體的光潔和純度，硫化劑DCP受熱分解產生游離基，奪去乙丙橡膠中的氫原子，引起交聯反應；但由于硫化劑DCP在酸性和還原性物質影響下，產生離子型分解，造成乙丙橡膠的降解，使乙丙橡膠的交聯和斷裂同時發生，降低了硫化效率，硫化膠的交聯密度低，定伸強度和抗拉強度小；同時單用硫化劑DCP時，其分解物存有臭味。從而采用了硫化劑DCP與共硫化劑TAC并用，共硫化劑TAC具有兩個不飽和活性官能基團，可快速與硫化劑DCP分解出的游離基反應，形成結構穩定的新游離基繼續參與交聯反應，提高硫化劑DCP的利用率和乙丙橡膠的交聯效率，抑制乙丙橡膠斷裂發生。二者共用克服了補強劑煅燒陶土的酸性影響，保證了交聯效率。防焦劑HVA-2與硫化劑DCP等過氧化物硫化劑并用能顯著改善膠料的硫化性能，提高耐熱性，降低膠料壓縮永久變形率，減少過氧化物用量，防止膠料在加工過程中的焦燒，同時有助于避免銅導線污染發黑的難題。采用氫氧化鋁(水合氧化鋁)不但可以作為阻燃劑，同時可以起到填充劑的作用，不需要再額外添加填充劑，可降低成本，其含有3個水分子，在250°C開始分解，釋放出水分子而吸收熱量降低了周圍溫度，釋放出的水蒸氣又起到了稀釋氣相中可燃氣體濃度的作用，生成的三氧化二鋁和燃燒的聚合物表面的炭化物結合，形成保護膜，切斷了熱能和氧氣的侵入，起到了阻燃作用；同時水合氧化鋁具有低煙性能和減少一氧化碳發生的效果，釋放的氣體為水蒸氣，完全對生物無毒，對金屬設備無腐蝕性，環保清潔。但氫氧化鋁使用過少難以達到阻燃效果，使用過多會造成膠料擠出工藝性能下降，膠料發硬，擠出時會喂膠困難，絕緣外觀粗糙。采用氫氧化鋁與三氧化二銻和水合硼酸鋅共用，燃燒時與增塑劑氯化石蠟-52發生化學反應生成氯化銻、氯化硼和氯化鋅，釋出結合水并生產玻璃狀覆蓋物，起到覆蓋效應和稀釋效應，達到阻燃效果，分散性好。補強劑采用水合二氧化硅補強作用優異，可有效增加橡膠的物理機械性能，改善乙丙橡膠的粘性和加工性能，但水合二氧化硅具有吸水性，浸水電氣性能較差，需通過偶聯劑進行表面處理克服弊端。硅烷偶聯劑KH-550可有效改善填充劑和補強劑的吸水性，保證硫化膠在船舶潮濕或浸水環境下電絕緣性能的穩定，其一方面與水合二氧化硅自發偶合，顯著降低其粒度，使之更易于填充均勻，提高膠料與填充劑和補強劑的浸潤性，增強補強作用；另一方面在硫化過程中，通過不飽和鍵形成橡膠一填料鍵，水合二氧化硅由親水性向疏水性轉變，起到增加硫化速度、提高硫化膠的抗拉強度和電絕緣性能的耐水穩定性，消除硫化膠在蒸汽管道連續高溫硫化時產生氣孔的作用。且硅烷偶聯劑KH-550比重小，僅有0.94g/cm3，可有利于減輕電纜的重量。增塑劑采用Sunpar 2280石蠟油和氯化石蠟-52并用，Sunpar 2280石蠟油粘度高，與乙丙橡膠互溶性好，揮發性小，可降低乙丙橡膠的彈性，改善其粘性和采用氫氧化鋁作為阻燃填充劑造成的橡膠較硬的缺點；增塑劑氯化石蠟-52一方面可以增進膠料的塑性， 改進生產加工工藝，另一方面與阻燃劑三氧化二銻和水合硼酸鋅反應，實現膠料的阻燃性能。納米氧化鋅的加入可以加快硫化速度，提高硫化程度；四氧化三鉛可以提高硫化膠的耐酸、耐水性能，并改善橡膠的耐熱老化性能，適合船舶對電纜的防水浸透、長期接觸水環境以及耐熱老化增加載流量和使用壽命要求。硬脂酸則同時具備活化劑和軟化增塑劑的作用，促進納米氧化鋅活性的發揮，使納米氧化鋅在膠料中的分散性更好，更均勻；但四氧化三鉛易使橡膠產生早起硫化，而硬脂酸和納米氧化鋅的加入則可減少膠料的焦燒傾向，增加熱穩定性。本發明的絕緣橡膠抗張強度大于5.3N/mm2，斷裂伸長率> 250%，老化性能優越，絕緣性能好；本發明的絕緣橡膠制成的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜制造成本與現有技術電纜相當，但該電纜具有耐海水鹽霧腐蝕性能、耐海水潮氣浸潰性能和耐扭轉性能，普通電纜則不具備這些性能。作為本發明的優選方案，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.5份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.3份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.2份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體:0.2份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.2份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.2份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.1份；阻燃劑三氧化二銻:1份；阻燃填充劑氫氧化鋁:25份；活化劑四氧化三鉛:0.8份；活化劑硬脂酸:0.5份；活化劑納米氧化鋅:1.5份；增塑劑Sunpar 2280石臘油:2份；增塑劑氯化石臘-52:0.5份；補強劑水合二氧化娃:1份。作為本發明的優選方案，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:6份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.6份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.4份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.3份；防老劑2，2，4_三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體:0.3份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.3份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.3份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.3份；阻燃劑三氧化二銻:1.2份；阻燃填充劑氫氧化鋁:30份；活化劑四氧化三鉛:1.0份；活化劑硬脂酸:0.8份；活化劑納米氧化鋅:1.7份；增塑劑Sunpar 2280石蠟油:2.5份；增塑劑氯化石蠟_52:0.8份；補強劑水合二氧化硅:2份。作為本發明的優選方案，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.5份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.4份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體:0.4份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.4份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.5份；阻燃劑三氧化二銻:1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:40份；活化劑四氧化三鉛:1.2份；活化劑硬脂酸:1份；活化劑納米氧化鋅:2份；增塑劑Sunpar2280石蠟油:5份；增塑劑氯化石蠟-52:1份；補強劑水合二氧化硅:3份。本發明的另一個目的 在于，提供一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的制造方法，該方法制造而成的電纜生產工藝簡單、成本較低、外徑小、重量輕、柔軟易彎曲、便于施工安裝，具備耐扭轉、耐海水鹽霧腐蝕以及耐海水潮濕浸潰性能。為實現以上目的，本發明所提供的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的制造方法，依次包括以下步驟:絞合銅導體的外周均勻擠包耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層構成控制電纜絕緣線芯，將多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯，在所述控制電纜纜芯的外周包裹低強度無紡布縱包層，然后在所述低強度無紡布縱包層的外周擠包護套；所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的制備方法如下:(1)按以下組分及重量含量準備原料，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5^7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.5^0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:
0.3 0.5份；防焦劑N, N，-間苯撐雙馬來酰亞胺:0.2 0.4份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體:0.2^0.4份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.2^0.4份；硅烷偶聯劑
Y一氨丙基三乙氧基硅烷:0.2^0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.Γ2.5份；阻燃劑三氧化二銻:廣1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:25 40份；活化劑四氧化三鉛:0.8^1.2份；活化劑硬脂酸:0.5 I份；活化劑納米氧化鋅:1.5 2份；增塑劑Sunpar 2280石蠟油:2 5份；增塑劑氯化石蠟-52:0.5^1份；補強劑水合二氧化硅:廣3份；(2)先將密煉機溫度升至160 180°C，接著加入三元乙丙橡膠Keltan 5508、三元乙丙橡膠Dutral TER4044和顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20混煉1.5 2分鐘，再依次加入上述阻燃填充劑氫氧化鋁、活化劑四氧化三鉛、活化劑納米氧化鋅、防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、補強劑水合二氧化硅、硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷、增塑劑Sunpar 2280石蠟油、增塑劑氯化石蠟_52、阻燃劑水合硼酸鋅、阻燃劑三氧化二銻、活化劑硬脂酸、防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體和防老劑2-硫醇基苯并咪唑，進行混煉7 8分鐘后卸料，在干燥潔凈的空間晾放24小時以上；將膠料投進溫度為80 100°C的密煉機上再混煉2 3分鐘，并在最后30秒加入硫化劑過氧化二異丙苯和共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯，將混煉料上三輥開煉機進行薄通，三輥開煉機的輥距為1.5 2mm，打三角包和方包各四次后出片備用。相對于現有技術，本發明取得了以下有益效果:本發明的方法制造而成的電纜采用低強度無紡布縱包層，縱包的特點只能是將一定寬度的無紡布分割成若干段，沿控制電纜纜芯軸線方向一段接一段包裹，低強度無紡布縱包層在圓周方向的張力非常小，擠包護套時很容易將低強度無紡布縱包層壓在控制電纜絕緣線芯外表面，即低強度無紡布縱包層的形狀完全與控制電纜絕緣線芯的外形相吻合，消除了低強度無紡布縱包層與控制電纜絕緣線芯之間的空隙，便于燃燒條件下阻止火焰向內部的綿延傳遞，并可增強抵御潮氣的浸潰；同時低強度無紡布縱包層可以確保護套與控制電纜絕緣線芯之間不粘連，便于施工過程剝除護套時不傷害控制電纜絕緣線芯。三元乙丙橡膠Keltan 5508混煉和擠出工藝性能好，電氣絕緣性能優異，但成本高，三元乙丙橡膠Dutral TER4044則具有優異的擠出工藝性能，成本低，比重小；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20是一種經調制的乙烯和α-烯烴的共聚物彈性體顆粒狀橡膠，其流動性優良，密度僅為0.903g/cm3，其與其他乙丙橡膠具有良好的相容性，具有降低混合膠門尼粘度、增強混煉膠的強度、增加線纜絕緣表面光潔度、改善擠出流動性、提高擠出速度的特點；三者共用既保證了絕緣橡膠的電氣絕緣性能，同時確保了橡膠的工藝性、表觀、擠出速度和成本經濟性。采用防老劑RD和防老劑MB共用可提高硫化膠的耐熱性能，增強電纜工作溫度，提高載流量，同時防老劑MB具有抑制銅導體老化作用。由于本發明中絕緣直接包覆導體，需避免使用硫磺以及含硫的硫化劑和促進劑，因為采用此類硫化劑的硫化橡膠耐熱老化性能很差，且對銅有腐蝕性，在銅表面產生黑色硫化銅，增大銅導體的電阻，降低電流傳輸能力。采用硫化劑DCP作為主硫化劑進行硫化可長期保持導體的光潔和純度，硫化劑DCP受熱分解產生游離基，奪去乙丙橡膠中的氫原子，引起交聯反應；但由于硫化劑DCP在酸性和還原性物質影響下，產生離子型分解，造成乙丙橡膠的降解，使乙丙橡膠的交聯和斷裂同時發生，降低了硫化效率，硫化膠的交聯密度低，定伸強度和抗拉強度小；同時單用硫化 劑DCP時，其分解物存有臭味。從而采用了硫化劑DCP與共硫化劑TAC并用，共硫化劑TAC具有兩個不飽和活性官能基團，可快速與硫化劑DCP分解出的游離基反應，形成結構穩定的新游離基繼續參與交聯反應，提高硫化劑DCP的利用率和乙丙橡膠的交聯效率，抑制乙丙橡膠斷裂發生。二者共用克服了補強劑煅燒陶土的酸性影響，保證了交聯效率。防焦劑HVA-2與硫化劑DCP等過氧化物硫化劑并用能顯著改善膠料的硫化性能，提高耐熱性，降低膠料壓縮永久變形率，減少過氧化物用量，防止膠料在加工過程中的焦燒，同時有助于避免銅導線污染發黑的難題。采用氫氧化鋁(水合氧化鋁)不但可以作為阻燃劑，同時可以起到填充劑的作用，不需要再額外添加填充劑，可降低成本，其含有3個水分子，在250°C開始分解，釋放出水分子而吸收熱量降低了周圍溫度，釋放出的水蒸氣又起到了稀釋氣相中可燃氣體濃度的作用，生成的三氧化二鋁和燃燒的聚合物表面的炭化物結合，形成保護膜，切斷了熱能和氧氣的侵入，起到了阻燃作用；同時水合氧化鋁具有低煙性能和減少一氧化碳發生的效果，釋放的氣體為水蒸氣，完全對生物無毒，對金屬設備無腐蝕性，環保清潔。但氫氧化鋁使用過少難以達到阻燃效果，使用過多會造成膠料擠出工藝性能下降，膠料發硬，擠出時會喂膠困難，絕緣外觀粗糙。采用氫氧化鋁與三氧化二銻和水合硼酸鋅共用，燃燒時與增塑劑氯化石蠟-52發生化學反應生成氯化銻、氯化硼和氯化鋅，釋出結合水并生產玻璃狀覆蓋物，起到覆蓋效應和稀釋效應，達到阻燃效果，分散性好。補強劑采用水合二氧化硅補強作用優異，可有效增加橡膠的物理機械性能，改善乙丙橡膠的粘性和加工性能，但水合二氧化硅具有吸水性，浸水電氣性能較差，需通過偶聯劑進行表面處理克服弊端。硅烷偶聯劑KH-550可有效改善填充劑和補強劑的吸水性，保證硫化膠在船舶潮濕或浸水環境下電絕緣性能的穩定，其一方面與水合二氧化硅自發偶合，顯著降低其粒度，使之更易于填充均勻，提高膠料與填充劑和補強劑的浸潤性，增強補強作用；另一方面在硫化過程中，通過不飽和鍵形成橡膠一填料鍵，水合二氧化硅由親水性向疏水性轉變，起到增加硫化速度、提高硫化膠的抗拉強度和電絕緣性能的耐水穩定性，消除硫化膠在蒸汽管道連續高溫硫化時產生氣孔的作用。且硅烷偶聯劑KH-550比重小，僅有0.94g/cm3，可有利于減輕電纜的重量。增塑劑采用Sunpar 2280石蠟油和氯化石蠟-52并用，Sunpar2280石蠟油粘度高，與乙丙橡膠互溶性好，揮發性小，可降低乙丙橡膠的彈性，改善其粘性和采用氫氧化鋁作為阻燃填充劑造成的橡膠較硬的缺點；增塑劑氯化石蠟-52 —方面可以增進膠料的塑性，改進生產加工工藝，另一方面與阻燃劑三氧化二銻和水合硼酸鋅反應，實現膠料的阻燃性能。納米氧化鋅的加入可以加快硫化速度，提高硫化程度；四氧化三鉛可以提高硫化膠的耐酸、耐水性能，并改善橡膠的耐熱老化性能，適合船舶對電纜的防水浸透、長期接觸水環境以及耐熱老化增加載流量和使用壽命要求。硬脂酸則同時具備活化劑和軟化增塑劑的作用，促進納米氧化鋅活性的發揮，使納米氧化鋅在膠料中的分散性更好，更均勻；但四氧化三鉛易使橡膠產生早起硫化，而硬脂酸和納米氧化鋅的加入則可減少膠料的焦燒傾向，增加熱穩定性。本發明的絕緣橡膠抗張強度大于5.3N/mm2，斷裂伸長率> 250%,老化性能優越，絕緣性能好；本發明的絕緣橡膠制成的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜制造成本與現有技術電纜相當，但該電纜具有耐海水鹽霧腐蝕性能、耐海水潮氣浸潰性能和耐扭轉性能，普通電纜則不具備這 些性能。作為本發明的優選方案，所述絕緣橡膠擠出時擠橡機采用冷喂料方式，擠橡機螺桿的長徑比為(15 20):1，機身溫度為55°C 65°C，機頭溫度90°C 100°C，模具溫度為120°C 130°C，擠橡機螺桿冷卻方式為水冷卻，擠出模具的模芯承線長度與擠出外徑之比為1:(1 1.2)，模套定型段的長度為2 4mm。作為本發明的優選方案，所述低強度無紡布縱包層的厚度為0.05、.1mm，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段所述低強度無紡布縱包層的寬度為控制電纜纜芯直徑的3.5^3.8倍。
圖1為本發明海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的結構示意圖。圖中:1.控制電纜絕緣線芯；la.絞合銅導體；lb.耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層；
2.低強度無紡布縱包層；3.護套。
具體實施例方式實施例一
如圖1所示，本發明的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，依次包括以下步驟:在絞合銅導體Ia的外周均勻擠包耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層Ib構成控制電纜絕緣線芯I，將多根控制電纜絕緣線芯I相互絞合構成控制電纜纜芯，在控制電纜纜芯的外周縱向包裹低強度無紡布縱包層2，在低強度無紡布縱包層2的外周擠包護套3將低強度無紡布縱包層2緊密擠壓在控制電纜絕緣線芯I上。低強度無紡布縱包層2的厚度為0.05mm，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段低強度無紡布縱包層的寬度為控制電纜纜芯直徑的3.5倍。護套3采用氧指數不低于32的柔軟性高阻燃護套料。其中，耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層所用絕緣橡膠的制備步驟如下:(1)按以下組分及重量含量準備原料，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5份；硫化劑過氧化二異丙苯(硫化劑DCP):0.5份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯(共硫化劑TAC):0.3份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺(防焦劑HVA-2):0.2份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體(防老劑RD):0.2份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑(防老劑MB):0.2份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶聯劑KH-550):0.2份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.1份；阻燃劑三氧化二銻:1份；阻燃填充劑氫氧化鋁(Al2O3.3H20水合氧化鋁):25份；活化劑四氧化三鉛:0.8份；活化劑硬脂酸:0.5份；活化劑納米氧化鋅:1.5份；增塑劑Sunpar 2280石臘油:2份；增塑劑氯化石臘-52:
0.5份；補強劑水合二氧化娃:1份。(2)先將密煉機溫度升至160°C，接著加入三元乙丙橡膠Keltan 5508、三元乙丙橡膠Dutral TER4044和顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20混煉1.5分鐘，再依次加入上述阻燃填充劑氫氧化鋁、活化劑四氧化三鉛、活化劑納米氧化鋅、防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、補強劑水合二氧化硅、硅烷偶聯劑Y—氨丙基三乙氧基硅烷、增塑劑Sunpar 2280石蠟油、增塑劑氯化石蠟-52、阻燃劑 水合硼酸鋅、阻燃劑三氧化二銻、活化劑硬脂酸、防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體和防老劑2-硫醇基苯并咪唑，進行混煉7分鐘后卸料，在干燥潔凈的空間晾放24小時以上；將膠料投進溫度為80°C的密煉機上再混煉2分鐘，并在最后30秒加入硫化劑過氧化二異丙苯和共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯，將混煉料上三輥開煉機進行薄通，三輥開煉機的輥距為1.5mm，打三角包和方包各四次后出片備用。所述絕緣橡膠擠出時擠橡機采用冷喂料方式，螺桿長徑比為15:1，機身溫度為550C，機頭溫度90°C，模具溫度為120°C，擠橡機螺桿冷卻方式為水冷卻，擠出模具的模芯承線長度與擠出外徑之比為1:1，模套定型段的長度為2mm。實施例二
如圖1所示，本發明的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，依次包括以下步驟:在絞合銅導體Ia的外周均勻擠包耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層Ib構成控制電纜絕緣線芯I，將多根控制電纜絕緣線芯I相互絞合構成控制電纜纜芯，在控制電纜纜芯的外周縱向包裹低強度無紡布縱包層2，在低強度無紡布縱包層2的外周擠包護套3將低強度無紡布縱包層2緊密擠壓在控制電纜絕緣線芯I上。低強度無紡布縱包層2的厚度為0.08mm，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段低強度無紡布縱包層的寬度為控制電纜纜芯直徑的3.7倍。護套3采用氧指數不低于32的柔軟性高阻燃護套料。其中，耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層所用絕緣橡膠的制備步驟如下:(1)按以下組分及重量含量準備原料，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:6份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.6份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.4份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.3份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體:0.3份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.3份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.3份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.3份；阻燃劑三氧化二銻:1.2份；阻燃填充劑氫氧化鋁:30份；活化劑四氧化三鉛:1.0份；活化劑硬脂酸:0.8份；活化劑納米氧化鋅:
1.7份；增塑劑Sunpar 2280石蠟油:2.5份；增塑劑氯化石蠟_52:0.8份；補強劑水合二氧化硅:2份。(2)先將密煉機溫度升至170°C，接著加入三元乙丙橡膠Keltan 5508、三元乙丙橡膠Dutral TER4044和顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20混煉1.8分鐘，再依次加入上述阻燃填充劑氫氧化鋁、活化劑四氧化三鉛、活化劑納米氧化鋅、防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、補強劑水合二氧化硅、硅烷偶聯劑Y—氨丙基三乙氧基硅烷、增塑劑Sunpar 2280石蠟油、增塑劑氯化石蠟-52、阻燃劑水合硼酸鋅、阻燃劑三氧化二銻、活化劑硬脂酸、防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體和防老劑2-硫醇基苯并咪唑，進行混煉7.5分鐘后卸料，在干燥潔凈的空間晾放24小時以上；將膠料投進溫度為90°C的密煉機上再混煉2.5分鐘，并在最后30秒加入硫化劑過氧化二異丙苯和共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯，將混煉料上三輥開煉機進行薄通，三輥開煉機的輥距為1.8mm，打三角包和方包各四次后出片備用。所述絕緣橡膠擠出時擠橡機采用冷喂料方式，螺桿長徑比為18:1，機身溫度為600C，機頭溫度95°C，模具溫度為125°C，擠橡機螺桿冷卻方式為水冷卻，擠出模具的模芯承線長度與擠出外徑之比為1:1.1，模套定型段的長度為3mm。
實施例三
如圖1所示，本發明的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，依次包括以下步驟:在絞合銅導體Ia的外周均勻擠包耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層Ib構成控制電纜絕緣線芯I，將多根控制電纜絕緣線芯I相互絞合構成控制電纜纜芯，在控制電纜纜芯的外周縱向包裹低強度無紡布縱包層2，在低強度無紡布縱包層2的外周擠包護套3將低強度無紡布縱包層2緊密擠壓在控制電纜絕緣線芯I上。低強度無紡布縱包層2的厚度為0.1_，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段低強度無紡布縱包層的寬度為控制電纜纜芯直徑的3.8倍。護套3采用氧指數不低于32的柔軟性高阻燃護套料。其中，耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層所用絕緣橡膠的制備步驟如下:(1)按以下組分及重量含量準備原料，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.5份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.4份；防老劑2，2，4_三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體:0.4份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.4份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.5份；阻燃劑三氧化二銻:1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:40份；活化劑四氧化三鉛:1.2份；活化劑硬脂酸:1份；活化劑納米氧化鋅:2份；增塑劑Sunpar 2280石蠟油:5份；增塑劑氯化石蠟_52:1份；補強劑水合二氧化硅:3份。(2)先將密煉機溫度升至180°C，接著加入三元乙丙橡膠Keltan 5508、三元乙丙橡膠Dutral TER4044和顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20混煉2分鐘，再依次加入上述阻燃填充劑氫氧化鋁、活化劑四氧化三鉛、活化劑納米氧化鋅、防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺、補強劑水合二氧化硅、硅烷偶聯劑Y—氨丙基三乙氧基硅烷、增塑劑Sunpar 2280石蠟油、增塑劑氯化石蠟-52、阻燃劑水合硼酸鋅、阻燃劑三氧化二銻、活化劑硬脂酸、防老劑2，2，4_三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體和防老劑2-硫醇基苯并咪唑，進行混煉8分鐘后卸料，在干燥潔凈的空間晾放24小時以上；將膠料投進溫度為100°C的密煉機上再混煉3分鐘，并在最后30秒加入硫化劑過氧化二異丙苯和共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯，將混煉料上三輥開煉機進行薄通，三輥開煉機的輥距為2mm，打三角包和方包各四次后出片備用。所述絕緣橡膠擠出時擠橡機采用冷喂料方式，螺桿長徑比為20:1，機身溫度為650C，機頭溫度100°C，模具溫度為130°C，擠橡機螺桿冷卻方式為水冷卻，擠出模具的模芯承線長度與擠出外徑之比為1:1.2，模套定型段的長度為4mm。對實施例一至實施例三中絕緣橡膠老化前機械性能測試結果如表1:
表I
權利要求
1.一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，其特征在于:絞合銅導體的外周均勻擠包有耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層構成控制電纜絕緣線芯，多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯，所述控制電纜纜芯的外周包裹有低強度無紡布縱包層，所述低強度無紡布縱包層的外周擠包有護套。
2.根據權利要求1所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，其特征在于，所述低強度無紡布縱包層的厚度為0.05、.1_，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段所述低強度無紡布縱包層的寬度為控制電纜纜芯直徑的3.5^3.8倍。
3.根據權利要求1所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，其特征在于，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5 7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.5^0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.3^0.5份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.2 0.4份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體:0.2 0.4份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.2^0.4份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.2^0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.廣2.5份；阻燃劑三氧化二銻:廣1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:25 40份；活化劑四氧化三鉛:0.8 1.2份；活化劑硬脂酸:0.5 1份；活化劑納米氧化鋅:1.5 2份；增塑劑Sunpar 2280石臘油:2、份；增塑劑氯化石臘-52:0.5" 份；補強劑水合二氧化娃:I 3份。
4.根據權利要求3所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，其特征在于，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Ke I tan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.5份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.3份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0 .2份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體:0.2份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.2份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.2份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.1份；阻燃劑三氧化二銻:1份；阻燃填充劑氫氧化鋁:25份；活化劑四氧化三鉛:0.8份；活化劑硬脂酸:0.5份；活化劑納米氧化鋅:1.5份；增塑劑Sunpar 2280石臘油:2份；增塑劑氯化石蠟-52:0.5份；補強劑水合二氧化硅:1份。
5.根據權利要求3所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，其特征在于，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:6份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.6份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.4份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.3份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體:0.3份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.3份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.3份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.3份；阻燃劑三氧化二銻:1.2份；阻燃填充劑氫氧化鋁:30份；活化劑四氧化三鉛:1.0份；活化劑硬脂酸:0.8份；活化劑納米氧化鋅:1.7份；增塑劑Sunpar 2280石臘油:2.5份；增塑劑氯化石蠟-52:0.8份；補強劑水合二氧化硅:2份。
6.根據權利要求3所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜，其特征在于，所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的原料組分及重量含量如下，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.5份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.4份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體:0.4份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:.0.4份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.5份；阻燃劑三氧化二銻:1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:40份；活化劑四氧化三鉛:1.2份；活化劑硬脂酸:1份；活化劑納米氧化鋅:2份；增塑劑Sunpar 2280石臘油:5份；增塑劑氯化石臘_52:I份；補強劑水合二氧化硅:3份。
7.一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的制造方法，其特征是，依次包括以下步驟:絞合銅導體的外周均勻擠包耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層構成控制電纜絕緣線芯，將多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯，在所述控制電纜纜芯的外周包裹低強度無紡布縱包層，然后在所述低強度無紡布縱包層的外周擠包護套；所述耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層的制備方法如下:(1)按以下組分及重量含量準備原料，三元乙丙橡膠Keltan 5508:8份；三元乙丙橡膠Dutral TER4044:12份；顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20:5 7份；硫化劑過氧化二異丙苯:0.5^0.7份；共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯:0.3^0.5份；防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酰亞胺:0.2 0.4份；防老劑2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體:0.2^0.4份；防老劑2-硫醇基苯并咪唑:0.2^0.4份；硅烷偶聯劑Y —氨丙基三乙氧基硅烷:0.2^0.4份；阻燃劑水合硼酸鋅:2.Γ2.5份；阻燃劑三氧化二銻:廣1.5份；阻燃填充劑氫氧化鋁:.25~40份；活化劑四氧化三鉛:0.8^1.2份；活化劑硬脂酸:0.5^1份；活化劑納米氧化鋅:.1.5 2份；增塑劑Sunpar 2280石蠟油:2 5份；增塑劑氯化石蠟-52:0.5 I份；補強劑水合二氧化硅:廣3份；(2)先將密煉機溫度升至160 180°C，接著加入三元乙丙橡膠Keltan.5508、三元乙丙橡膠Dutral TER4044和顆粒乙烯彈性體橡膠EP-20混煉1.5 2分鐘，再依次加入上述阻燃填充劑氫氧化鋁、活化劑四氧化三鉛、活化劑納米氧化鋅、防焦劑N，N’ -間苯撐雙馬來酸亞胺、補強劑水合二氧化娃、娃燒偶聯劑Y —氨丙基二乙氧基娃燒、增塑劑Sunpar 2280石蠟油、增塑劑氯化石蠟_52、阻燃劑水合硼酸鋅、阻燃劑三氧化二銻、活化劑硬脂酸、防老劑2，2，4-三甲基-1，2- 二氫化喹啉聚合體和防老劑2-硫醇基苯并咪唑，進行混煉7 8分鐘后卸料，在干燥潔凈的空間晾放24小時以上；將膠料投進溫度為80 IOO0C的密煉機上再混煉2 3分鐘，并在最后30秒加入硫化劑過氧化二異丙苯和共硫化劑三烯丙基氰脲酸酯，將混煉料上三輥開煉機進行薄通，三輥開煉機的輥距為1.5 2mm，打三角包和方包各四次后出片備用。
8.根據權利要求7所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的制造方法，其特征在于，所述絕緣橡膠擠出時擠橡機采用冷喂料方式，擠橡機螺桿的長徑比為(15 20):1，機身溫度為55°C 65°C，機頭溫度90°C 100°C，模具溫度為120°C 130°C，擠橡機螺桿冷卻方式為水冷卻，擠出模具的模芯承線長度與擠出外徑之比為1:(1 1.2)，模套定型段的長度為2 4mm。
9.根據權利要求7所述的海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜的制造方法，其特征在于，所述低強度無紡布縱包層的厚度為0.05、.1_，沿控制電纜纜芯軸線方向依次搭接縱包，每段所述低強度無紡布縱包層的寬度 為控制電纜纜芯直徑的3.5^3.8倍。
全文摘要
本發明涉及一種海洋風電用耐鹽腐耐扭轉控制電纜及其制造方法，絞合銅導體的外周均勻擠包有耐鹽腐耐扭轉橡膠絕緣層構成控制電纜絕緣線芯，多根所述控制電纜絕緣線芯相互絞合構成控制電纜纜芯，所述控制電纜纜芯的外周包裹有低強度無紡布縱包層，所述低強度無紡布縱包層的外周擠包有護套。本發明的電纜采用低強度無紡布縱包層，其形狀完全與控制電纜絕緣線芯的外形相吻合，消除了低強度無紡布縱包層與控制電纜絕緣線芯之間的空隙，便于燃燒條件下阻止火焰向內部的綿延傳遞，并可增強抵御潮氣的浸漬；同時低強度無紡布縱包層可以確保護套與絕緣線芯之間不粘連，便于施工過程剝除護套時不傷害絕緣線芯。
文檔編號H01B13/26GK103227000SQ20131009949
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者陸云春, 李永江 申請人:江蘇遠洋東澤電纜股份有限公司