一种无卤纵向水密电缆密封胶及其制备方法与流程

本发明涉及一种密封胶，具体地说，涉及一种无卤纵向水密电缆密封胶及其制备方法。

背景技术：

1、随着工业技术的进步，在涉水作业中已有越来越多的场合需要电力及智能设备的参与，其供电及信号传输都需要电缆的参与。

2、电缆的纵向水密性能保证船舶发生局部损伤时，可以阻止海水从电缆结构内部渗透到其他舱室或进入仪器设备，确保水密舱壁安全及整船抗沉性，同时可以避免因为电缆局部破损，海水侵蚀造成整根电缆报废甚至波及精密的电气设备。因此，需要在电缆内部填充密封胶以增强电缆的纵向水密性能。

3、密封胶是一种用来填充空隙、空洞、接缝的材料，主要由主体树脂、增塑剂、功能填料等按不同比例构成，可以起到阻水、防止水汽进入的效果。

4、目前市面上的电缆阻水密封胶大多为氯丁橡胶为基料的固化密封胶，需要在使用时硫化或固化成为弹性体，存在不够柔软、不耐曲绕、加工不便等问题。

5、主要表现在：

6、电缆发硬：电缆缆芯之间填充密封胶后，绝缘线芯之间以及线芯与护套之间会紧密的粘接到一起，密封胶交联或固化后成为弹性体，硬度较大，无法流动，电缆难以弯曲，且弯曲变形后无法恢复到原有形状，造成电缆弯曲性能较差。此外，电缆内部密封胶交联或固化后，电缆弯曲后发生变形，导致部分区域电缆与密封胶之间的界面粘接失效，进而影响其水密和气密性能。

7、水密电缆除了要求优良的纵向水密性能以外，还要求一定的气密性，防止发生火灾或其他事故时，毒性气体通过电缆缆芯渗透到密封舱内，现有技术无法达到气密要求。

8、对于深水应用，随着下潜深度提高，对于密封胶提出了更高的水密气密要求，水下舰船或潜水设备内部空间较小，电缆需要柔软性好，便于安装敷设，给柔韧性提出了更高的要求，现有技术的密封胶无法满足。

9、含卤：海洋工程电缆对无卤提出了新的要求，现有技术无法满足。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的密封胶不柔软、不耐曲绕、气密性差和含卤的问题，本发明提供一种气密和水密性能优异、强度高、又具有很好的加工性能、无需固化的无卤阻水密封胶。

2、一种无卤纵向水密电缆密封胶，该密封胶按重量份计由以下组分构成：

3、中分子量聚异丁烯：100份；

4、低分子量聚异丁烯：0-20份；

5、补强填充剂：5-30份；

6、金属氧化物：0-10份；

7、硅烷偶联剂：0.15-3.6份。

8、聚异丁烯作为异丁烯阳离子聚合得到的产物，按分子量不同可分为低分子量聚异丁烯、中分子量聚异丁烯和高分子量聚异丁烯，聚合度较低的聚异丁烯呈粘糊状，具有很强的粘附性，聚合度较高的聚异丁烯则呈无色橡胶态。此外，聚异丁烯还具有很高的可塑性、低的水气透过性、永久粘性以及高耐化学性和热稳定性，但其具有的较强的冷流动性以及较低的内聚强度限制了其在密封胶领域的应用。

9、进一步地，中分子量聚异丁烯粘均分子量为25000-50000。进一步地，低分子量聚异丁烯粘均分子量为500-9500。本发明采用聚异丁烯为基材，同时具有不干性、阻水、阻气、弱冷流性，提升了加工性能；采用中分子量聚异丁烯做为基材并和低分子量聚异丁烯混合，在保证剪切强度的同时增加了粘附力，同时，其具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性和耐候老化性能。

10、进一步地，补强填充剂为白炭黑，是气相白炭黑和沉淀白炭黑中的一种。填充白炭黑，抑制其冷流作用，使其在常温下处于半固态，防止其填充后由于冷流作用而从密封处流出，同时，提高其内聚强度和剪切强度；

11、进一步地，金属氧化物为氧化镁或氧化锌中的一种。金属氧化物与白炭黑协同作用，进一步提高密封胶的内聚强度，降低其冷流动性。

12、进一步地，硅烷偶联剂为kh570或kh580中的一种。使用硅烷偶联剂改性白炭黑使其可以均匀稳定地分散在聚异丁烯中，显著提升了聚异丁烯的强度，同时防止因白炭黑团聚而产生的性能下降。

13、本发明还提供上述电缆密封胶的制备方法：在三口烧瓶内加入乙醇、白炭黑、硅烷偶联剂，加入乙酸使ph值在3-4之间，温度60-80℃，搅拌2-3小时得到改性白炭黑。

14、将改性白炭黑、中分子量聚异丁烯、低分子量聚异丁烯及金属氧化物加入行星搅拌机，在100-120℃下搅拌1-1.5小时，搅拌速率为60-180rpm，得到所需密封胶。

15、本发明优化了生产工艺，该密封胶可直接进行加工，无需添加固化剂等添加剂，也无需担心添加剂混合不均而导致的性能下降。

16、本发明的有益效果：

17、通过对聚异丁烯进行改性，提高了其与金属和包带及编制层之间的结合性能和界面相容性，弯曲时，聚异丁烯与其他部分作为一个整体，受压可流动，形变后可恢复；此外，由于其具备可流动性，不会如固化密封胶一般因形变而发生与电缆元件之间的界面粘接失效。

18、气密和水密性能优异：水密可达到10mpa，相当于下潜1000米深度的要求；气密性可达到0.3mpa下无漏气。

19、强度高：改性白炭黑填充的聚异丁烯内聚强度和剪切强度显著提升，未改性聚异丁烯作为密封胶填充的水密电缆在承受6mpa的压力时，密封胶发生内聚失效，而以改性聚异丁烯作为密封胶的水密电缆则可通过10mpa、6h的水密实验。同时，改性聚异丁烯填充的水密电缆柔软性与未注胶电缆无明显区别，具有良好的抗弯折性能。

20、将该密封胶通过注胶方式填充到电缆制品的导体、屏蔽层、铠装层之间，得到的电缆制品具有“双密性”，即水密性和气密性，其水密性能符合gjb 774a-2020及mil-dtl-24643c标准要求，在10mpa环境下保持6h后，试样自由端未漏水且线芯与护套之间相对位移均小于标准中所规定位移值，气密性能符合gjb-774a-2020标准要求，在0.3mpa下保持2h后，试样入水端无气泡逸出。

技术特征：

1.一种无卤纵向水密电缆密封胶，其特征在于，该密封胶按重量份计，由以下组分构成：

2.如权利要求1所述一种无卤纵向水密电缆密封胶，其特征在于，中分子量聚异丁烯粘均分子量为25000-50000。

3.如权利要求1所述一种无卤纵向水密电缆密封胶，其特征在于，低分子量聚异丁烯粘均分子量为500-9500。

4.如权利要求1所述一种无卤纵向水密电缆密封胶，其特征在于，补强填充剂为白炭黑，是气相白炭黑和沉淀白炭黑中的一种。

5.如权利要求1所述一种无卤纵向水密电缆密封胶，其特征在于，金属氧化物为氧化镁或氧化锌中的一种。

6.如权利要求1所述一种无卤纵向水密电缆密封胶，其特征在于，硅烷偶联剂为kh570或kh580中的一种。

7.制备如权利要求1-6任一所述一种无卤纵向水密电缆密封胶的方法，其特征在于：加入乙醇、白炭黑、硅烷偶联剂，加入乙酸使ph值在3-4之间，温度60-80℃，搅拌2-3小时得到改性白炭黑；将改性白炭黑、中分子量聚异丁烯、低分子量聚异丁烯及金属氧化物混合，在100-120℃下搅拌1-1.5小时，搅拌速率为60-180rpm，得到密封胶。

技术总结本发明涉及一种无卤纵向水密电缆密封胶及其制备方法，该密封胶按重量份计由以下组分构成：中分子量聚异丁烯：100份；低分子量聚异丁烯：0‑20份；补强填充剂：5‑30份；金属氧化物：0‑10份；硅烷偶联剂：0.15‑3.6份。本发明的有益效果：通过对聚异丁烯进行改性，提高了内聚强度的同时，还保证了其与金属和包带及编制层之间的粘接性能和界面相容性，弯曲时，聚异丁烯与其他部分作为一个整体，受压可流动；气密和水密性能优异。技术研发人员：郝春成,叶宇,水利飞,李欣,王迪,康源驿受保护的技术使用者：安徽华宇电缆集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13