一种水下浮标用光电复合缆及其制备工艺的制作方法

本发明涉及复合缆，具体是一种水下浮标用光电复合缆及其制备工艺。

背景技术：

1、光电复合缆是一种集光纤、输电线为一体的电缆，具有光电同输的特性，用于解决宽带接入、设备用电、信号传输的问题，在通信远供电系统与短距离通信系统供电中应用广泛，随着社会的进步，光电复合缆的应用场所也在不断开拓，如海下、水中的铺设应用。随之而来的是对光电复合缆的性能要求越发严苛。

2、在光电复合缆的使用过程中，如果光电复合缆发生磨损或老化，会造成导体外漏，如果被水浸湿，会造成严重的安全隐患，因此提高光电复合缆的防水、耐磨性具有现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强度耐磨聚氨酯复合板及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种水下浮标用光电复合缆，包括缆芯，所述缆芯的结构组成为光缆元件、进水检测线、48v电源线、rs422数据线、220v电源线、引流线，所述缆芯的各个结构之间填充有阻水密封胶；所述缆芯外表面依次包裹编织层、抗拉增强层、编织紧固层、外护套。

4、进一步的，光缆元件、进水检测线、48v电源线、rs422数据线、220v电源线外表面包覆有铝塑复合缆。

5、进一步的，光缆元件由光纤与光纤表面的铠装层组合而成，光纤表面的铠装层为直径为1.3mm的无缝不锈钢管；编织层与抗拉增强层均为芳纶纤维层；编织紧固层为加捻阻水芳纶层。

6、进一步的，芳纶纤维层由芳纶纤维纺织而成。

7、进一步的，加捻阻水芳纶层为将芳纶纤维以z向，90捻度加捻形成加捻绳铠装而成。

8、进一步的，48v电源线为17-21根0.26mm镀锡铜丝绞合后，涂覆填充阻水密封胶，然后表面包覆聚乙烯制备而成；进水检测线、rs422数据线为6-8根0.25mm镀银铜丝绞合后，涂覆填充阻水密封胶，然后表面包覆乙烯四氟乙烯共聚物制备而成；220v电源线为17-21根0.31mm镀锡铜丝绞合后，涂覆填充阻水密封胶，然后表面包覆聚乙烯制备而成；引流线为17-21根0.26mm镀锡铜丝绞合后，涂覆填充阻水密封胶。

9、进一步的，阻水密封胶为硅基密封胶或氯丁基密封胶中一种。

10、进一步的，一种水下浮标用光电复合缆的制备工艺，包括以下步骤：

11、s1：将聚氨酯、自修复聚氨酯预聚体、复合纳米氧化锌混合，投入双螺杆挤出机混炼挤出，切粒、干燥，得到外护套基料，将外护套基料采用半挤压方式挤出，得到外护套；

12、s2：组装缆芯的结构，在缆芯的各个结构之间填充阻水密封胶，然后在外表面依次包裹编织层、抗拉增强层、编织紧固层、外护套，得到一种水下浮标用光电复合缆。

13、进一步的，以重量份数计，外护套基料的组成为聚氨酯32-36份、自修复聚氨酯预聚体15-27份、复合纳米氧化锌1-5份1-3份。

14、进一步的，自修复聚氨酯预聚体的制备包括以下步骤：

15、1)将三聚甲醛、水杨醛、冰醋酸混合，升温至88-92℃，加入浓硫酸，继续保温22-24h，冷却，倒入冰水混合物中静置过夜，洗涤、过滤，用乙醚洗涤2-3次，沉淀用丙酮重结晶3-5次，得到5,5'-亚甲基双水杨醛；

16、2)在氮气保护下，将改性聚硅氧烷、无水四氢呋喃、二氯甲烷混合，降温至0℃加入异佛尔酮二异氰酸酯，搅拌5-6h，升温至18-25℃加入5,5'-亚甲基双水杨醛，继续搅拌5-6h，加入无水硫酸钠过滤，减压蒸馏，溶解于无水四氢呋喃中，加入三亚乙基二胺和二苯基甲烷二异氰酸酯，在氮气保护下，搅拌15-20min，旋蒸，转移至四氟乙烯模具中，干燥，得到自修复聚氨酯预聚体。

17、进一步的，改性聚硅氧烷的制备包括以下步骤：

18、(1)在氮气气氛下，将八甲基环四硅氧烷、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四甲基四烯基环四硅氧烷混合，升温至88-92℃保温20-30min，升温至108-112℃，加入四甲基氢氧化铵，继续保温4-6h，升温至130℃保温25-30min，减压2-3h，得到氨基封端乙烯基聚硅氧烷；

19、(2)在氮气气氛下，将4-乙烯基苯硼酸、无水硫酸钠、四氢呋喃混合，在48-52℃保温23-24h，旋蒸，干燥，得到三(乙烯基苯)硼氧烷；

20、(3)将氨基封端乙烯基聚硅氧烷与甲基丙烯酸十八酯、四氢呋喃混合，加入三(乙烯基苯)硼氧烷、过氧化苯甲酰、2,2-偶氮二异丁腈，在18-25℃下搅拌11-12h，旋蒸，在160℃热压3min，溶于甲苯，用石油醚沉淀，反复沉淀3-5次，干燥，得到改性聚硅氧烷。

21、进一步的，复合纳米氧化锌的制备包括以下步骤：将纳米氧化锌、甲苯混合，在78-82℃搅拌8-10min，加入十二烷基三甲氧基硅烷，继续保温8-9h，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，继续保温7-8h，离心，用乙醇超声清洗，离心，干燥，研磨，得到复合纳米氧化锌。

22、本发明的有益效果：

23、本发明提供一种水下浮标用光电复合缆及其制备工艺，制备的光电复合缆具有较好的力学强度、耐机械损伤性、耐磨性、耐水性，使其在满足水密性能的前提下具有良好的大容量光信号传输能力、数据信号传输能力，同时兼具电话传输线、进水检测线等各种通信信号线以及220v高压艇电及48v锂电池电源等各种综合信号及电能。

24、为了使光电复合缆在使用过程中具有柔软性和可靠性，本发明中光电复合缆的导体采用多股绞合结构，从而改善抗震动冲击性和反复弯曲的连续性；为了提高其纵向水密性，在绞合过程中填充硅基或氯丁基类的阻水密封胶；为了赋予进水检测线、rs422数据线的可焊接性和信号传输等特点，采用镀银铜丝绞合并填充阻水密封胶的工艺；对芳纶纤维采用加捻工艺后再进行铠装，有效降低产品的外径并使其外观圆整；本发明中的电芯元件采用绕包铝塑复合缆与引流线结合的方式，作为光电复合缆屏蔽形式，既有效降低了光电复合缆的外径，又减小了重量。

25、为了赋予光电复合缆优异的耐水性、耐磨性与抗机械损伤性，本发明中选用聚氨酯、自修复聚氨酯预聚体、复合纳米氧化锌作为外护套基料，制备光电复合缆的外护套；

26、为了提高外护套的耐磨性及耐水性，在自修复聚氨酯预聚体中引入改性聚硅氧烷，先用八甲基环四硅氧烷、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、四甲基四烯基环四硅氧烷在催化剂四甲基氢氧化铵的作用下，制备得到氨基封端乙烯基聚硅氧烷，通过自由基聚合将4-乙烯基苯硼酸脱水形成的单体、氨基封端乙烯基聚硅氧烷与具有疏水性的甲基丙烯酸十八酯共聚，制备出具有b-o六元环动态交联网络和长链烷烃基团、氨基的改性聚硅氧烷；将其作为原料制备自修复聚氨酯预聚体，赋予自修复聚氨酯预聚体在室温、水环境和低温下均可快速自修复，从而大幅提高防护套的耐水、耐磨性。

27、在自修复聚氨酯预聚体的制备中，以生物基水杨醛为原料，与三聚甲醛制备得到5,5'-亚甲基双水杨醛，以5,5'-亚甲基双水杨醛、异佛尔酮二异氰酸酯共同与改性聚硅氧烷进行逐步聚合，随后用5,5'-亚甲基双水杨醛与二苯基甲烷二异氰酸酯交联，形成氨基甲酸苯酯动态键与b-o六元环动态交联网络协同作用，得到具备高力学强度、疏水性好、多活性位点、高相容性、高耐磨性的动态自修复有机硅弹性体，为与其他原料混合时，易于改善相容性；且硅的引入和si-o-si交联结构的复杂度有助于提高防护套的阻燃性；

28、在防护套的制备中引入纳米氧化锌作为填料，来进一步提高防护套的耐水、耐磨性，其中为了提高纳米氧化锌在聚氨酯中分散的均匀性，对纳米氧化锌进行改性处理，用十二烷基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷双改性在甲苯体系中制备出热稳定性好、分散性高的超疏水纳米氧化锌，制备得到具有超疏水表面的防护套，同时复合纳米氧化锌与自修复聚氨酯预聚体之间存在金属-配位结合，有利于进一步提高其自修复速率。