阅读说明：本技术 一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法 (Preparation method of interlocking armored water-blocking cable based on composite water-blocking material ) 是由 芮文宰 蒋临风 于 2020-07-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法,包括：S1制备复合阻水材料备用；S2预制阻水线芯备用；S3将特制铝合金带预压成S型后,通过专用装置预制特制铝合金带备用；S4将多根阻水线芯绞合成缆,对多根阻水线芯外绕包覆阻水带,阻水带与阻水线芯之间填充复合阻水材料,S5阻水带的外表面外绕包覆第一阻水纱,第一阻水纱的外表面包覆铠装层,铠装层外表面包依次包覆第二阻水纱以及外护层,并在外护层外表面包覆超疏水表面,得到联锁式铠装阻水电缆。本发明利用特制铝合金带结构设计以及复合阻水材料,使包裹的铠装层不仅具有线缆结构防护且具有一定得阻水性能,从而提高阻水电缆的阻水性能。(The invention discloses a preparation method of an interlocking armored water-blocking cable based on a composite water-blocking material, which comprises the following steps: s1, preparing a composite water-blocking material for later use; s2 prefabricating a water-blocking wire core for later use; s3, prepressing the special aluminum alloy belt into an S shape, and prefabricating the special aluminum alloy belt for later use by a special device; s4 stranding a plurality of water-blocking wire cores into a cable, wrapping a water-blocking tape around the plurality of water-blocking wire cores, filling a composite water-blocking material between the water-blocking tape and the water-blocking wire cores, wrapping a first water-blocking yarn around the outer surface of the S5 water-blocking tape, wrapping an armor layer on the outer surface of the first water-blocking yarn, wrapping a second water-blocking yarn and an outer protective layer on the outer surface of the armor layer in sequence, and wrapping a super-hydrophobic surface on the outer surface of the outer protective layer to obtain the interlocking armored water-blocking cable. According to the invention, by utilizing the structural design of the special aluminum alloy belt and the composite water-blocking material, the wrapped armor layer not only has the cable structure protection, but also has certain water-blocking performance, so that the water-blocking performance of the water-blocking cable is improved.)

一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，具体是涉及一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法。

背景技术

伴随着交联电缆大规模的使用，因周围环境水分浸入电缆内部而造成绝缘水树老化并导致电缆击穿的事故逐年增加，越来越多的用户迫切需要一种良好阻水性能的电缆，因而阻水电缆应运而生。

阻水电缆一般是在绞合导体单丝之间在单丝绞合过程中加入阻水粉和阻水纱，当导体进水时，阻水粉或阻水纱遇水膨胀，堵住缝隙，阻止水的进一步渗透，其可以长期在水中保持正常运行，有效保障绝缘用电的安全性能。

然而阻水电缆的阻水性能对水中能否正常运行起着至关重要的作用，然而现有的阻水电缆在阻水性能方面仍然存在有一定得不足，其在较深水中长时间进行阻水防水时阻水性能出现了一定得减弱，因此，现需要一种新型的阻水电缆来提高现有阻水电缆阻水性能存在的薄弱性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法。

本发明的技术方案是：一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法，

联锁式铠装阻水电缆包括：

多根阻水线芯绞合成缆的电缆线芯，以及包覆在所述电缆线芯的阻水带，所述阻水带与阻水线芯之间填充有复合阻水材料，

包覆在所述阻水带外表面的第一阻水纱，以及包覆在所述第一阻水纱外表面的铠装层，所述铠装层由特制铝合金带联锁铠装而成，所述特制铝合金带具体为在预压成S型后对其两端侧边开设中心对称设置的沉槽，并在其沉槽内填装有复合阻水材料，并通过柔性丝网对沉槽进行封盖以对复合阻水材料封挡；

包覆在所述铠装层外表面的第二阻水纱，以及包覆在所述第二阻水纱外表面的外护层；

具体包括以下步骤：

S1复合阻水材料预制：按配比选取高吸水性树脂颗粒、水合硅酸镁超细粉、无水硫酸铜细粉、坡缕石细粉各原料，制备复合阻水材料，备用；

S2阻水线芯预制：将牛皮纸、橡胶绝缘层、屏蔽层由内到外依次包裹在电缆导体上，得到阻水线芯，备用；

S3特制铝合金带预制：将特制铝合金带预压成S型后，通过专用装置对其两端侧边开凿沉槽，同时填装复合阻水材料并通过柔性丝网粘接封盖沉槽，得到特制铝合金带，备用；

S4阻水电缆内层包覆：将多根预制好的阻水线芯绞合成缆，对多根所述阻水线芯外绕包覆阻水带，所述阻水带与阻水线芯之间填充复合阻水材料，

S5阻水电缆外层包覆：阻水带的外表面外绕包覆第一阻水纱，所述第一阻水纱的外表面包覆铠装层，所述铠装层外表面包依次包覆第二阻水纱以及外护层，并在外护层外表面包覆超疏水表面，得到联锁式铠装阻水电缆。

其中，所述专用装置包括包括主夹板、辅夹板以及支撑纵板，所述主夹板、辅夹板分别设置在支撑纵板的两端，且通过转动片及螺杆与支撑纵板连接以调节主夹板、辅夹板与支撑纵板间距，

所述主夹板内侧设有用于开凿沉槽的刀块容置的嵌槽，所述刀块与主夹板通过转动片及螺杆连接以调节刀块开凿深度，所述刀块后方的主夹板内侧设有落料孔，所述主夹板外侧与落料孔对应处设有加料仓，所述落料孔后方的主夹板外侧设有压带装置，

所述压带装置包括用于放置柔性丝网的放带轮以及压装柔性丝网的粘接压块，所述放带轮设置于主夹板后部中心线处，所述粘接压块内部中空且内置有粘接剂，粘接压块设有两组且之间通过导杆连接构成粘接压块总成，所述粘接压块总成与主夹板后端端面连接。

通过上述铠装层的结构设计并利用复合阻水材料，可以使铠装层不仅具有结构保护的同时具有一定得阻水性能，从而使各个环层均具有一定得阻水效果从而提高阻水电缆的阻水性能，并且利用复合阻水材料作为阻水带与阻水线芯之间的填充材料，通过调配制备的复合阻水材料不仅具有更高的流动性并且相对于高吸水性树脂的单独使用其吸水性强，并且具有更高的流动性，从而使阻水电缆在安装转折等具有较高的韧性，提高阻水电缆的使用效果。并通过上述专用装置的结构设计，可以对特制铝合金带进行快速开沉槽以及填装复合阻水材料和封盖复合阻水材料，从而通过此专用装置提高对特制铝合金带的制备产能以及降低制备成本，从而实现特制铝合金带的批量生产及使用。

进一步地，所述加料仓内置有压料板，所述压料板通过驱动电机与加料仓内上顶面连接；所述辅夹板内侧面设有滚动带，所述支撑纵板内侧面设有多组滚珠。

进一步地，所述阻水线芯由里及外依次为电缆导体、牛皮纸、橡胶绝缘层、屏蔽层，其中，所述电缆导体为镀银铜线，所述屏蔽层为铜丝屏蔽层。通过上述组装的阻水线芯具有较高的抗屏蔽效果并且不影响线缆的弯曲性能。

进一步地，所述特制铝合金带采用5系铝合金，特制铝合金带厚度为1-1.2mm，宽度为20±4mm，所述沉槽宽度为2±1mm，深度为0.6-0.8mm。在上述参数范围内对特制铝合金带进行处理，可有效使其填装复合阻水材料产生效果，并且避免材料的过多浪费，有效控制生产成本。

进一步地，所述外护层具体为聚乙烯外护层，所述柔性丝网具体由高吸水纤维制成网带状结构。柔性丝网采用高吸水纤维制成其具有一定得吸水效果并且能够阻挡目数在100-120目区间的复合阻水材料外漏，对其有效的封锁在沉槽中。

进一步地，所述复合阻水材料按重量份数计主要由：30-50份高吸水性树脂颗粒、5-9份水合硅酸镁超细粉、2-4份无水硫酸铜细粉、10-20份坡缕石细粉，其中，所述水合硅酸镁超细粉粒径为0.5-1μm，所述无水硫酸铜细粉粒径为1-1.5μm，所述坡缕石细粉目数为100-120目。通过上述配比组分调配制备的复合阻水材料，其不仅具有更高的流动性，且吸水性强，能够很好的满足应用于铠装层的特制铝合金带上，同时由于其具有更好的流动性而作为填充介质可以保证阻水电缆优异的弯曲性能。

更进一步地，所述复合阻水材料的制备方法包括以下步骤：

1)按比例选取水和硅酸镁超细粉、无水硫酸铜细粉，将其粉末搅拌均匀后加入占其质量比1：3的去离子水中不断搅拌，搅拌期间缓缓加入占去离子水5.5-7.5％的海藻酸钠，得到悬浊液待用；

2)按比例选取高吸水性树脂将其破碎至100-120目，并将其放置于振动板上振动，随后将配置好的悬浊液装入喷壶中均匀喷洒至高吸水性树脂上，喷洒期间通过红外线对喷洒区域进行照射处理，得到待干燥吸水性树脂；其中，红外线照射距离为35-45cm，红外线照射功率为300-450W；

3)将步骤2)制备的待干燥吸水性树脂放置于干燥炉中，在120-145℃下干燥处理后，得到复合吸水性树脂；

4)按比例选取坡缕石细粉，将其与步骤3)制备的复合吸水性树脂混合均匀后得到复合阻水材料。

通过上述方法制备复合阻水材料，利用悬浊液喷洒附着在高吸水性树脂上并辅助利用上述参数的红外线进行照射处理，可以有效的提高硅酸镁超细粉、无水硫酸铜细粉与高吸水性树脂的附着效果，同时进行干燥后与坡缕石细粉混合得到复合阻水材料，从而使复合阻水材料的综合使用性能达到预期效果。

进一步地，所述外护层具体为外表面包覆有超疏水表面的聚乙烯材料，所述超疏水表面具体为由垂直排列的钛纳米线构成的3D网格。通过在外护层外表面附加超疏水表面，基于荷叶等超疏水结构得出由钛纳米线构成的3D网格使其具有更优异的疏水性能，从而从外结构上达到一定得防水效果，增强阻水电缆的防水阻水性能。

本发明的有益效果是：

(1)本发明利用特制铝合金带结构设计以及复合阻水材料，可以使包裹的铠装层不仅具有线缆结构防护，同时具有一定得阻水性能，从而使各个环层均具有一定得阻水效果从而提高阻水电缆的阻水性能。

(2)本发明的复合阻水材料不仅具有更高的流动性，且吸水性强，能够很好的满足应用于铠装层的特制铝合金带上，同时由于其具有更好的流动性而作为填充介质可以保证阻水电缆优异的弯曲性能。

(3)本发明专用装置的结构设计，可以对特制铝合金带进行快速开沉槽以及填装复合阻水材料和封盖复合阻水材料，从而通过此专用装置提高对特制铝合金带的制备产能以及降低制备成本，从而实现特制铝合金带的批量生产及使用。

附图说明

图1是本发明阻水电缆的剖面示意图。

图2是本发明阻水线芯的剖面示意图。

图3是本发明特制铝合金带结构示意图。

图4是本发明外护层的超疏水表面局部结构示意图。

图5是本发明专用装置的结构示意图一。

图6是本发明专用装置的结构示意图二。

图7是本发明专用装置的***结构示意图。

其中，1-电缆线芯、11-电缆导体、12-牛皮纸、13-橡胶绝缘层、14-屏蔽层、2-阻水带、3-第一阻水纱、4-铠装层、41-特制铝合金带、42-沉槽、5-第二阻水纱、6-外护层、7-专用装置、71-主夹板、72-辅夹板、73-支撑纵板、74-刀块、75-落料孔、76-加料仓、761-压料板、762-驱动电机、77-压带装置、771-放带轮、772-粘接压块、78-滚动带、79-滚珠。

具体实施方式

实施例1

联锁式铠装阻水电缆

如图1所示，联锁式铠装阻水电缆包括：3根阻水线芯绞合成缆的电缆线芯1，包覆在电缆线芯1的阻水带2，阻水带2与阻水线芯之间填充有复合阻水材料，包覆在阻水带2外表面的第一阻水纱3，以及包覆在第一阻水纱3外表面的铠装层4，包覆在铠装层4外表面的第二阻水纱5，以及包覆在第二阻水纱5外表面的外护层6，阻水带2为市售阻水带，第一阻水纱3、第二阻水纱5为市售阻水纱；

其中，如图2所示，阻水线芯由里及外包裹有电缆导体11、牛皮纸12、橡胶绝缘层13、屏蔽层14，其中，电缆导体11为镀银铜线，屏蔽层14为铜丝屏蔽层。通过上述组装的阻水线芯具有较高的抗屏蔽效果并且不影响线缆的弯曲性能。

如图3所示，铠装层4由特制铝合金带41联锁铠装而成，特制铝合金带41具体为在预压成S型后对其两端侧边开设中心对称设置的沉槽42，并在其沉槽42内填装有复合阻水材料，并通过柔性丝网对沉槽42进行封盖以对复合阻水材料封挡，柔性丝网具体由高吸水纤维制成网带状结构。柔性丝网采用高吸水纤维制成其具有一定得吸水效果并且能够阻挡目数在100-120目区间的复合阻水材料外漏，对其有效的封锁在沉槽42中；特制铝合金带41采用5系铝合金，特制铝合金带41厚度为1mm，宽度为20mm，沉槽42宽度为2mm，深度为0.6mm。在上述参数范围内对特制铝合金带41进行处理，可有效使其填装复合阻水材料产生效果，并且避免材料的过多浪费，有效控制生产成本。

如图4所示，外护层6具体为外表面包覆有超疏水表面的聚乙烯材料，超疏水表面具体为由垂直排列的钛纳米线构成的3D网格。通过在外护层6外表面附加超疏水表面，基于荷叶等超疏水结构得出由钛纳米线构成的3D网格使其具有更优异的疏水性能，从而从外结构上达到一定得防水效果，增强阻水电缆的防水阻水性能。

复合阻水材料的配制

复合阻水材料的制备方法包括以下步骤：

1)按比例选取水和硅酸镁超细粉、无水硫酸铜细粉，将其粉末搅拌均匀后加入占其质量比1：3的去离子水中不断搅拌，搅拌期间缓缓加入占去离子水6.5％的海藻酸钠，得到悬浊液待用；

2)按比例选取高吸水性树脂将其破碎至110目，并将其放置于振动板上振动，随后将配置好的悬浊液装入喷壶中均匀喷洒至高吸水性树脂上，喷洒期间通过照射距离为40cm，照射功率为420W的红外线对喷洒区域进行照射处理，得到待干燥吸水性树脂；

3)将步骤2)制备的待干燥吸水性树脂放置于干燥炉中，在135℃下干燥处理后，得到复合吸水性树脂；

4)按比例选取坡缕石细粉，将其与步骤3)制备的复合吸水性树脂混合均匀后得到复合阻水材料。

其中，所述复合阻水材料按重量份数计主要由：43份高吸水性树脂颗粒、7份水合硅酸镁超细粉、3份无水硫酸铜细粉、18份坡缕石细粉，其中，所述水合硅酸镁超细粉粒径为0.8μm，所述无水硫酸铜细粉粒径为1.2μm，所述坡缕石细粉目数为110目。通过上述配比组分调配制备的复合阻水材料，其不仅具有更高的流动性，且吸水性强，能够很好的满足应用于铠装层4的特制铝合金带41上，同时由于其具有更好的流动性而作为填充介质可以保证阻水电缆优异的弯曲性能。

联锁式阻水电缆制备方法

一种基于复合阻水材料的联锁式铠装阻水电缆的制备方法，包括以下步骤：

S1复合阻水材料预制：按配比选取高吸水性树脂颗粒、水合硅酸镁超细粉、无水硫酸铜细粉、坡缕石细粉各原料，制备复合阻水材料，备用；

S2阻水线芯预制：如图2所示，将牛皮纸12、橡胶绝缘层13、屏蔽层14由内到外依次包裹在电缆导体11上，得到阻水线芯，备用；

S3特制铝合金带41预制：如图3所示，将特制铝合金带41预压成S型后，通过专用装置7对其两端侧边开凿沉槽42，同时填装复合阻水材料并通过柔性丝网粘接封盖沉槽42，得到特制铝合金带41，备用；

S4阻水电缆内层包覆：如图1所示，将多根预制好的阻水线芯绞合成缆，对多根阻水线芯外绕包覆阻水带2，阻水带2与阻水线芯之间填充复合阻水材料，

S5阻水电缆外层包覆：如图1、4所示，阻水带2的外表面外绕包覆第一阻水纱3，第一阻水纱3的外表面包覆铠装层4，铠装层4外表面包依次包覆第二阻水纱5以及外护层6，并在外护层6外表面包覆超疏水表面，得到联锁式铠装阻水电缆。

特制铝合金带的专用装置

如图5-7所示，专用装置7包括包括主夹板71、辅夹板72以及支撑纵板73，主夹板71、辅夹板72分别设置在支撑纵板73的两端，且通过转动片及螺杆与支撑纵板73连接以调节主夹板71、辅夹板72与支撑纵板73间距，主夹板71内侧设有用于开凿沉槽42的刀块74容置的嵌槽，刀块74与主夹板71通过转动片及螺杆连接以调节刀块74开凿深度，刀块74后方的主夹板71内侧设有落料孔75，主夹板71外侧与落料孔75对应处设有加料仓76，落料孔75后方的主夹板71外侧设有压带装置77，加料仓76内置有压料板761，压料板761通过驱动电机762与加料仓76内上顶面连接，压带装置77包括用于放置柔性丝网的放带轮771以及压装柔性丝网的粘接压块772，放带轮771设置于主夹板71后部中心线处，粘接压块772内部中空且内置有粘接剂，粘接压块772设有两组且之间通过导杆连接构成粘接压块总成，粘接压块总成与主夹板71后端端面连接，辅夹板72内侧面设有滚动带78，支撑纵板73内侧面设有多组滚珠79。通过上述专用装置7的结构设计，可以对特制铝合金带41进行快速开沉槽42以及填装复合阻水材料和封盖复合阻水材料，从而通过此专用装置7提高对特制铝合金带41的制备产能以及降低制备成本，从而实现特制铝合金带41的批量生产及使用。

采用上述专用装置7的操作方法为：对特制铝合金带41开凿部分进行预孔开凿，随后将对应厚度的专用装置7推卡至特制铝合金带41的一侧侧边，随后转动螺杆调节刀块74伸入预孔并调节下降深度，同时将柔性丝网带末端粘接在特制铝合金带41端面上，

将专用装置7固定在夹装器具上，随后水平拉动特制铝合金带41，通过刀块74开凿沉槽42，同时通过刀块74后方的加料仓76，利用其驱动电机762下压压料板761使阻水复合材料通过落料孔75落入开凿后的沉槽42中，继而通过加料仓76后方的压带装置77将柔性丝网带封盖在沉槽42上，压带装置77通过放带轮771将柔性丝网带在端面的固定下拉放，同时通过导杆导向下压柔性丝网带，并利用两侧装载有市售粘接剂的粘接压块772将柔性丝网带两侧边与特制铝合金带41进行粘接固定，

使用前，还可以通过支撑纵板73上设置的螺杆对主夹板71、辅夹板72的进深进行调节，从而根据S型弯幅控制对沉槽42与侧边距离的调节，其中，上述驱动电机762具体为市售电机推杆对其进行外形调整以适配本装置安装设置。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于复合阻水材料配组的不同，具体为：

所述复合阻水材料按重量份数计主要由：30份高吸水性树脂颗粒、5份水合硅酸镁超细粉、2份无水硫酸铜细粉、10份坡缕石细粉，其中，所述水合硅酸镁超细粉粒径为0.8μm，所述无水硫酸铜细粉粒径为1.2μm，所述坡缕石细粉目数为110目。通过上述配比组分调配制备的复合阻水材料，其不仅具有更高的流动性，且吸水性强，能够很好的满足应用于铠装层4的特制铝合金带41上，同时由于其具有更好的流动性而作为填充介质可以保证阻水电缆优异的弯曲性能。

实施例3

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于复合阻水材料配组的不同，具体为：

所述复合阻水材料按重量份数计主要由：50份高吸水性树脂颗粒、9份水合硅酸镁超细粉、4份无水硫酸铜细粉、20份坡缕石细粉，其中，所述水合硅酸镁超细粉粒径为0.8μm，所述无水硫酸铜细粉粒径为1.2μm，所述坡缕石细粉目数为110目。通过上述配比组分调配制备的复合阻水材料，其不仅具有更高的流动性，且吸水性强，能够很好的满足应用于铠装层4的特制铝合金带41上，同时由于其具有更好的流动性而作为填充介质可以保证阻水电缆优异的弯曲性能。

铠装式阻水电缆性能试验

依据实施例1-3制备方法制备阻水电缆样品，记作实验例1、实验例2、实验例3；

对其进行下述阻水电缆性能试验，具体如下：

1)交流电压试验：在导体与导体之间、导体与铠装层之间施加18kV/min工频交流电压，实验例1、实验例2、实验例3均未出现电缆击穿的情况；

2)直流电压试验：在导体与导体之间、导体与铠装层之间施加26kV/min直流电压，实验例1、实验例2、实验例3均未出现电缆击穿的情况；

3)绝缘电阻试验：对每根阻水线芯与其余阻水线芯的导体、屏蔽、铠装层之间施加650V直流电压持续1分钟，实验例1、实验例2、实验例3绝缘电阻均大于5250MΩ·km；

由上述交流电压、直流电压、绝缘电阻试验结论可知，本申请方法制备的阻水电缆满足阻水电缆性能的使用需求，为验证与现有阻水电缆的性能差别，对其防水性能进行下述试验进行探究；

对照例选用专利CN201820519531.5阻水电缆作为对照试验；

4)弯曲试验：取3米长的电缆样品做弯曲试验，弯曲半径等于电缆样品外径的18倍，然后让电缆伸直，结果如下：

实验例1、实验例2、实验例3：弯曲后复原电缆样品均未影响；

对照例：弯曲后复原出现部分折痕且无法复原；

由此可见，通过本申请制备的电缆由于复合阻水材料的使用以及铠装层等结构的合理分配有效的提高了电缆的弯曲性能。

5)防水试验：对各组电缆样品端口通过密封套密封，保证不会产生端口透水，将各组电缆样品放置于富含荧光染料以及含盐量35％的5米深密封水池中放置30天，5米深密封水池通过加压方式使其池底压强达到1.2MPa，随后通过紫外线灯观察分析电缆样品的水渗透情况，结果如下：

实验例1、实验例2、实验例3：紫外线灯观察后均未发现荧光染料渗入电缆内部；

对照例：紫外线灯观察后发现荧光染料渗入电缆内部；

将实验例1、2、3的电缆样品继续放置于5米深水池中50天，随后通过紫外线灯观察分析电缆样品的水渗透情况，结果如下：

实验例1：紫外线灯观察后发现少量荧光染料渗入，其少量荧光染料均附着于铠装层4外部的第二阻水纱5内，未渗入铠装层4内部，其余内层均未见荧光染料；

实验例2：紫外线灯观察后发现少量荧光染料渗入，其大多渗入荧光染料集中在铠装层4和第二阻水纱5上，其少量荧光染料渗入铠装层4并进入第一阻水纱3，其余内层均未见荧光染料；

实验例3：紫外线灯观察后发现少量荧光染料渗入，其大多渗入荧光染料集中在铠装层4和第二阻水纱5上，其少量荧光染料渗入铠装层4并进入第一阻水纱3，其余内层均未见荧光染料；

由此可见，由于复合阻水材料配组的不同对铠装层的防水阻水性能产生了一定的影响，且实施例1配组所制备阻水电缆的铠装层阻水性能最优。