[发明专利]一种水下电缆固体填充材料、制备方法及应用

说明书

本发明属于填充材料技术领域，公开了一种水下电缆固体填充材料、制备方法及应用，以聚氨酯为主体材料，选用不同多元醇及异氰酸酯制作预聚体，选择不同种类扩链剂及配比进行硬度调整，添加不同品种及比例助剂；以聚氨酯为主体材料，分别与环氧树脂，硅胶接枝共聚或者并用，通过材料的分子结构调整满足材料耐温，低透水，强度及和材料的粘接要求；选用聚氨酯主体材料接枝或并用石油树脂，烷烃及选择不同稀释剂进行密度调节，满足拖曳线缆不同水深的悬浮要求；选用不同催化剂及调整催化剂配比，可调整材料的初始粘度和固化速度，满足客户不同工艺要求；材料储存期可达到5年，可根据产品的综合性能要求进行调整，易于返修。

技术领域

本发明属于填充材料技术领域，尤其涉及一种水下电缆固体填充材料、制备方法及应用。

背景技术

目前，海洋电缆包含拖曳线缆，岸基阵及海底电缆等不同种类。应用领域包含国防科技、石油勘探、风电等国家建设的重大领域。拖曳线列阵声纳也称拖曳阵声纳，它是将水听器镶嵌在电缆上进而形成线列阵，会频繁收放。应用于军工领域，主要应用是拖在潜艇尾后探测目标，功能是听测潜艇辐射噪音，进行远程监视，测向和识别，阵长约为数十至数百米，工作深度可变。具有基阵尺寸大，工作频率低，利于线谱检测，能远距离发现目标等优点；应用于石油勘探领域，是海洋勘探采集系统的重要组成部分，拖在勘探船尾后进行地震勘探，以人工方法激发地震波，在向地下传播时，遇有介质性质不同的岩层分界面，地震波将发生反射与折射，利用上述原理发现石油资源，阵长相对更长，规模更大。据介绍最长阵列几十到几百道，阵长达到几十公里。岸基阵水底电缆的一般结构和拖曳线缆接近，是以海岸为基地，布放在近岸水域或敏感水域，又称海岸声纳，是反潜预警系统的主要组成部分。用于海峡，基地，港口，航道和近岸水域对对方潜艇的活动进行远程警戒和监视，引导反潜兵力实施对潜攻击。海底电缆铺设在海底，用于电信传输。海底电缆分海底通信电缆和海底电力电缆。拖曳线缆和岸基阵常见的结构是是最表层为透明聚氨酯材料或者聚烯烃材料热塑而成的护套，内部包含声学换能器，电源线，及绞合而成的抗拉绳等等。中间缝隙填充不同介质实现声学，阻水等不同功能；现代的海底电缆使用光纤作为材料，采用绝缘和抗压的材料包裹。早期拖曳线缆和岸基阵是采用填充轻蜡油的方式起到透声和减震作用，海底电缆采用填充轻蜡油或者阻水布的方式进行密封。但海底条件比较复杂，如果海洋电缆在作业时出现外套破损，充油电缆会导致轻蜡油大量泄露，污染海洋环境，并且海水涌入电缆内，导致换能器，电源线及其它导体绝缘丧失，造成巨大经济损失。另外采用阻水布密封的海底电缆，最新要求在10MPa的压力下，十天时间透水层小于30米，阻水布不能满足要求。

近年来，国内外海洋仪器厂家如法国的sercel公司，美国iongeo公司，及美国的海得公司等公司陆续开发出固体胶缆，国内一些大型海洋军工企业和海洋地震勘探行业也陆续开发出固体胶缆。固体胶缆具有液体胶缆无法比拟的优势：故障率及损坏率相对较低，护套损坏还可以继续工作，不会造成器件损坏带来巨大经济损失，不会因为轻蜡油泄露污染环境。但目前各公司的固体胶缆仍存在各种缺陷和不足：

sercel公司制作物探用固体拖缆，是采用泡沫化固体材料来实现调节密度的功能。但泡沫材料不能保证透声性能，所以sercel公司采用固体泡沫封装与液体介质填充的的分段结构模式，在接收地震信号的传感器段仍采用轻蜡油封装，以保证透声性能。但这种结构因为泡沫材料非常坚硬，拖缆的盘曲半径很大，非常笨重，航行噪音相对较大，泡沫的承压能力有限，勘探深度受限，只能浅海使用，另外仍含有轻蜡油材料，不能完全避免对海洋环境的污染。

iongeo公司和海得公司采用液体橡胶成型技术填充拖缆的结构模式，固化前为液体，充分混合后采用高压泵注入电缆内，固化成型后成为固体填充材料。具备工艺简单，室温成型的优势。但上述公司采用的固体填充材料强度低，透水率高，只限于浅海使用，探测深度大约为十几米-五十米。一旦电缆护套破损，浅海较低水压仍可造成填充的凝胶成碎玻璃样的破坏，海水侵入，不能充分保证可靠性。