摘要：詳細(xì)闡述了水冷電纜護(hù)套管膠料的制備、性能測(cè)試，以及膠管的生產(chǎn)工藝和性能。結(jié)果表明，SBR/NR并用膠適用于水冷電纜護(hù)套管，通過(guò)適當(dāng)?shù)哪z料配方設(shè)計(jì)和膠管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水冷電纜護(hù)套管的耐臭氧性能佳，彎曲半徑小，爆破強(qiáng)度高，并具有優(yōu)異的耐高電壓擊穿性能、絕緣性能和低漏電性能。

　　關(guān)鍵詞：水冷電纜護(hù)套管;SBR/NR并用膠;擊穿電壓;絕緣性能;低漏電性能

　　水冷電纜俗稱(chēng)水電纜，是一種中空通水，用于大電流加熱設(shè)備的特種電纜，通常由電纜頭、導(dǎo)線(xiàn)、外護(hù)套管3部分組成，其中，外護(hù)套管可以使用纖維增強(qiáng)的橡膠軟管[1]。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，水冷電纜護(hù)套管的尺寸多有不同，典型的規(guī)格為1/2″，3/4″，1″，1-1/4″，1-1/2″，2″，2-1/2″，3″，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品內(nèi)徑約為12.5，19，25，31.5，38，51，63，76mm。對(duì)于小口徑的水冷電纜護(hù)套管，其纖維增強(qiáng)層為1層，對(duì)于大口徑的水冷電纜護(hù)套管，其纖維增強(qiáng)層可為2～3層，纖維增強(qiáng)層間使用的中膠層還需具有一定的粘合性[2]。

　　電纜論文范例：地下電纜的探地雷達(dá)圖像特征與識(shí)別技術(shù)

　　電纜的大電流運(yùn)作要求水冷電纜外護(hù)套管具有較高的擊穿電壓和絕緣性能。優(yōu)質(zhì)的水冷電纜護(hù)套管還需具有柔軟度高、彎曲半徑小、耐壓高、耐臭氧等特性，適宜在較小空間和較高壓工況長(zhǎng)時(shí)間彎曲使用。丁苯橡膠(SBR)具有優(yōu)異的電絕緣性，耐磨性、耐水性均較好，通過(guò)與天然橡膠(NR)并用及適當(dāng)?shù)呐浞皆O(shè)計(jì)，可得到絕緣性、耐臭氧性、耐老化性、粘著性、壓延性等綜合性能優(yōu)良的SBR/NR并用膠，適用于水冷電纜護(hù)套管的制備[3]。本工作制備了SBR/NR并用膠，并用于水冷電纜護(hù)套管的生產(chǎn)，制備的膠料和膠管性能優(yōu)異，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

　　1實(shí)驗(yàn)

　　1.1原材料

　　SBR，牌號(hào)1502，中國(guó)石油天然氣股份有限 公司吉林石化分公司;NR，印尼1#煙片膠;聚酯線(xiàn)繩，3300dtex，金華亞輪化纖有限公司;其他原材料均為市售橡膠工業(yè)常用原材料。

　　1.2基本配方

　　水冷電纜護(hù)套管的內(nèi)層膠和中間膠使用同一種淺色混煉膠，其基本配方(質(zhì)量份)：SBR，80;1#煙片膠，20;納矽利S20，60;沉淀法白炭黑，30;Si-69，3;環(huán)烷油，8;防老劑RD，2;防老劑4010NA，2;微晶蠟9108，3;氧化鋅，5;硬脂酸，1;硫黃，0.8;促進(jìn)劑TMTD，0.4;促進(jìn)劑DTDM，2;促進(jìn)劑CZ，1.5。外層膠為綠色，其基本配方(質(zhì)量份)：SBR，80;1#煙片膠，20;納矽利S20，55;鈦白粉，5;沉淀法白炭黑，30;Si-69，3;環(huán)烷油，8;防老劑RD，2;防老劑4010NA，2;微晶蠟9108，3;氧化鋅，5;硬脂酸，1;硫黃，0.8;促進(jìn)劑TMTD，0.4;促進(jìn)劑DTDM，2;促進(jìn)劑CZ，1.5;藍(lán)色染料，1.5;黃色染料，1.0。

　　1.3主要儀器與設(shè)備

　　XK-160型開(kāi)煉機(jī)，無(wú)錫雙象橡塑機(jī)械有限公司;AI-3000型拉力試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器(東莞)有限公司;XLB-D500×500型平板硫化機(jī)，浙江湖州東方機(jī)械有限公司;401A型熱空氣老化試驗(yàn)箱，上海市實(shí)驗(yàn)儀器廠(chǎng)有限公司;LX-A型橡膠硬度計(jì)，上海六中量?jī)x廠(chǎng);三輥壓延機(jī)和120L擠出機(jī)，呼和浩特橡膠機(jī)械廠(chǎng)。

　　1.4試樣制備

　　內(nèi)層膠和中間膠使用開(kāi)煉機(jī)混煉，混煉前用清洗膠將開(kāi)煉機(jī)清洗干凈。首先，對(duì)NR進(jìn)行塑煉，然后加入SBR并塑煉，薄通數(shù)次，包輥后在堆積膠上方加入氧化鋅、硬脂酸和防老劑，混煉2min后加入納矽利S20、沉淀法白炭黑、Si-69和環(huán)烷油，吃粉快完畢時(shí)加入硫化劑，再混煉1min，將輥距調(diào)至最小，打三角包6次，打卷排氣，下片，停放16h。外層膠的混煉與內(nèi)層膠類(lèi)似，加硫化劑的同時(shí)加入鈦白粉和染料。膠料在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為160℃×20min，硫化后放置16h，裁樣，進(jìn)行性能測(cè)試。

　　1.5性能測(cè)試

　　硬度按GB/T531-2008測(cè)試;拉伸性能按GB/T528-2009測(cè)試;耐老化性能按GB/T3512-2014測(cè)試;耐臭氧性能按GB/T24134-2009測(cè)試。橡膠軟管擊穿電壓按GB/T1408.1-2016測(cè)試;漏電性能按GB/T1408.2-2016測(cè)試;其他相關(guān)性能均按國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

　　2結(jié)果與討論

　　2.1膠料性能

　　本工作設(shè)計(jì)了SBR/NR并用膠配方，得到的內(nèi)層膠和外層膠的性能測(cè)試結(jié)果。膠料具有優(yōu)異的物理性能，其硬度滿(mǎn)足要求，拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率遠(yuǎn)超指標(biāo)要求。經(jīng)過(guò)100℃×72h熱空氣老化，內(nèi)、外層膠的硬度變化分別為8和9，拉伸強(qiáng)度變化率分別為-15.7%和-18.7%，拉斷伸長(zhǎng)率變化率分別為-35.2%和-37.3%，均在控制指標(biāo)范圍內(nèi)。

　　兩者耐臭氧性能佳，在50×10-8×40℃×伸長(zhǎng)20%條件下，168h均無(wú)龜裂。絕緣性能優(yōu)異，直流(DC)1kV下，電阻均大于4000MΩ�？梢钥闯�，本工作研制的SBR/NR并用膠內(nèi)、外層膠料適用于水冷電纜護(hù)套管的生產(chǎn)。

　　2.2水冷電纜護(hù)套管制備

　　本工作制備的水冷電纜護(hù)套管產(chǎn)品內(nèi)表面光滑，尺寸穩(wěn)定，便于電纜的穿入。設(shè)計(jì)的膠管生產(chǎn)工藝良好，滿(mǎn)足不同尺寸水冷電纜護(hù)套管的生產(chǎn)。

　　2.2.1內(nèi)層膠擠出采用帶芯生產(chǎn)工藝，根據(jù)膠管規(guī)格選用適當(dāng)尺寸的芯棒。橡膠軟管內(nèi)層膠擠出時(shí)，機(jī)頭溫度保持在75℃左右，根據(jù)芯棒規(guī)格以及膠料膨脹率選擇相應(yīng)的機(jī)頭口型及芯型，擠出時(shí)將芯棒同步穿入，調(diào)整擠出速度以使內(nèi)層膠的壁厚達(dá)到要求。

　　2.2.2編織不同尺寸的水冷電纜護(hù)套管內(nèi)、外徑不同，結(jié)構(gòu)也不相同。以規(guī)格2″的膠管為例，其編織結(jié)構(gòu)為雙層編織，每層以36錠、3股結(jié)構(gòu)或24錠、4股結(jié)構(gòu)進(jìn)行編織，編織線(xiàn)覆蓋率為50%～70%。兩層編織線(xiàn)之間使用中膠片或擠出中間膠，起到粘合、防滑的作用。

　　2.2.3外層膠擠出

　　在編織軟管外表面擠出綠色的外層膠，其擠出過(guò)程與內(nèi)層膠相似。外層膠擠出后，纏水布定型，使表面呈布紋狀。

　　2.2.4硫化

　　將帶芯的纏水布半成品放入硫化罐中硫化，硫化條件為150℃×90min;制品出罐后，自然冷卻，解布，脫芯，停放24h，使膠管的尺寸及性能達(dá)到穩(wěn)定。

　　2.3膠管性能

　　水冷電纜護(hù)套管的性能測(cè)試結(jié)果。膠管彎曲半徑小于6倍公稱(chēng)內(nèi)徑，滿(mǎn)足小空間彎曲使用的要求。橡膠層和編織層間粘合強(qiáng)度為2.3kN/m，爆破強(qiáng)度大于6.9MPa，滿(mǎn)足水冷電纜充水和大水流速的高壓狀態(tài)下使用需求，并可以在一定的高壓狀態(tài)穩(wěn)定使用。

　　膠管內(nèi)、外層膠料的耐臭氧性能仍達(dá)到50×10-8×40℃×伸長(zhǎng)20%條件下168h無(wú)龜裂，可長(zhǎng)時(shí)間使用。值得注意的是，其擊穿電壓大于100kV，DC1kV下，電阻大于4000MΩ，DC6kV下，漏電電流小于1μA，具有優(yōu)異的耐高電壓擊穿、絕緣和低漏電性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)指標(biāo)要求。本工作的水冷電纜護(hù)套管已成功用于電爐場(chǎng)合，相信該膠管同樣適用于其他電氣冷卻場(chǎng)合。

　　3結(jié)語(yǔ)

　　(1)通過(guò)適當(dāng)?shù)哪z料配方設(shè)計(jì)，SBR/NR并用膠具有優(yōu)良的絕緣、耐臭氧、便于壓延等特性，適用于水冷電纜護(hù)套管的生產(chǎn)。(2)設(shè)計(jì)的膠管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，根據(jù)規(guī)格的不同，選擇不同的編織結(jié)構(gòu)，以滿(mǎn)足膠管彎曲半徑、爆破等要求。(3)水冷電纜護(hù)套管彎曲半徑小，爆破壓力高，耐臭氧性能佳，并具有優(yōu)異的耐高電壓擊穿、絕緣和低漏電性能，適用于多種電氣冷卻場(chǎng)合，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]劉炳宇，鄭秀梅，李卉.礦熱電爐水冷電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2005，10：27-28.

　　[2]郭磊.便攜式消防滅火裝備用連接管路的研制[J].特種橡膠制品，2019，40(3)：36-37+41.

　　[3]王鶴荀，紀(jì)玉龍，李根，等.船用丁苯橡膠電纜絕緣層老化硬度分析[J].上海海事大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，34(4)：103-108.

　　作者：苗珍珍，鮑剛，張秀蛾