用于電纜接合的非異氰酸酯密封劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于電纜接合的非異氰酸酯密封劑和一種接合電纜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)接合電纜時(shí)，有必要維修接頭周圍的電絕緣體。實(shí)現(xiàn)此的一種常用方式為在接 頭周圍模制可固化有機(jī)樹(shù)脂。模制樹(shù)脂在接頭周圍形成護(hù)套且粘合到電纜的聚合電絕緣 體。此形成連續(xù)密封件，其不僅提供電絕緣，而且保護(hù)免受濕氣和液體（如水）的侵入。
[0003] 可固化有機(jī)樹(shù)脂需要滿足若干標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)固化時(shí)，其必須很好地粘附到電纜絕緣體。 固化樹(shù)脂與電纜絕緣體之間的粘合需要對(duì)液體和濕氣不可滲透且具有良好水解穩(wěn)定性。粘 合需要持久，因?yàn)榻雍想娎|在不易于接近進(jìn)行維修的地點(diǎn)可能持續(xù)多年處于操作狀態(tài)。固 化樹(shù)脂也必須為良好電絕緣體，在室溫下在1kHz下具有例如5或更小的介電常數(shù)。固化樹(shù) 脂必須對(duì)由穿過(guò)電纜的電流產(chǎn)生的電場(chǎng)存在下的擊穿具抗性。
[0004] 加工特征對(duì)于可固化有機(jī)樹(shù)脂也是重要屬性。電纜編接在現(xiàn)場(chǎng)，即在電纜的使用 點(diǎn)頻繁地進(jìn)行。另外，進(jìn)行特定編接所需的有機(jī)樹(shù)脂的量有時(shí)相當(dāng)小，約一千克或更小，而 在一些情況下，這些量可能相當(dāng)大，體積高達(dá)30升或更大。這些考慮因素表明可固化聚合 物系統(tǒng)能夠使用簡(jiǎn)單方法應(yīng)用。復(fù)雜的聚合物加工設(shè)備通常在這些現(xiàn)場(chǎng)地點(diǎn)不可用，且在 任何情況下通常并非極好地適于管理此類小體積材料。歸因于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的另一考慮因素為 加熱設(shè)備通常不可用。這意味著可固化有機(jī)樹(shù)脂必須能夠在不施加加熱的情況下對(duì)于應(yīng)用 在環(huán)境溫度下涂覆和固化。
[0005] 用于這些電纜接合應(yīng)用中的可固化有機(jī)樹(shù)脂系統(tǒng)通常包括兩種液體組分，其經(jīng)混 合、涂覆到電纜接頭且隨后固化以在接頭周圍形成護(hù)套。液體組分應(yīng)為低到中等粘度，因此 其可以容易地混合和涂覆。混合組分需要具有幾分鐘或更長(zhǎng)的適用期以允許完成將混合物 混合和涂覆到接頭上的時(shí)間。在將反應(yīng)混合物涂覆到接頭之后，其應(yīng)適當(dāng)快速地固化以形 成強(qiáng)有力地粘合到電纜絕緣體的聚合物。
[0006] 到目前為止，雙組分聚氨基甲酸酯和雙組分環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)主要用于此應(yīng)用。聚氨 基甲酸酯系統(tǒng)極令人滿意地起作用，但如果聚異氰酸酯化合物未恰當(dāng)?shù)靥幚恚敲创嬖跐?在的工人接觸問(wèn)題。另外，聚異氰酸酯可以與水反應(yīng)以產(chǎn)生二氧化碳，其可能導(dǎo)致起泡。
[0007] 環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng)受兩個(gè)主要問(wèn)題困擾。第一，其傾向于太剛性和脆性而不能完全令 人滿意。第二個(gè)問(wèn)題為固化反應(yīng)傾向于高度放熱。反應(yīng)的熱量造成較大溫度增加。在許多 情況下，溫度增加足以損害電纜，且尤其是聚合絕緣體。所述損害導(dǎo)致絕緣體的缺陷。
[0008] 因此，所希望的是提供一種用于接合電纜的不含異氰酸酯的可固化樹(shù)脂系統(tǒng)，其 具有良好適用期，其在不施加熱量的情況下在室溫下固化，其并不高度放熱，且其固化以形 成具有低介電常數(shù)的聚合物，阻止在電場(chǎng)存在下的擊穿，且其與用于電纜中的聚合絕緣體 形成良好粘合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明在一個(gè)方面為一種制造電纜接頭的方法，其包含以下步驟：
[0010] a)將具有聚合絕緣體的第一電纜的第一裸導(dǎo)體末端接合到具有聚合絕緣體的第 二電纜的第二裸導(dǎo)體末端以產(chǎn)生導(dǎo)體接頭，和
[0011] b)將可固化反應(yīng)混合物涂覆于導(dǎo)體接頭上方并且與第一電纜和第二電纜的聚合 絕緣體接觸，和
[0012] c)固化可固化反應(yīng)混合物以在導(dǎo)體接頭上方形成聚合絕緣護(hù)套并且粘合到第一 和第二電纜中的每一者的聚合絕緣體；
[0013] 其中可固化反應(yīng)混合物含有1)至少一種具有平均至少兩個(gè)含有能夠與硫醇基反 應(yīng)的脂族碳-碳雙鍵的基團(tuán)的多烯化合物，其中此類脂肪族碳-碳雙鍵中的至少一者通過(guò) 具有至少1000原子質(zhì)量單位的分子量的脂族間隔基團(tuán)與所述脂族碳-碳雙鍵中的每一者 分離，2)每100重量份組分1) 10到150重量份的至少一種具有每分子平均至少1. 5個(gè)環(huán)氧 基團(tuán)和至多1000的環(huán)氧當(dāng)量的環(huán)氧樹(shù)脂，3)至少一種具有至少兩個(gè)硫醇基團(tuán)的固化劑，和 4)至少一種堿性催化劑。
[0014] 本發(fā)明提供一種用于電纜接合的可易于加工的熱固性、彈性體接合組合物。接合 組合物不需要存在異氰酸酯化合物。組合物具有有用的低粘度。其可以在室溫或甚至略微 較低溫度下自發(fā)地固化并且因此可以在不施加熱量的情況下使用。經(jīng)固化組合物形成強(qiáng)力 彈性體護(hù)套，其強(qiáng)有力地粘合到聚合電纜絕緣體并且展現(xiàn)有用的電特性和對(duì)氣體和液體的 低滲透性。
[0015] 待根據(jù)本發(fā)明接合的電纜包括一或多個(gè)導(dǎo)體（導(dǎo)線）和導(dǎo)體周圍的聚合電絕緣 體。通常，導(dǎo)體單獨(dú)絕緣，并且在多導(dǎo)線電纜的情況下，單獨(dú)絕緣的導(dǎo)線包覆在另一聚合絕 緣體中。聚合絕緣體可以例如為氯丁橡膠、聚乙烯、乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、氯磺化聚乙 烯、另一種類型的聚烯烴、聚氯乙烯、丁腈橡膠（如丙烯腈的聚合物或共聚物）、二烯橡膠 (如丁二烯的聚合物或共聚物）、聚氨基甲酸酯等。導(dǎo)體通常為金屬，如銅、鋁和鋼。導(dǎo)體 尺寸范圍可以例如為AWG(美國(guó)線規(guī)（American Wire Gauge))40(約0.0799mm直徑）到 4/0 (約 11. 684mm 直徑）
[0016] 電纜接頭通過(guò)將第一電纜的裸（即未絕緣）導(dǎo)體末端接合到第二電纜的裸導(dǎo)體末 端以產(chǎn)生導(dǎo)體接頭制得。如果多導(dǎo)線電纜待接合，那么每一電纜的每一導(dǎo)體以類似方式接 合。類似地，如果兩根以上電纜待接合，那么所有電纜的導(dǎo)體視特定布線方案的需要接合， 包括必要時(shí)在個(gè)別接頭上方涂覆絕緣膠帶或其它絕緣體。隨后將可固化反應(yīng)混合物涂覆于 導(dǎo)體接頭上方并且與第一電纜和第二電纜的聚合絕緣體接觸。固化可固化反應(yīng)混合物以在 導(dǎo)體接頭上方形成聚合絕緣護(hù)套并且粘合到第一和第二電纜中的每一者的聚合絕緣體。
[0017] 通常方便的是在模具中進(jìn)行涂覆和固化步驟，所述模具意指將反應(yīng)混合物保持在 適當(dāng)?shù)奈恢弥钡狡涔袒娜魏窝b置。模具可以具有被調(diào)適成用于在電纜導(dǎo)體接頭上方適配 的單片式或兩片式類型。典型的模具在其末端處經(jīng)設(shè)計(jì)以在模具閉合時(shí)在電纜周圍緊密地 適配?；蛘撸ɑ蛄硗猓?，模具末端可以使用條帶或其它構(gòu)件阻斷以防止反應(yīng)混合物在固化 之前滲出。此類模具通常具有形成環(huán)繞電纜接頭的儲(chǔ)集器的較大橫截面中心區(qū)，且具有將 可固化反應(yīng)混合物引入到儲(chǔ)集器中的開(kāi)口。此類模具的實(shí)例為3M聯(lián)合王國(guó)公共有限公司 (3M United Kingdom PLC)以其Scotchcast?柔性電力電纜接合成套裝置（Flexible Power Cable Jointing Kits)82-F和82-BF系列銷售的模具。在某些實(shí)施例中，模具安置在電纜 接頭上方且可固化反應(yīng)混合物傾入模具中且在其中固化。
[0018] 可固化反應(yīng)混合物含有多烯化合物、環(huán)氧樹(shù)脂、含有硫醇基的固化劑和至少一種 堿性催化劑。
[0019] 多烯化合物具有至少兩個(gè)能夠參與硫醇-烯加成反應(yīng)的脂族碳-碳雙鍵（"烯 基"）。這些烯基中的至少一者通過(guò)具有至少1000原子質(zhì)量單位的分子量的柔性脂族間隔 基團(tuán)與其它烯基中的每一者間隔開(kāi)。優(yōu)選的是這些烯基中的每一者通過(guò)此類柔性脂族間隔 基團(tuán)與其它烯基中的每一者間隔開(kāi)。烯基優(yōu)選地為端基，即在分子鏈末端處。
[0020] 多烯優(yōu)選地具有不超過(guò)8個(gè)，更優(yōu)選地不超過(guò)6個(gè)，更優(yōu)選地不超過(guò)4個(gè)烯基。
[0021] 烯基為脂族或較不優(yōu)選地，脂環(huán)族碳-碳雙鍵，其中氫原子結(jié)合到碳原子中的至 少一者。碳-碳雙鍵可以采取以下形式：
[0022] -RC = CR，R"
[0023] 其中R、V和R"獨(dú)立地是氫或有機(jī)取代基，所述有機(jī)取代基可以經(jīng)取代，限制條 件為R、R'和R"中的至少一者為氫原子。R、R'和R"中的任一者可以例如為具有至多12 個(gè)、優(yōu)選地至多4個(gè)且更優(yōu)選地至多3個(gè)碳原子的烷基或經(jīng)取代烷基。R優(yōu)選地為氫或甲 基。優(yōu)選的是R'和R"各自為氫，并且更優(yōu)選的是R、R'和R"全部為氫。
[0024] 在一些實(shí)施例中，烯基以末端a，0-不飽和羧酸酯基，如丙烯酸酯（-O-C(O)-CH =CH 2)基或甲基丙烯酸酯（-o-c(o)-c(ch3) = CH2)基形式提供。在一些實(shí)施例中，烯基為 末端乙烯基（-ch=ch2)。乙烯基可以是乙烯基芳基，其中乙烯基直接鍵結(jié)到芳環(huán)（如苯 環(huán)）的環(huán)碳。在一些實(shí)施例中，烯基為末端烯丙基（-CH 2-CH = CH2)