一种抗吸水的船用电缆复合绝缘结构及其制备方法与应用与流程

本发明实施例属于电缆，具体涉及一种抗吸水的船用电缆复合绝缘结构及其制备方法与应用。

背景技术：

1、船舶及海洋工程用电缆绝缘结构长期处于高湿度、高盐雾环境中，绝缘层的耐水性能是影响电缆绝缘结构使用寿命和运行可靠性的关键指标。

2、乙丙橡皮绝缘材料因其优异的电绝缘性能、耐热性、柔韧性和耐老化性能，被广泛应用于船用电缆绝缘结构领域。然而，乙丙橡胶分子结构中含有极性基团，具有一定的亲水性。在加速吸水试验中，水分子通过表面吸附、体相扩散，最终抵达绝缘层内表面（导体与绝缘层界面），由于水的介电常数远高于乙丙橡胶，导致电缆绝缘结构电容值显著增大。常规乙丙橡皮绝缘电缆绝缘结构在14天加速吸水试验中电容变化率往往超过ieee 1580标准限值，无法满足标准要求。

3、为解决乙丙橡皮绝缘耐水性能较差的问题，现有技术主要有两种思路：一是对乙丙橡胶进行配方改性，即添加疏水性填料或改善交联体系，但研发难度高且成本大；二是改用交联聚乙烯绝缘，其吸水率极低，但材料硬度高、柔韧性差，在船舶电缆绝缘结构频繁弯曲的工况下易因机械应力开裂。因此，亟需一种既能满足ieee 1580抗吸水要求，又能保持船用电缆柔韧性的新型船用电缆复合绝缘结构。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种抗吸水的船用电缆复合绝缘结构及其制备方法与应用，解决现有船用电缆复合绝缘结构难以同时满足ieee 1580标准抗吸水性能要求和船舶环境对柔韧性需求的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、第一方面，本发明实施例公开了一种抗吸水的船用电缆复合绝缘结构，其由内向外依次包括：导体、内绝缘层和外绝缘层；其中，内绝缘层的材料包括交联聚乙烯，均匀包覆于导体外部；外绝缘层的材料包括乙丙橡皮绝缘材料，均匀包覆于内绝缘层外部；内绝缘层的厚度为0.15～0.25 mm。

4、进一步地，交联聚乙烯为二步法硅烷交联聚乙烯、一步法硅烷交联聚乙烯或辐照交联聚乙烯。

5、第二方面，本发明实施例公开了第一方面的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构的制备方法，包括以下步骤：

6、s1：将交联聚乙烯挤包于导体表面上，进行水煮交联，得到交联聚乙烯内绝缘层；

7、s2：将乙丙橡皮绝缘材料均匀挤包于s1中得到的交联聚乙烯内绝缘层表面上，即得。

8、第三方面，本发明实施例公开了第一方面中的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构在海洋船舶电缆敷设中的应用。

9、本发明的有益效果：

10、本发明在导体与乙丙橡皮外绝缘层之间增设一层厚度为0.15~0.25 mm的交联聚乙烯内绝缘层。交联聚乙烯内绝缘层吸水率极低、分子结构致密，能够在水分子穿过乙丙橡皮本体到达其内表面时形成一道疏水屏障，阻止水分继续向导体-绝缘界面迁移，从而抑制界面附近介电常数的上升，显著降低绝缘加速吸水试验中的电容变化率。经测试，本发明电缆浸泡1~14天电容增加率最低仅为2.6%、7~14天电容增加率最低仅为1.3%，完全满足ieee1580标准要求。

11、本发明先挤塑交联聚乙烯薄层并使其交联定型，再在高温下挤包乙丙橡皮绝缘材料，高温熔融态的乙丙橡皮绝缘材料能够充分浸润交联聚乙烯表面，冷却后两者之间形成紧密结合、无游离空隙的复合界面，从根本上消除了水分积聚的场所。

12、本发明交联聚乙烯内绝缘层的厚度仅为0.15~0.25 mm，在形成有效疏水屏障的前提下，几乎不增加电缆复合绝缘结构的弯曲刚度，避免了因增加过多功能层导致电缆复合绝缘结构过硬、难以敷设的问题。该厚度范围能够在形成有效疏水屏障的同时，最大限度地保持电缆复合绝缘结构的柔韧性和热机械可靠性，避免了纯交联聚乙烯绝缘因硬度高、柔韧性差而在船舶电缆复合绝缘结构频繁弯曲工况下易开裂的缺陷。

1.一种抗吸水的船用电缆复合绝缘结构，其特征在于，其由内向外依次包括：导体、内绝缘层和外绝缘层；其中，所述内绝缘层的材料包括交联聚乙烯，均匀包覆于所述导体外部；所述外绝缘层的材料包括乙丙橡皮绝缘材料，均匀包覆于所述内绝缘层外部；

2.根据权利要求1所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构，其特征在于，所述交联聚乙烯为二步法硅烷交联聚乙烯、一步法硅烷交联聚乙烯或辐照交联聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构，其特征在于，所述导体为镀锡软铜导体、铝合金导体、铜包铝合金导体、铅-锡合金镀层导体、镀银或镀镍铜导体、不镀锡的软铜导体或锡铈合金镀层导体中的一种或多种的组合。

4.权利要求1~3任一项所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，s1中，所述导体与所述交联聚乙烯内绝缘层之间设有聚酯带层。

6. 根据权利要求4所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构的制备方法，其特征在于，s1中，所述挤包的速度为5~20 m/min，所述挤包的温度为180-200℃。

7. 根据权利要求4所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构的制备方法，其特征在于，s1中，所述水煮交联的温度为80~100℃，所述水煮交联的时间为20~40 min。

8. 根据权利要求4所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构的制备方法，其特征在于，s2中，所述挤包的速度为2~10 m/min，所述挤包的温度为70~90℃。

9.权利要求1~3所述的抗吸水的船用电缆复合绝缘结构在海洋船舶电缆敷设中的应用。