柔性耐高温防火电缆及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性耐高温防火电缆及其制备方法，要解决的技术问题是提高防火电缆的防火性能，降低成本。本发明专利技术的缆芯外包覆有防火隔热的复合凝胶层，复合凝胶层外包覆有金属护套层。本发明专利技术的方法，包括以下步骤：制备电缆的缆芯和纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶，老化、干燥处理，包覆防火隔热的复合凝胶层，固化处理，包覆金属护套层。本发明专利技术与现有技术相比，纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层具有极低的导热系数，隔热性能优异，同时使电缆具有极其优异的弯曲性能，退火铜波纹管作为第一道防火屏障，在保障电缆内部组件不受外界机械因素损伤的同时，保障了电缆的弯曲性能，材料成本大大降低，使电缆的生产、运输、安装更加方便。

【技术实现步骤摘要】
柔性耐高温防火电缆及其制备方法
本专利技术涉及一种电缆及其制备方法，特别是一种柔性电缆及其制备方法。
技术介绍
现有技术的防火电缆主要为矿物绝缘电缆(MineralInsulatedCable)，简称MI电缆，按结构可以分为刚性和柔性两种。19世纪末，瑞士工程师ArnoldFrancoisBorel提出刚性矿物绝缘电缆的设想，20世纪三、四十年代投入生产后得到快速发展。上世纪六十年代，我国开始引进和吸收转化刚性矿物绝缘电缆的技术，并逐渐将产品推向应用。由于采用氧化镁作为矿物绝缘材料，刚性矿物绝缘电缆在实际生产和应用中存在有很多不足：受制于极其复杂的制备工艺，多芯的刚性矿物绝缘电缆截面面积只能达到35mm2，且刚性矿物绝缘电缆不能制成较长长度，最大长度仅为几百米，各制造长度之间形成大量的接头，接头处极易吸潮，降低绝缘电阻，大大降低了应用时的可靠性。上世纪七十年代，瑞士斯图特电缆公司研制了柔性矿物绝缘防火电缆。近年来，柔性矿物绝缘防火电缆所占应用份额持续增大，其主要是采用以玻璃纤维带为载体的云母带绕包进行绝缘，并采用轧纹铜管做外护套。在发生火灾后，柔性结构中的云母易脱落，失去防火的作用，而且这种电缆的材料成本和制造成本都很高。近年来，出现了以隔氧结壳材料挤包或绕包的防火电缆产品。此类产品中，采用挤包形式的防火电缆，隔氧材料作为填充材料置于护套内，该填充材料需要保证一定的量，通常填充后护套的外径须比常规增大4～5mm，不仅增加了材料和工艺成本，更增加了后续工艺的难度。采用绕包形式的防火电缆，实际是以隔氧结壳材料通过粘接剂涂覆在绕包载体上，在发生火灾后，隔氧结壳材料同样易脱落，因此其防火性能并不理想。因此，现有技术的防火电缆成本高昂、制造工艺复杂、安装敷设不便，随着经济社会发展，如何在降低防火电缆产品全周期成本的同时，提高电缆产品的防火性能，意义重大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种柔性耐高温防火电缆及其制备方法，要解决的技术问题是提高防火电缆的防火性能，降低成本。本专利技术采用以下技术方案：一种柔性耐高温防火电缆，由单根或多根绝缘线芯绞合制得电缆的缆芯，所述缆芯外包覆有防火隔热的复合凝胶层，复合凝胶层外包覆有金属护套层。本专利技术的复合凝胶层为纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层，纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层由硅酸锆溶胶和纳米氧化锆纤维按重量份100：12～18组成，硅酸锆溶胶中，Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5，纳米氧化锆纤维长度为52～120nm、直径为15～39nm。本专利技术的纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的纳米孔被分割成三维连续网状，以纳米氧化锆纤维为骨架，纳米孔的孔隙率为91.8～92.5％，纳米孔的平均孔径51～59nm。本专利技术的纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的密度为0.52～0.88g/cm3，在室温下的等效热导率为0.058～0.069W/m·k，在1300℃时的热导率为0.082～0.099W/m·k。本专利技术的金属护套层为退火铜波纹管。一种柔性耐高温防火电缆的制备方法，包括以下步骤：一、制备电缆的缆芯采用铝合金，经过熔炼、连铸连轧、拉丝和退火制得导体，挤包绝缘层后绞合成缆，得到缆芯；二、制备纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶在20℃下，将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水混合均匀后，再加入盐酸、水和乙醇，使得混合液的pH值为2，最后加入2mol/L的氧氯化锆溶液和氟化钠，得到硅酸锆溶胶，硅酸锆溶胶中Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5；按硅酸锆溶胶与纳米氧化锆纤维重量比100：12～18，在硅酸锆溶胶中，加入长度为52～120nm、直径为15～39nm的纳米氧化锆纤维，在45℃的温度下，以两相频率为50Hz，两相电流为10A，电磁搅拌30分钟，加入0.5mol/L的氨水和0.5mol/L的乙醇，使得pH值为5，得到纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶；三、老化处理将纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶在25℃下静置2～3小时后，在55℃的烘箱内，老化处理24小时，每隔8小时用无水乙醇置换溶液一次，得到老化后的纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶；四、干燥处理将老化后的纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶浸入储存有乙醇的超临界干燥器，然后将超临界干燥器内的温度降至2～5℃，通入液态CO2进行溶剂置换，使得纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶的含水量不大于30％；五、包覆防火隔热的复合凝胶层将纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶挤包在缆芯上，挤出温度为70～80℃，得到包覆有纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的缆芯；六、固化处理凝胶层增压固化处理，分为两段：第一段温度为95～110℃，压力为8～12Mpa，时间为15～25分钟，第二段温度为125～150℃，压力为15～20MPa，时间为30～45分钟，自然降温至20℃，制得挤包有纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的缆芯；七、包覆金属护套层在挤包有纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的缆芯最外层包覆退火铜波纹管，得到柔性耐高温防火电缆。本专利技术与现有技术相比，纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层具有极低的导热系数，作为防火隔热层，隔热性能优异，同时使电缆具有极其优异的弯曲性能，最外层包覆退火铜波纹管作为第一道防火屏障，在保障电缆内部组件不受外界机械因素损伤的同时，退火铜材料和波纹形状保障了电缆的弯曲性能，结构简单，材料成本大大降低，电缆的防火性能显著提高，重量大幅降低，极大地改善弯曲性能，使电缆的生产、运输、安装更加方便。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的柔性耐高温防火电缆，由单根或多根绝缘线芯绞合制得电缆的缆芯1，缆芯1外包覆有防火隔热的复合凝胶层2，复合凝胶层2外包覆有金属护套层3。复合凝胶层2为纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层，金属护套层3为退火铜波纹管。纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层由硅酸锆溶胶和纳米氧化锆纤维按重量份100：12～18组成。硅酸锆溶胶中Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5。纳米氧化锆纤维长度为52～120nm、直径为15～39nm。纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的纳米孔被分割成三维连续网状，以纳米氧化锆纤维为骨架，孔隙率为91.8～92.5％，纳米孔的平均孔径51～59nm，密度为0.52～0.88g/cm3，在室温下的等效热导率为0.058～0.069W/m·k，在1300℃时的热导率为0.082～0.099W/m·k。本专利技术的柔性耐高温防火电缆的制备方法，包括以下步骤：一、制备电缆的缆芯缆芯的导体材料采用现有技术的铝合金，按现有技术经过熔炼、连铸连轧、拉丝和退火制得导体，挤包绝缘层后绞合成缆，得到缆芯。二、制备纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶在20℃下，将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水混合，搅拌均匀后，再加入盐酸、水和乙醇，使得混合液的pH值为2，最后加入2mol/L的氧氯化锆溶液和氟化钠，得到硅酸锆溶胶，硅酸锆溶胶中Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5。按硅酸锆溶胶与纳米氧化锆纤维重量份100：12～18的比例，在硅酸锆溶胶中，加入长度为52～120nm、直径为15～39n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性耐高温防火电缆，由单根或多根绝缘线芯绞合制得电缆的缆芯(1)，其特征在于：所述缆芯(1)外包覆有防火隔热的复合凝胶层(2)，复合凝胶层(2)外包覆有金属护套层(3)。

【技术特征摘要】
2017.02.15 CN 20171008079401.一种柔性耐高温防火电缆，由单根或多根绝缘线芯绞合制得电缆的缆芯(1)，其特征在于：所述缆芯(1)外包覆有防火隔热的复合凝胶层(2)，复合凝胶层(2)外包覆有金属护套层(3)。2.根据权利要求1所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述复合凝胶层(2)为纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层，纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层由硅酸锆溶胶和纳米氧化锆纤维按重量份100：12～18组成，硅酸锆溶胶中，Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5，纳米氧化锆纤维长度为52～120nm、直径为15～39nm。3.根据权利要求2所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的纳米孔被分割成三维连续网状，以纳米氧化锆纤维为骨架，纳米孔的孔隙率为91.8～92.5％，纳米孔的平均孔径51～59nm。4.根据权利要求3所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的密度为0.52～0.88g/cm3，在室温下的等效热导率为0.058～0.069W/m·k，在1300℃时的热导率为0.082～0.099W/m·k。5.根据权利要求4所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述金属护套层(3)为退火铜波纹管。6.一种柔性耐高温防火电缆的制备方法，包括以下步骤：一、制备电缆的缆芯采用铝合金，经过熔炼、连铸连轧、拉丝和退火制得导体，挤包绝缘层后绞合成缆，得到缆芯；二、制备纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶在20℃下，将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水混合均匀后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉滨，沈玉龙，王柏松，耿苏梅，曲国辉，
申请(专利权)人：云南滇缆实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南,53