【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输配电线路器材，具体为一种防火阻燃电缆及其制备方法。
技术介绍
1、目前的阻燃电线电缆只具有高温阻燃的功能，并不能防火，一般只是在导体或绝缘层外缠绕云母包带，当这种电缆处于高温环境中时，虽然云母包带不受高温影响，但云母包带内的导电导体却因高温熔断而导致线路的中断，绝缘层也会融化甚至起火燃烧；另外云母包带在电线电缆架设过程中易受到拖拽，产生机械性损伤，从而无法起到防火和绝缘的作用。
2、现有防火电缆或结构复杂、或成本高昂、或制造工艺复杂，且对安装敷设的要求极高，而其防火性能并不理想。如何在降低材料和生产成本的同时，简化工艺，提高电缆防火性能，意义重大。有机膨润土具有许多优异的性能，譬如热稳定性好、残炭量高、储量大、生产成本低等。然而，膨润土因为自身结构的原因，片层间距小，容易在聚合物基体团聚。另外，膨润土阻燃效果一般，无法满足防火材料的需求。但膨润土层间存在大量可交换的阳离子，这为改性提供了必要条件，将改性后的有机膨润土与三水合氧化铝混合制备气凝胶层作为防火阻燃层，以此为思路，本专利技术提供了一种防火阻燃电缆及其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种防火阻燃电缆及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种防火阻燃电缆，所述电缆从内至外依次为绝缘缆芯、改性气凝胶层、不锈钢层、外护套层。
3、进一步的，所述改性气凝胶层为有机复合膨润土与三水合氧化铝混合制备而成。
4、进一步的，所述有机复合膨润土为膨润土超声处理后，与橡胶、丙烯酸反应生成有机磷系阻燃物与聚丙烯酸，再通过加热积聚而成。
5、进一步的，一种防火阻燃电缆的制备方法，包括以下制备步骤：
6、(1)将有机季铵盐插层的膨润土与去离子水按质量比为1:1000-5000混合，在频率为20khz-120khz、功率100w-1200w的超声波下振荡10-20min，取固体，在50℃干燥2h；将高速混合机升温至180-200℃，恒温5-15min，投入干燥后的6-10份膨润土和2份丁基橡胶，600r/min速度搅拌15-25min，继续搅拌并降温至110-120℃，投入1-5份丙烯酸继续搅拌5-15min，随后投入0.05-0.25份苯基二氯化磷、0.08-0.2份过硫酸铵，继续搅拌20min，然后进行水蒸气蒸煮，蒸煮温度为80-100℃，蒸煮时间为4-6h，蒸煮完成后，装入玻璃杯，放置到马弗炉加热膛内，加热温度为105℃，加热时间为1-15d；加热完冷却至室温，制备出有机复合膨润土；
7、(2)将交联度为5-15％的聚苯乙烯置于无水乙醇中浸泡24-48h，取出并在室温下自然风干6h，将风干后的聚苯乙烯和钛酸四丁酯置于二氯甲烷和四氯化碳的混合溶液中，加热至50℃，以200-300r/min速度搅拌12-15h，然后降低温度至室温，得到气凝胶前体；
8、(3)采用挤出机将气凝胶前体挤包在绝缘缆芯上，挤出温度为55-65℃，然后置于高压密闭设备中，加压至16mpa并升温至40-60℃，并保持温度8-10h，完成后降压降温至常压常温，得到聚苯乙烯气凝胶层电缆；将三水合氧化铝、有机复合膨润土、聚多巴胺、乙烯基三乙氧基硅烷以及苯甲醇均匀混合，然后加入5mm玛瑙球作为球磨介质，球料比为10:1，将球磨罐放入球磨机上以550r/min的转速分别球磨15-75min得填料剂；将填料剂均匀喷涂在聚苯乙烯气凝胶层电缆表面，再置于30-40℃的密闭环境中保持3-5h，之后升温至70-80℃保持2-3h，最后升温至100-120℃保持30-60min，即得到改性气凝胶层电缆；
9、(4)采用不锈钢带对包有改性气凝胶的缆芯进行在线包覆、焊接，焊接后的不锈钢管经过轧纹处理；在不锈钢层外包裹一层护套层，其原料包括以下重量份组分：氯磺化聚乙烯40-50份、氯化聚乙烯15-25份、eva8-16份、无卤低烟阻燃聚烯烃20-30份、乙烯基三乙氧基硅烷1-2份、硅烷偶联剂kh5501-2份。
10、进一步的，所述步骤(1)中有机膨润土大小为20-200目。
11、进一步的，所述步骤(2)中风干的低交联度聚苯乙烯、钛酸四丁酯、二氯甲烷、四氯化碳的重量比为10-16:1:20:50。
12、进一步的，所述步骤(3)中三水合氧化铝、有机复合膨润土、聚多巴胺、乙烯基三乙氧基硅烷以及苯甲醇的质量份数分别为10-20份、5-13份、5-11份、2-4份以及15-35份。
13、进一步的，所述步骤(3)中填料剂与聚苯乙烯气凝胶的重量比为0.5-1:1。
14、进一步的，所述步骤(4)中所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550。
15、进一步的，所述步骤(4)所述不锈钢护套由厚度为0.1-0.2mm、抗拉强度520-595mpa、伸长率为42％-48％的不锈钢带焊接、轧纹制得；焊接时，采用体积比为1:2的氦气与氩气的混合气体进行保护；所制得电缆最小弯曲半径为所述电缆直径的7-15倍。
16、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：
17、本专利技术以有机复合膨润土与无机三水合氧化铝混合制备气凝胶层包裹电缆，以实现防火、阻燃的效果。
18、首先，将有机膨润土经过超声辐射，在高频机械波的作用下产生层间剥离结构，然后将橡胶插入膨润土的层间结构，形成纳米分散结构的复合材料，在复合材料的间隙中穿插丙烯酸，使复合材料被丙烯酸所浸润形成松散的三维网络结构；再混合加入苯基二氯化磷后，对膨润土进行高温水蒸气蒸煮，在蒸煮过程中部分丙烯酸与苯基二氯化磷反应生成有机磷系阻燃化合物，多余的丙烯酸单体则原位加成聚合得到聚丙烯酸，锁住有机磷系阻燃化合物，使其牢牢附着在膨润土的三维结构中，捕捉硅橡胶燃烧时裂解产生的自由基，使燃烧反应被抑制和延缓；再通过加热作用干燥膨润土的同时使得膨润土的晶面间距减小，且自身生成了硅氧化物，胶结了其余矿物成分，使得膨润土发生缩合积聚行为，复合膨润土的结构趋于紧致，减少空气接触面从而达到阻燃防火的效果；
19、其次，将处理过后的复合膨润土与三水合氧化铝混合，作为填料制备阻燃防火气凝胶层，当气凝胶层温度过高时，三水合氧化铝会吸热脱水，减缓气凝胶层温度上升的速率从而达到阻燃的效果，除此以外放出的水分会被周围的复合膨润土所吸收，吸收胀大的膨润土因其体积的变化包覆延伸，炭化阻绝了可燃部分与助燃气体的接触，与三水合氧化铝协同作用机理更进一步地达成阻燃效果。
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1.一种防火阻燃电缆，其特征在于，所述电缆从内至外依次为绝缘缆芯、改性气凝胶层、不锈钢层、外护套层。
2.根据权利要求1所述的一种防火阻燃电缆，其特征在于，所述改性气凝胶层为有机复合膨润土与三水合氧化铝混合制备而成。
3.根据权利要求2所述的一种防火阻燃电缆，其特征在于，所述有机复合膨润土为膨润土超声处理后，与橡胶、丙烯酸反应生成有机磷系阻燃物与聚丙烯酸，再通过加热积聚而成。
4.一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
5.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机膨润土大小为20-200目。
6.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中风干的低交联度聚苯乙烯、钛酸四丁酯、二氯甲烷、四氯化碳的重量比为10-16:1:20:50。
7.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中三水合氧化铝、有机复合膨润土、聚多巴胺、乙烯基三乙氧基硅烷以及苯甲醇的质量份数分别为10-20份、5-13份、
8.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中填料剂与聚苯乙烯气凝胶的重量比为0.5-1:1。
9.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
10.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)所述不锈钢护套由厚度为0.1-0.2mm、抗拉强度520-595MPa、伸长率为42％-48％的不锈钢带焊接、轧纹制得；焊接时，采用体积比为1:2的氦气与氩气的混合气体进行保护；所制得电缆最小弯曲半径为所述电缆直径的7-15倍。
...【技术特征摘要】
1.一种防火阻燃电缆，其特征在于，所述电缆从内至外依次为绝缘缆芯、改性气凝胶层、不锈钢层、外护套层。
2.根据权利要求1所述的一种防火阻燃电缆，其特征在于，所述改性气凝胶层为有机复合膨润土与三水合氧化铝混合制备而成。
3.根据权利要求2所述的一种防火阻燃电缆，其特征在于，所述有机复合膨润土为膨润土超声处理后，与橡胶、丙烯酸反应生成有机磷系阻燃物与聚丙烯酸，再通过加热积聚而成。
4.一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
5.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机膨润土大小为20-200目。
6.根据权利要求4所述的一种防火阻燃电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中风干的低交联度聚苯乙烯、钛酸四丁酯、二氯甲烷、四氯化碳的重量比为10-16:1:20:50。
7.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹有骏，
申请(专利权)人：苏州巴涛信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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