CN112331392A - 一种耐冲击耐氧化防水电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐冲击耐氧化防水电缆，所述电缆包括由外至内依次设置的护套层、泡沫陶瓷耐冲击层、防水层、填充层、若干个缆芯单元；所述缆芯单元由外至内依次设置耐氧化层、云母带绝缘层和导体；所述泡沫陶瓷耐冲击层为层状陶瓷材料‑磁性氢化碳纳米纤维，所述层状陶瓷材料‑磁性氢化碳纳米纤维由层状陶瓷材料和磁性氢化碳纳米纤维制成。本发明提供的耐冲击耐氧化防水电缆既具有陶瓷的特性，在高温下具有低密度、高弹性、高抗氧化性和耐腐蚀性，也具有金属的性能，能够起到高导电性和热传导性能，易加工，热冲击和损伤容限好，增强其断裂韧性、抗冲击性能，提高了抗氧化和耐腐蚀性能。

Description

一种耐冲击耐氧化防水电缆
技术领域
本发明涉及电缆领域，尤其涉及一种耐冲击耐氧化防水电缆。
背景技术
在日常生活和工作的环境中，电线电缆随处可见，不仅为我们提供照明和动力，在信息和数据传输领域也不可或缺，发挥着重要的作用。电缆以悬挂、拉伸等形式野外构架或大部分铺设在隧道、沟渠、电缆井、竖井、线槽内。电缆由于长时间工作，在检修或者遇到自然界的动物或其他飞行物体时会产生冲击，由于故障会产生电弧，长时间在阳光暴晒或阴暗潮湿及高温环境中，最外层的护套层容易氧化开裂，周围建筑、室内装饰都会有发生火灾的危险。电缆井、隧道、沟渠、竖井、线槽内的电缆由于空间狭小、封闭，一旦着火会迅速释放出电缆内部蓄积以及燃烧产生的热量，极易形成烟囱效应，火势顺着电缆蔓延，燃烧之整个电缆铺设区域，波及范围广，造成巨大的经济损失，威胁着人们的生命财产安全，造成环境污染。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种耐冲击耐氧化防水电缆，以解决上述背景技术中的电缆内部容易蓄积热量，得不到释放，电缆防水效果差，电缆耐氧化性能低、易开裂，以及电缆电磁信号和电流干扰屏蔽性能差，容易造成短路等电气危险，造成火灾的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐冲击耐氧化防水电缆，所述电缆包括由外至内依次设置的护套层、泡沫陶瓷耐冲击层、防水层、填充层、若干个缆芯单元；所述缆芯单元由外至内依次设置耐氧化层、云母带绝缘层和导体；
所述泡沫陶瓷耐冲击层为层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维由层状陶瓷材料和磁性氢化碳纳米纤维制成，所述层状陶瓷材料结构式为MxRyAz，其中M为Ti、Cr、Ni或Mg的一种或几种，所述R为ⅢA族金属、ⅣA族金属或Fe中的一种或几种，所述A为C；其中，2≤x≤3，1≤y≤2，1≤z≤4。
进一步地，所述层状陶瓷材料中的所述R为Si、Al或Fe中的一种或几种。
进一步地，所述护套层采用氢化丁腈橡胶、邻苯二甲酸聚氨酯、聚丙烯-聚乙烯合成树脂材料制备而成。
进一步地，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的层状陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将M单质采用行星铣削机于氩气气氛下以300rpm～500rpm研磨1.5h～3h，研磨过程中加入合金球，将研磨好的M粉末和R粉末、A粉末按照x:y:z进行称取添加；
2)采用行星铣削机于氩气气氛下、以100rpm～200rpm转速搅拌10min～15min，将所述步骤1)得到的混合物于氩气气氛下以150MPa～200MPa压力单辊压实；
3)将所述步骤2)得到的混合物以5℃/min速率升温至1500℃～1800℃后恒温处理1h～1.5h，得到层状陶瓷材料，采用NH4HCO3粉末作为临时空间载体，将NH4HCO3粉末筛选为100μm～300μm粒度，以2:3～4:1的体积比将NH4HCO3粉末与得到的层状陶瓷材料混合，以150rpm～180rpm转速搅拌30min至混合均匀；
4)将所述步骤3)得到的混合物于200MPa～250MPa、1℃～5℃条件下单辊压制，于25℃～27℃静置10min后，于烘箱中以1℃/min的速率加热至70℃～80℃，保持加热1h～2h，得到多孔材料；
5)将所述步骤4)得到的多孔材料于氩气气氛、200℃～300℃下固化1.5h～3h，得到所述层状陶瓷材料。
进一步地，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维按重量组份计，包括以下组分：
含碳废弃物70份～80份；
铁无机盐50份～60份；
过氧化苯甲酰20份～25份；
蓖麻油酸钙10份～15份；
抗水解剂5份～12份。
进一步地，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述重量组份的含碳废弃物于内400℃～600℃、氮气气氛下烘干，并研磨成50目～100目级别的粉末，以1:10～1:15的重量体积比加入蒸馏水，于30℃～40℃、以200rpm～250rpm速率搅拌10min；
2)将所述步骤1)得到的混合物于180℃～300℃、氮气气氛下再次加热炭化15min后，立即将混合物置于2℃～6℃下冷却，加入所述重量组份的抗水解剂，于60℃～80℃下、50MPa～100MPa下加热30min，形成氢化碳前体物；
3)将所述步骤2)得到的氢化碳前体物研磨至100目～200目级别粉末，加入蒸馏水中，采用0.1M的H2SO4和0.1M的NaOH调节初始pH于2.0～3.0，于100rpm～200rpm转速下，施加40mA/cm2～50mA/cm2的电流作用30min，采用10μm过滤膜过滤，取过滤后的固体混合物；
4)将所述重量组份的铁无机盐溶于蒸馏水中，得到铁无机盐溶液，将所述步骤3)得到的过滤后的固体混合物、作为交联剂的所述重量组份的过氧化苯甲酰与铁无机盐溶液混合，搅拌混匀后，于25ml/min的氮气气流、100℃～150℃下加热烘干30min～1h，然后以10℃/min的加热速率加热至600℃～800℃维持30min；
5)将所述步骤4)得到的混合物重新加入蒸馏水中漂洗，直至所述混合物pH达到6.5～7.0，与作为稳定剂的所述重量组份的蓖麻油酸钙搅拌混合，于100℃～150℃烘箱内烘干3h～4h，得到所述磁性氢化碳纳米纤维。
进一步地，所述的含碳废弃物为水果加工残留物、木制品加工废弃物、玉米秸秆、甘蔗渣中的一种或几种。
进一步地，所述铁无机盐为FeCl3、FeSO4、Fe(COOCH3)3或Fe(NO3)3中的一种或几种。
进一步地，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将35份～55份的层状陶瓷材料加于蒸馏水中，加入1份～5份蒙脱石、3份～8份聚-β-羟丁酸以100rpm～150rpm速率搅拌10min～15min，然后于38℃～50℃下加热5min；
2)将35份～55份的磁性氢化碳纳米纤维溶于聚乙二醇中，与所述步骤1)得到的混合物、0.5份～2份的钛酸酯偶联剂、1份～3份的防老剂DNP于100rpm～150rpm、30℃～50℃下搅拌15min～20min；
3)将所述步骤2)得到的混合物通过双螺杆矿物泥挤出机挤包在电缆防水层上。再通过氮气气氛、50℃～100℃烘干，得到所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的泡沫陶瓷耐冲击层。
进一步地，所述缆芯单元数量为1个～5个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
泡沫陶瓷耐冲击层，它们可以用作催化反应和膜的载体。
1、泡沫陶瓷具有高燃点、良好的抗氧化和抗腐蚀特性，并且具有多孔隙率进而提高了其比表面积，具有可控的孔隙率以及低密度和高耐冲击性能，能够在受到冲击或者外界环境温度变高后，把受到的冲击动能转变为热能或外界热能进行储存，同时，孔隙率变大，将热能储存于所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中，将收集到的热量按照恒定温度需求，将多余热能储存于其内，温度正常时，孔隙率变小，当外界温度降低时，孔隙率再次变大，能够将多余的热能释放出来以维持电缆的恒定温度，以保证电缆外部的护套层、防水层以及填充层等采用高分子有机材料制备的层不会因为气温变化而冻裂或者膨胀开裂，保证了电缆不会短路造成电气事故的发生。
2、在泡沫陶瓷耐冲击层中使用层状陶瓷材料，此层状陶瓷材料既具有陶瓷材料的特性也具有金属材料的特性，在受到冲击的过程中能够引起晶体结构中的离子-共价键和金属键的结合，进而能够连接金属与陶瓷之间的缝隙，进而保证了此泡沫陶瓷耐冲击层具有陶瓷的特性，在高温下具有低密度、高弹性、高抗氧化性和耐腐蚀性，也具有金属的性能，能够起到高导电性和热传导性能，易加工，热冲击和损伤容限好，因而使泡沫陶瓷耐冲击层具有较低的脆性，增强其断裂韧性、抗冲击性能，提高了抗氧化和耐腐蚀性能。
3、采用的泡沫陶瓷耐冲击层中使用了磁性氢化碳纳米纤维，其为一种具有磁性的纳米纤维，在制备过程中，先利用含碳废弃物加工生产氢化碳前体物，再利用氢化碳前体物在电流的作用下加强氢化碳之间的碳化程度以及孔隙率调节，再将铁无机盐在交联剂的作用下附着于具有一定孔隙率的氢化碳前体物上，形成磁性铁纳米粒子附着的氢化碳纳米纤维，具有一定的磁性，包裹于具有导电性能的电缆导体外层，对外界的电磁干扰信号能够有效起到屏蔽作用。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的耐冲击耐氧化防水电缆的内部结构剖面图；
图2为本发明实施例2提供的耐冲击耐氧化防水电缆的内部结构剖面图；
图3为本发明实施例3提供的耐冲击耐氧化防水电缆的内部结构剖面图。
图中：1、护套层；2、泡沫陶瓷耐冲击层；3、防水层；4、填充层；5、若干个缆芯单元；5-1、耐氧化层；5-2、云母带绝缘；5-3、导体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中的防水层采用半导体阻水带材料、耐氧化层由陶瓷化硅橡胶制作而成、填充层采用聚四氟乙烯材料，导体采用铜或镀锡铜。
实施例1
参见图1，为本实施例提供的一种耐冲击耐氧化防水电缆，电缆包括由外至内依次设置的采用氢化丁腈橡胶制备而成的护套层1、能够弹性形变且具有孔隙率可变的泡沫陶瓷耐冲击层2、防水层3、填充层4、1个缆芯单元5；缆芯单元5由外至内依次设置耐氧化层5-1、云母带绝缘层5-2和导体5-3；
泡沫陶瓷耐冲击层为层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维，层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维由层状陶瓷材料和磁性氢化碳纳米纤维制成，层状陶瓷材料结构式为Ti2AlC。
其中，层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的层状陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将Ti单质采用行星铣削机于氩气气氛下以300rpm研磨1.5h，研磨过程中加入合金球，将研磨好的Ti粉末和Al粉末、C粉末按照2:1:1进行称取添加；
2)采用行星铣削机于氩气气氛下、以100rpm转速搅拌10min，将步骤1)得到的混合物于氩气气氛下以150MPa压力单辊压实；
3)将步骤2)得到的混合物以5℃/min速率升温至1500℃后恒温处理1h，得到层状陶瓷材料，采用NH4HCO3粉末作为临时空间载体，将NH4HCO3粉末筛选为100μm粒度，以2:3的体积比将NH4HCO3粉末与得到的层状陶瓷材料混合，以150rpm转速搅拌30min至混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合物于200MPa、1℃条件下单辊压制，于25℃静置10min后，于烘箱中以1℃/min的速率加热至70℃，保持加热1h，得到多孔材料；
5)将步骤4)得到的多孔材料于氩气气氛、200℃下固化1.5h，得到层状陶瓷材料。
通过采用NH4HCO3作为临时空间载体的牺牲模板法，能够使制备得到的层状陶瓷材料具有高孔隙率、孔隙率根据外界的压力冲击可以调节的层状陶瓷材料，且制备后的层状陶瓷材料由于采用了Ti、ⅢA族中的Al和C，能够使制备成的层状陶瓷材料具有陶瓷材料和金属材料的性能，一方面能够通过其具有陶瓷材料的性能增强其抗腐蚀和耐冲击的性能，另一方面由于金属材料的作用，能够起到高导电性和热传导性能，易加工，热冲击和损伤容限好，在受到外界冲击或者外界环境温度变高时，可以引起晶体结构中的离子-共价键和金属键的结合，进而能够连接金属与陶瓷之间的缝隙，使层状泡沫陶瓷材料的孔隙率变大，进而将冲击受到的能量转化为热能或者外界环境温度升高的热能储存于泡沫陶瓷耐冲击层中，同时，孔隙率变大，将热能储存于层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中，将收集到的热量按照恒定温度需求，将多余热能储存于其内，温度正常时，孔隙率变小，当外界温度降低时，孔隙率再次变大，能够将多余的热能释放出来以维持电缆的恒定温度，以提高了电缆的耐冲击性能和抗氧化性能。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维按重量组份计，包括以下组分：
含碳苹果汁制作的苹果果肉渣废弃物70份；
FeCl3无机盐50份；
作为交联剂的过氧化苯甲酰20份；
作为稳定剂的蓖麻油酸钙10份；
抗水解剂5份。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将70份的含碳苹果汁制作的苹果果肉渣废弃物于内400℃、氮气气氛下烘干，并研磨成50目级别的粉末，以1:10的重量体积比加入蒸馏水，于30℃、以200rpm速率搅拌10min；
2)将步骤1)得到的混合物于180℃、氮气气氛下再次加热炭化15min后，立即将混合物置于2℃下冷却，加入5份的抗水解剂，于60℃下、50MPa下加热30min，形成氢化碳前体物；
3)将步骤2)得到的氢化碳前体物研磨至100目～200目级别粉末，加入蒸馏水中，采用0.1M的H2SO4和0.1M的NaOH调节初始pH于2.0，于100rpm转速下，施加40mA/cm2的电流作用30min，采用10μm过滤膜过滤，取过滤后的固体混合物；
4)将50份的FeCl3溶于蒸馏水中，得到FeCl3溶液，将步骤3)得到的过滤后的固体混合物、作为交联剂的20份的过氧化苯甲酰与FeCl3溶液混合，搅拌混匀后，于25ml/min的氮气气流、100℃下加热烘干30min，然后以10℃/min的加热速率加热至600℃维持30min；
5)将步骤4)得到的混合物重新加入蒸馏水中漂洗，直至混合物pH达到6.5，与作为稳定剂的10份的蓖麻油酸钙搅拌混合，于100℃烘箱内烘干3h～4h，得到磁性氢化碳纳米纤维。
通过步骤3)电流作用后，可以使氢化碳前体物之间的孔隙率及空间晶格分布更有利于后续的铁无机盐附着其上，在固定的晶格临界点上进行附着，在交联剂的作用下能够迅速形成铁磁性纳米粒子，以形成磁性氢化碳纳米纤维，增强泡沫陶瓷耐冲击层的电磁屏蔽功能。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将35份的层状陶瓷材料加于蒸馏水中，加入1份蒙脱石、3份聚-β-羟丁酸以100rpm速率搅拌10min～15min，然后于38℃下加热5min；
2)将35份的磁性氢化碳纳米纤维溶于聚乙二醇中，与步骤1)得到的混合物、0.5份的钛酸酯偶联剂、1份的防老剂DNP于100rpm、30℃下搅拌15min～20min；
3)将所述步骤2)得到的混合物通过双螺杆矿物泥挤出机挤包在电缆防水层上。再通过氮气气氛、50℃～100℃烘干，得到所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的泡沫陶瓷耐冲击层。
经试验，本实施例提供的耐冲击耐氧化防水电缆的热传导率为69％、抗冲击强度为12.34MPa、断裂伸长率为295％、高温形变率15.6％、耐腐蚀率87.4％。
实施例2
参见图2所示，为本实施例提供的一种耐冲击耐氧化防水电缆，电缆包括由外至内依次设置的采用邻苯二甲酸聚氨酯制作的护套层1、能够弹性形变且具有孔隙率可变的泡沫陶瓷耐冲击层2、防水层3、填充层4、2个缆芯单元5；缆芯单元5由外至内依次设置耐氧化层5-1、云母带绝缘层5-2和导体5-3；
泡沫陶瓷耐冲击层为层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维，层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维由层状陶瓷材料和磁性氢化碳纳米纤维制成，层状陶瓷材料结构式为Ni3Fe2C。
其中，层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的层状陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将Ni单质采用行星铣削机于氩气气氛下以400rpm研磨2.25h，研磨过程中加入合金球，将研磨好的Ni粉末和Fe粉末、C粉末按照3:2:1进行称取添加；
2)采用行星铣削机于氩气气氛下、以150rpm转速搅拌12min，将步骤1)得到的混合物于氩气气氛下以175MPa压力单辊压实；
3)将步骤2)得到的混合物以5℃/min速率升温至1650℃后恒温处理1.25h，得到层状陶瓷材料，采用NH4HCO3粉末作为临时空间载体，将NH4HCO3粉末筛选为200μm粒度，以1:1的体积比将NH4HCO3粉末与得到的层状陶瓷材料混合，以165rpm转速搅拌30min至混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合物于225MPa、3℃条件下单辊压制，于26℃静置10min后，于烘箱中以1℃/min的速率加热至75℃，保持加热1.5h，得到多孔材料；
5)将步骤4)得到的多孔材料于氩气气氛、250℃下固化2.25h，得到层状陶瓷材料。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维按重量组份计，包括以下组分：
含碳竹椅加工废弃物75份；
Fe(COOCH3)3和Fe(NO3)3无机盐55份，其中Fe(COOCH3)3 25份、Fe(NO3)330份；
作为交联剂的过氧化苯甲酰22.5份；
作为稳定剂的蓖麻油酸钙12.5份；
抗水解剂8.5份。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将75份的含碳竹椅加工废弃物于内500℃、氮气气氛下烘干，并研磨成75目级别的粉末，以1:12的重量体积比加入蒸馏水，于35℃、以225rpm速率搅拌10min；
2)将步骤1)得到的混合物于250℃、氮气气氛下再次加热炭化15min后，立即将混合物置于4℃下冷却，加入8.5份的抗水解剂，于70℃下、75MPa下加热30min，形成氢化碳前体物；
3)将步骤2)得到的氢化碳前体物研磨至150目级别粉末，加入蒸馏水中，采用0.1M的H2SO4和0.1M的NaOH调节初始pH于2.5，于150rpm转速下，施加45mA/cm2的电流作用30min，采用10μm过滤膜过滤，取过滤后的固体混合物；
4)将25份的Fe(COOCH3)3、30份的Fe(NO3)3溶于蒸馏水中，得到Fe(COOCH3)3和Fe(NO3)3混合溶液，将步骤3)得到的过滤后的固体混合物、作为交联剂的22.5份的过氧化苯甲酰与Fe(COOCH3)3和Fe(NO3)3混合溶液混合，搅拌混匀后，于25ml/min的氮气气流、125℃下加热烘干45min，然后以10℃/min的加热速率加热至700℃维持30min；
5)将步骤4)得到的混合物重新加入蒸馏水中漂洗，直至混合物pH达到6.8，与作为稳定剂的重量组份的蓖麻油酸钙搅拌混合，于100℃～150℃烘箱内烘干3.5h，得到磁性氢化碳纳米纤维。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将45份的层状陶瓷材料加于蒸馏水中，加入3份蒙脱石、5.5份聚-β-羟丁酸以125rpm速率搅拌12min，然后于43℃下加热5min；
2)将45份的磁性氢化碳纳米纤维溶于聚乙二醇中，与步骤1)得到的混合物、1.25份的钛酸酯偶联剂、2份的防老剂DNP于126rpm、40℃下搅拌18min；
3)将所述步骤2)得到的混合物通过双螺杆矿物泥挤出机挤包在电缆防水层上。再通过氮气气氛、50℃～100℃烘干，得到所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的泡沫陶瓷耐冲击层。
经试验，本实施例提供的耐冲击耐氧化防水电缆的热传导率为72.3％、抗冲击强度为14.45MPa、断裂伸长率为324％、高温形变率12.56％、耐腐蚀率92.35％。
实施例3
参见图3所示，为本实施例提供的一种耐冲击耐氧化防水电缆，电缆包括由外至内依次设置的采用聚丙烯-聚乙烯合成树脂制作的护套层1、能够弹性形变且具有孔隙率可变的泡沫陶瓷耐冲击层2、防水层3、填充层4、5个缆芯单元5；缆芯单元5由外至内依次设置耐氧化层5-1、云母带绝缘层5-2和导体5-3；
泡沫陶瓷耐冲击层为层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维，层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维由层状陶瓷材料和磁性氢化碳纳米纤维制成，层状陶瓷材料结构式为Mg3GaC3。
其中，层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的层状陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将Mg单质采用行星铣削机于氩气气氛下以500rpm研磨3h，研磨过程中加入合金球，将研磨好的Mg粉末和Ga粉末、C粉末按照3:1:3进行称取添加；
2)采用行星铣削机于氩气气氛下、以200rpm转速搅拌15min，将步骤1)得到的混合物于氩气气氛下以200MPa压力单辊压实；
3)将步骤2)得到的混合物以5℃/min速率升温至1800℃后恒温处理1.5h，得到层状陶瓷材料，采用NH4HCO3粉末作为临时空间载体，将NH4HCO3粉末筛选为300μm粒度，以4:1的体积比将NH4HCO3粉末与得到的层状陶瓷材料混合，以180rpm转速搅拌30min至混合均匀；
4)将步骤3)得到的混合物于250MPa、5℃条件下单辊压制，于27℃静置10min后，于烘箱中以1℃/min的速率加热至80℃，保持加热2h，得到多孔材料；
5)将步骤4)得到的多孔材料于氩气气氛、2300℃下固化3h，得到层状陶瓷材料。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维按重量组份计，包括以下组分：
含碳玉米秸秆废弃物40份、含碳甘蔗渣废弃物40份；
FeSO4无机盐60份；
作为交联剂的过氧化苯甲酰25份；
作为稳定剂的蓖麻油酸钙15份；
抗水解剂12份。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将40份的玉米秸秆废弃物、40份的含碳甘蔗渣废弃物于内600℃、氮气气氛下烘干，并研磨成100目级别的粉末，以1:15的重量体积比加入蒸馏水，于40℃、以250rpm速率搅拌10min；
2)将步骤1)得到的混合物300℃、氮气气氛下再次加热炭化15min后，立即将混合物置于6℃下冷却，加入重量组份的抗水解剂，于80℃下、100MPa下加热30min，形成氢化碳前体物；
3)将步骤2)得到的氢化碳前体物研磨至200目级别粉末，加入蒸馏水中，采用0.1M的H2SO4和0.1M的NaOH调节初始pH于3.0，于200rpm转速下，施加50mA/cm2的电流作用30min，采用10μm过滤膜过滤，取过滤后的固体混合物；
4)将60份的FeSO4无机盐溶于蒸馏水中，得到FeSO4无机盐溶液，将步骤3)得到的过滤后的固体混合物、作为交联剂的25份的过氧化苯甲酰与FeSO4无机盐溶液混合，搅拌混匀后，于25ml/min的氮气气流、150℃下加热烘干1h，然后以10℃/min的加热速率加热至800℃维持30min；
5)将步骤4)得到的混合物重新加入蒸馏水中漂洗，直至混合物pH达到7.0，与作为稳定剂的重量组份的蓖麻油酸钙搅拌混合，于150℃烘箱内烘干4h，得到磁性氢化碳纳米纤维。
层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将55份的层状陶瓷材料加于蒸馏水中，加入5份蒙脱石、8份聚-β-羟丁酸以150rpm速率搅拌15min，然后于50℃下加热5min；
2)将55份的磁性氢化碳纳米纤维溶于聚乙二醇中，与步骤1)得到的混合物、2份的钛酸酯偶联剂、3份的防老剂DNP于150rpm、50℃下搅拌20min；
3)将所述步骤2)得到的混合物通过双螺杆矿物泥挤出机挤包在电缆防水层上。再通过氮气气氛、50℃～100℃烘干，得到所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的泡沫陶瓷耐冲击层。
经试验，本实施例提供的耐冲击耐氧化防水电缆的热传导率为80.12％、抗冲击强度为16.78MPa、断裂伸长率为358％、高温形变率14.23％、耐腐蚀率94.01％。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述电缆包括由外至内依次设置的护套层(1)、泡沫陶瓷耐冲击层(2)、防水层(3)、填充层(4)、若干个缆芯单元(5)；所述缆芯单元(5)由外至内依次设置耐氧化层(5-1)、云母带绝缘层(5-2)和导体(5-3)；
所述泡沫陶瓷耐冲击层为层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维由层状陶瓷材料和磁性氢化碳纳米纤维制成，所述层状陶瓷材料结构式为MxRyAz，其中M为Ti、Cr、Ni或Mg的一种或几种，所述R为ⅢA族金属、ⅣA族金属或Fe中的一种或几种，所述A为C；其中，2≤x≤3，1≤y≤2，1≤z≤4。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述层状陶瓷材料中的所述R为Si、Al或Fe中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述护套层采用氢化丁腈橡胶、邻苯二甲酸聚氨酯、聚丙烯-聚乙烯合成树脂材料制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的层状陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将M单质采用行星铣削机于氩气气氛下以300rpm～500rpm研磨1.5h～3h，研磨过程中加入合金球，将研磨好的M粉末和R粉末、A粉末按照x:y:z进行称取添加；
2)采用行星铣削机于氩气气氛下、以100rpm～200rpm转速搅拌10min～15min，将所述步骤1)得到的混合物于氩气气氛下以150MPa～200MPa压力单辊压实；
3)将所述步骤2)得到的混合物以5℃/min速率升温至1500℃～1800℃后恒温处理1h～1.5h，得到层状陶瓷材料，采用NH4HCO3粉末作为临时空间载体，将NH4HCO3粉末筛选为100μm～300μm粒度，以2:3～4:1的体积比将NH4HCO3粉末与得到的层状陶瓷材料混合，以150rpm～180rpm转速搅拌30min至混合均匀；
4)将所述步骤3)得到的混合物于200MPa～250MPa、1℃～5℃条件下单辊压制，于25℃～27℃静置10min后，于烘箱中以1℃/min的速率加热至70℃～80℃，保持加热1h～2h，得到多孔材料；
5)将所述步骤4)得到的多孔材料于氩气气氛、200℃～300℃下固化1.5h～3h，得到所述层状陶瓷材料。
5.根据权利要求1所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维按重量组份计，包括以下组分：
含碳废弃物70份～80份；
铁无机盐50份～60份；
过氧化苯甲酰20份～25份；
蓖麻油酸钙10份～15份；
抗水解剂5份～12份。
6.根据权利要求5所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维中的磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将所述重量组份的含碳废弃物于内400℃～600℃、氮气气氛下烘干，并研磨成50目～100目级别的粉末，以1:10～1:15的重量体积比加入蒸馏水，于30℃～40℃、以200rpm～250rpm速率搅拌10min；
2)将所述步骤1)得到的混合物于180℃～300℃、氮气气氛下再次加热炭化15min后，立即将混合物置于2℃～6℃下冷却，加入所述重量组份的抗水解剂，于60℃～80℃下、50MPa～100MPa下加热30min，形成氢化碳前体物；
3)将所述步骤2)得到的氢化碳前体物研磨至100目～200目级别粉末，加入蒸馏水中，采用0.1M的H2SO4和0.1M的NaOH调节初始pH于2.0～3.0，于100rpm～200rpm转速下，施加40mA/cm2～50mA/cm2的电流作用30min，采用10μm过滤膜过滤，取过滤后的固体混合物；
4)将所述重量组份的铁无机盐溶于蒸馏水中，得到铁无机盐溶液，将所述步骤3)得到的过滤后的固体混合物、作为交联剂的所述重量组份的过氧化苯甲酰与铁无机盐溶液混合，搅拌混匀后，于25ml/min的氮气气流、100℃～150℃下加热烘干30min～1h，然后以10℃/min的加热速率加热至600℃～800℃维持30min；
5)将所述步骤4)得到的混合物重新加入蒸馏水中漂洗，直至所述混合物pH达到6.5～7.0，与作为稳定剂的所述重量组份的蓖麻油酸钙搅拌混合，于100℃～150℃烘箱内烘干3h～4h，得到所述磁性氢化碳纳米纤维。
7.根据权利要求5所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述的含碳废弃物为水果加工残留物、木制品加工废弃物、玉米秸秆、甘蔗渣中的一种或几种。
8.根据权利要求5所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述铁无机盐为FeCl3、FeSO4、Fe(COOCH3)3或Fe(NO3)3中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
1)将35份～55份的层状陶瓷材料加于蒸馏水中，加入1份～5份蒙脱石、3份～8份聚-β-羟丁酸以100rpm～150rpm速率搅拌10min～15min，然后于38℃～50℃下加热5min；
2)将35份～55份的磁性氢化碳纳米纤维溶于聚乙二醇中，与所述步骤1)得到的混合物、0.5份～2份的钛酸酯偶联剂、1份～3份的防老剂DNP于100rpm～150rpm、30℃～50℃下搅拌15min～20min；
3)将所述步骤2)得到的混合物于氮气气氛、50℃～100℃烘干，得到所述层状陶瓷材料-磁性氢化碳纳米纤维。
10.根据权利要求1所述的一种耐冲击耐氧化防水电缆，其特征在于，所述缆芯单元数量为1个～5个。
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