CN115512885A - 一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法 - Google Patents

一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115512885A
CN115512885A CN202211193025.9A CN202211193025A CN115512885A CN 115512885 A CN115512885 A CN 115512885A CN 202211193025 A CN202211193025 A CN 202211193025A CN 115512885 A CN115512885 A CN 115512885A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cable core
waterproof
layer
cable
aerogel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211193025.9A
Other languages
English (en)
Inventor
周岩松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202211193025.9A priority Critical patent/CN115512885A/zh
Publication of CN115512885A publication Critical patent/CN115512885A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28—Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/282—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable
    • H01B7/2825—Preventing penetration of fluid, e.g. water or humidity, into conductor or cable using a water impermeable sheath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for heat treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/003—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables using irradiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/32—Filling or coating with impervious material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C08L2023/40—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by reaction with compounds changing molecular weight
    • C08L2023/44—Coupling; Molecular weight increase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202—Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/14—Extreme weather resilient electric power supply systems, e.g. strengthening power lines or underground power cables

Landscapes

  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法，涉及电缆技术领域。本发明先利用2‑溴‑1,5‑己二烯、三甲氧基硅烷、三辛癸胺，形成氢氧化硅烷化合物，能与渗入的水分发生水解反应，阻碍水分入侵；利用紫外辅助电纺，在绝缘层表面形成第一防水层；然后通入硝酸锌水蒸气，与第一防水层反应，获得第二防水层，增益电缆的防水效果；包覆屏蔽层、内护套层后，依次喷涂二烯丙基二乙氧基硅烷、石墨烯，形成气凝胶保护层，具有防火效果；然后喷涂硫酸铝，形成氢氧化铝包覆在气凝胶孔道表面，再依次喷涂三乙氧基硅基丁醛、丙二酸，接枝于气凝胶表面，增益电缆的防火效果。本发明制备的电缆具有防水、防火的效果。

Description

一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，具体为一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法。
背景技术
众所周知，随着国民经济飞速发展和电力设施的持续更新，各类电线电缆的使用量大幅增加，带动各类电缆料的需求，在数量上有较大幅度的增长，因此对电缆料的生产成本和质量提出了更高的要求。聚氯乙烯具有成本低、加工方便、力学性能优异、耐腐蚀和绝缘性优良等长处，配合线性低密度聚乙烯、聚1-丁烯等，具有良好的可塑性、耐冲击强度，但由于塑料树脂易燃，一旦着火，容易造成财产的损失和对人员的伤害。目前，国内外主要添加三氧化二锑或氯化石腊等作为阻燃剂，这样使产品的毒性指数上升，另外价格非常昂贵，每吨在18-25万元不等，市场难以接受。
此外，电缆长期暴露在阳光风雨下，极易受到雨水侵蚀，而现有防水手段多采用纯纸包绝缘胶径向防水方式，防水性能较差，极易造成电缆腐蚀老化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种防水耐冲击的防火电缆，所述防水耐冲击的防火电缆包括缆芯、自制防水层、屏蔽层、内护套层、自制防火层。
进一步的，所述缆芯包括镀锡铜丝芯材、交联聚乙烯绝缘层。
进一步的，所述自制防水层包括第一防水层、第二防水层；所述第一防水层由以下方法制得，将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物混合得纺丝液，向缆芯静电纺丝，再置于高压汞灯下，辐照；所述第二防水层由以下方法制得，将第一防水层缆芯置于容器中，密封，通入硝酸锌水蒸气，反应一段时间。
进一步的，所述氢氧化硅烷化合物由以下方法制得，将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷混合，加热升温，再加入三甲氧基硅烷，反应得硅氧化合物；将硅氧化合物、三辛癸胺混合，加热反应后，加入石油醚，抽滤，然后加入乙醇、乙酸乙酯，搅拌一段时间后，抽滤、烘干得季铵化合物，再经强碱型阴离子交换树脂交换。
进一步的，所述自制防火层由以下方法制得，将内护套层缆芯置于高压汞灯下，喷涂二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照后，升温，再喷涂氧化石墨烯溶液，反应一段时间后，置于水醇蒸气氛围下，静置，冷冻干燥得气凝胶缆芯；向气凝胶缆芯涂气凝胶缆芯质量0.2～0.4倍的硫酸铝溶液，反应一段时间后，喷涂硫酸，超声处理后，洗涤、干燥，然后喷涂丙二酸反应液。
进一步的，一种防水耐冲击的防火电缆的制备方法，包括以下制备步骤：
(1)将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物按质量比1:1:0.1～1:1:0.2混合，搅拌溶解得纺丝液，向缆芯静电纺丝至膜层厚度为0.1～0.3mm，再置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，辐照30～60s，得第一防水层缆芯；
(2)将第一防水层缆芯置于容器中，密封，以20mL/h通入180℃的硝酸锌水蒸气，反应15～18h后，取出，冷却至室温，80℃烘干7～10h得自制防水层缆芯；
(3)利用镀锡铜丝向自制防水层缆芯表面编织厚为0.1～0.3mm的屏蔽层，得屏蔽层缆芯；
(4)将交联聚乙烯、聚氯乙烯树脂、线性低密度聚乙烯、聚1-丁烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二氧化硅、抗氧剂264、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油按质量比1:2:1:1.8：0.1:0.2:0.08:0.1:0.05:1混合，100℃、2000rpm搅拌1～6min后，以145～160℃向屏蔽层缆芯挤出内护套层，得内护套层缆芯；
(5)将内护套层缆芯置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，喷涂内护套层缆芯质量0.5～0.8倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照44～58s后，升温至60℃，喷涂内护套层缆芯质量88～100倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去离子水、抗坏血酸的质量比为1:200:0.1～1:500:0.5，反应7～10h后，置于水醇蒸气氛围下，水醇蒸气中去离子水和无水乙醇的质量比为1:9，静置10～13h后，-15℃冷冻4～7h得气凝胶缆芯；
(6)将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.2～0.4倍的硫酸铝溶液，160℃反应35～48min后，喷涂气凝胶缆芯质量0.01～0.03倍的质量分数为8.9％的硫酸，30kHz超声31～43min后，用去离子水洗涤6～8次，100℃干燥9～13h后，喷涂气凝胶缆芯质量0.4～0.7倍的丙二酸反应液，反应4.5～7h，用去离子水洗涤6～8次，60℃干燥10～14h得防水耐冲击的防火电缆。
进一步的，步骤(1)所述氢氧化硅烷化合物的制备方法为：
A、将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷按质量比1:0.01:0.001:0.004:0.0006～1:0.02:0.002:0.006:0.0008混合，搅拌均匀后，升温至90～95℃，加入2-溴-1,5-己二烯质量0.8～1.1倍的三甲氧基硅烷，反应2～4.5h得硅氧化合物；
B、将硅氧化合物、三辛癸胺按质量比1:1.5～1:2.0混合，加热至78℃，反应40～44h后，加入硅氧化合物质量1.5～2.0倍的石油醚，搅拌均匀后，抽滤，然后加入硅氧化合物质量2～4倍的乙醇、硅氧化合物质量1.1～2.3倍的乙酸乙酯，80rpm搅拌15～24min，抽滤，60℃烘干4～7h得季铵化合物；
C、将强碱型阴离子交换树脂置于离子交换柱中，以50mL/h加入强碱型阴离子交换树脂质量1.0～1.5倍的季铵化合物溶液，季铵化合物溶液中季铵化合物和无水乙醇的质量比为1:3，然后用无水乙醇洗涤2～4次，300rpm、80℃旋蒸60～72min后，70℃烘干3～6h。
进一步的，步骤(1)所述静电纺丝条件为：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝速度为0.4mL/h，缆芯两端固定，转速为60rpm。
进一步的，步骤(2)所述硝酸锌水蒸气为六水合硝酸锌和去离子水按质量比1:13.4混合制得。
进一步的，步骤(6)所述硫酸铝溶液的制备方法为：将硫酸铝和去离子水按质量比1:2.6混合，加入氢氧化钠至溶液pH为9～10；所述丙二酸反应液的制备方法为：将三乙氧基硅基丁醛、丙二酸、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶按质量比1:1.1:3:0.2～1:1.6:5:0.4混合，升温至90℃，反应7～10h后，冷却至室温，加入三乙氧基硅基丁醛质量9～13倍的冰水，再加入盐酸至溶液pH为1～2，抽滤，得滤饼，再加入滤饼质量2～4倍的去离子水。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明在缆芯表面依次包覆自制防水层、屏蔽层、内护套层、自制防火层，以实现防水、阻燃的效果。
首先，本发明利用2-溴-1,5-己二烯的双键与三甲氧基硅烷的硅氢键发生加成反应，然后溴离子与三辛癸胺发生季铵化反应，再通过强碱型阴离子交换树脂，使其氢氧化，获得氢氧化硅烷化合物，能与渗入的水分发生水解反应，消除内部的水分，并填充水树区域内的微孔孔洞，阻碍水分的再次入侵，使电缆具有防水效果；利用电纺，在绝缘层表面形成第一防水层，并在电纺过程中辅以紫外辐照，使氢氧化硅烷化合物剩余双键与交联聚乙烯绝缘层发生自由基反应，使第一防水层与绝缘层紧密交联，防止水分子渗入，同时表面引入疏水长链，增益电缆的防水性；然后通入硝酸锌水蒸气，锌离子与第一防水层的氢氧离子反应，沉积于第一防水层表面，经热氧化形成氧化锌，并逐渐生长堆积，形成葱状结构的第二防水层，且第一、第二防水层紧密交联，有利于提高电缆的防水效果。
其次，本发明进行第一次喷涂，并辅以紫外光辐照，将二烯丙基二乙氧基硅烷与内护套层的交联聚乙烯发生自由基聚合；然后进行第二次喷涂，利用二烯丙基二乙氧基硅烷的硅氧键，将石墨烯沉积于内护套层表面，经水热还原，形成气凝胶保护层，减缓火焰蔓延，隔绝热量，使电缆具有防火效果；然后进行第三次喷涂，利用毛细管作用，吸附硫酸铝，经水解，形成氢氧化铝包覆在气凝胶孔道表面，并且在包覆过程中，石墨烯表面的羟基可与氢氧化铝反应形成键合，使氢氧化铝牢牢固定于气凝胶中，受热分解吸收大量热量，降低火焰温度，同时分解产物填补气凝胶孔隙，隔绝氧气，增益电缆的防火效果；接着，进行第四次喷涂，三乙氧基硅基丁醛和丙二酸发生缩合反应，再利用硅氧键接枝于气凝胶表面，高温状态下被汽化，稀释空气中的氧气浓度，增益电缆的防火效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的防水耐冲击的防火电缆的各指标测试方法如下：
防水性：取长度、大小相同的实施例与对比例的电缆样品进行防水效果测试，将电缆样品浸泡于40℃的自来水中，浸泡7d后测量介电常数变化率。
防火性：取长度、大小相同的实施例与对比例的电缆样品进行防火效果测试，参照GB12666.6，测量电缆在1000℃的火焰高温下持续供电时间。
实施例1
(1)将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷按质量比1:0.01:0.001:0.004:0.0006混合，搅拌均匀后，升温至90℃，加入2-溴-1,5-己二烯质量0.8倍的三甲氧基硅烷，反应2h得硅氧化合物；
(2)将硅氧化合物、三辛癸胺按质量比1:1.5混合，加热至78℃，反应40h后，加入硅氧化合物质量1.5倍的石油醚，搅拌均匀后，抽滤，然后加入硅氧化合物质量2倍的乙醇、硅氧化合物质量1.1倍的乙酸乙酯，80rpm搅拌15min，抽滤，60℃烘干4h得季铵化合物；
(3)将强碱型阴离子交换树脂置于离子交换柱中，以50mL/h加入强碱型阴离子交换树脂质量1倍的季铵化合物溶液，季铵化合物溶液中季铵化合物和无水乙醇的质量比为1:3，然后用无水乙醇洗涤2次，300rpm、80℃旋蒸60min后，70℃烘干3h得氢氧化硅烷化合物；
(4)将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物按质量比1:1:0.1混合，搅拌溶解得纺丝液，向缆芯静电纺丝至膜层厚度为0.1mm，再置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，辐照30s，得第一防水层缆芯；所述静电纺丝条件为：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝速度为0.4mL/h，缆芯两端固定，转速为60rpm；
(5)将第一防水层缆芯置于容器中，密封，以20mL/h通入180℃的硝酸锌水蒸气，硝酸锌水蒸气中六水合硝酸锌和去离子水的质量比为1:13.4，反应15h后，取出，冷却至室温，80℃烘干7h得自制防水层缆芯；
(6)利用镀锡铜丝向自制防水层缆芯表面编织厚为0.1mm的屏蔽层，得屏蔽层缆芯；
(7)将交联聚乙烯、聚氯乙烯树脂、线性低密度聚乙烯、聚1-丁烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二氧化硅、抗氧剂264、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油按质量比1:2:1:1.8：0.1:0.2:0.08:0.1:0.05:1混合，100℃、2000rpm搅拌1min后，以145～160℃向屏蔽层缆芯挤出内护套层，得内护套层缆芯；
(8)将内护套层缆芯置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，喷涂内护套层缆芯质量0.5倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照44s后，升温至60℃，喷涂内护套层缆芯质量88倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去离子水、抗坏血酸的质量比为1:200:0.1，反应7h后，置于水醇蒸气氛围下，水醇蒸气中去离子水和无水乙醇的质量比为1:9，静置10h后，-15℃冷冻4h得气凝胶缆芯；
(9)将三乙氧基硅基丁醛、丙二酸、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶按质量比1:1.1:3:0.2混合，升温至90℃，反应7h后，冷却至室温，加入三乙氧基硅基丁醛质量9倍的冰水，再加入盐酸至溶液pH为1，抽滤，得滤饼，再加入滤饼质量2倍的去离子水，得丙二酸反应液；
(10)将硫酸铝和去离子水按质量比1:2.6混合，加入氢氧化钠至溶液pH为9，得硫酸铝溶液；将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.2倍的硫酸铝溶液，160℃反应35min后，喷涂气凝胶缆芯质量0.01倍的质量分数为8.9％的硫酸，30kHz超声31min后，用去离子水洗涤6次，100℃干燥9h后，喷涂气凝胶缆芯质量0.4倍的丙二酸反应液，反应4.5h，用去离子水洗涤6次，60℃干燥10h得防水耐冲击的防火电缆。
实施例2
(1)将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷按质量比1:0.015:0.0015:0.005:0.0007混合，搅拌均匀后，升温至92℃，加入2-溴-1,5-己二烯质量0.95倍的三甲氧基硅烷，反应3.3h得硅氧化合物；
(2)将硅氧化合物、三辛癸胺按质量比1:1.8混合，加热至78℃，反应42h后，加入硅氧化合物质量1.8倍的石油醚，搅拌均匀后，抽滤，然后加入硅氧化合物质量3倍的乙醇、硅氧化合物质量1.7倍的乙酸乙酯，80rpm搅拌19min，抽滤，60℃烘干5.5h得季铵化合物；
(3)将强碱型阴离子交换树脂置于离子交换柱中，以50mL/h加入强碱型阴离子交换树脂质量1.25倍的季铵化合物溶液，季铵化合物溶液中季铵化合物和无水乙醇的质量比为1:3，然后用无水乙醇洗涤3次，300rpm、80℃旋蒸66min后，70℃烘干4.5h得氢氧化硅烷化合物；
(4)将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物按质量比1:1:0.15混合，搅拌溶解得纺丝液，向缆芯静电纺丝至膜层厚度为0.2mm，再置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，辐照45s，得第一防水层缆芯；所述静电纺丝条件为：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝速度为0.4mL/h，缆芯两端固定，转速为60rpm；
(5)将第一防水层缆芯置于容器中，密封，以20mL/h通入180℃的硝酸锌水蒸气，硝酸锌水蒸气中六水合硝酸锌和去离子水的质量比为1:13.4，反应16.5h后，取出，冷却至室温，80℃烘干8.5h得自制防水层缆芯；
(6)利用镀锡铜丝向自制防水层缆芯表面编织厚为0.2mm的屏蔽层，得屏蔽层缆芯；
(7)将交联聚乙烯、聚氯乙烯树脂、线性低密度聚乙烯、聚1-丁烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二氧化硅、抗氧剂264、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油按质量比1:2:1:1.8：0.1:0.2:0.08:0.1:0.05:1混合，100℃、2000rpm搅拌3min后，以145～160℃向屏蔽层缆芯挤出内护套层，得内护套层缆芯；
(8)将内护套层缆芯置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，喷涂内护套层缆芯质量0.65倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照51s后，升温至60℃，喷涂内护套层缆芯质量94倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去离子水、抗坏血酸的质量比为1:350:0.3，反应8.5h后，置于水醇蒸气氛围下，水醇蒸气中去离子水和无水乙醇的质量比为1:9，静置11.5h后，-15℃冷冻5.5h得气凝胶缆芯；
(9)将三乙氧基硅基丁醛、丙二酸、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶按质量比1:1.4:4:0.3混合，升温至90℃，反应8.5h后，冷却至室温，加入三乙氧基硅基丁醛质量11倍的冰水，再加入盐酸至溶液pH为1.5，抽滤，得滤饼，再加入滤饼质量3倍的去离子水，得丙二酸反应液；
(10)将硫酸铝和去离子水按质量比1:2.6混合，加入氢氧化钠至溶液pH为9.5，得硫酸铝溶液；将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.3倍的硫酸铝溶液，160℃反应41min后，喷涂气凝胶缆芯质量0.02倍的质量分数为8.9％的硫酸，30kHz超声37min后，用去离子水洗涤7次，100℃干燥11h后，喷涂气凝胶缆芯质量0.55倍的丙二酸反应液，反应5.8h，用去离子水洗涤7次，60℃干燥12h得防水耐冲击的防火电缆。
实施例3
(1)将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷按质量比1:0.02:0.002:0.006:0.0008混合，搅拌均匀后，升温至95℃，加入2-溴-1,5-己二烯质量1.1倍的三甲氧基硅烷，反应4.5h得硅氧化合物；
(2)将硅氧化合物、三辛癸胺按质量比1:2.0混合，加热至78℃，反应44h后，加入硅氧化合物质量2.0倍的石油醚，搅拌均匀后，抽滤，然后加入硅氧化合物质量4倍的乙醇、硅氧化合物质量2.3倍的乙酸乙酯，80rpm搅拌24min，抽滤，60℃烘干7h得季铵化合物；
(3)将强碱型阴离子交换树脂置于离子交换柱中，以50mL/h加入强碱型阴离子交换树脂质量1.5倍的季铵化合物溶液，季铵化合物溶液中季铵化合物和无水乙醇的质量比为1:3，然后用无水乙醇洗涤4次，300rpm、80℃旋蒸72min后，70℃烘干6h得氢氧化硅烷化合物；
(4)将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物按质量比1:1:0.2混合，搅拌溶解得纺丝液，向缆芯静电纺丝至膜层厚度为0.3mm，再置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，辐照60s，得第一防水层缆芯；所述静电纺丝条件为：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝速度为0.4mL/h，缆芯两端固定，转速为60rpm；
(5)将第一防水层缆芯置于容器中，密封，以20mL/h通入180℃的硝酸锌水蒸气，硝酸锌水蒸气中六水合硝酸锌和去离子水的质量比为1:13.4，反应18h后，取出，冷却至室温，80℃烘干10h得自制防水层缆芯；
(6)利用镀锡铜丝向自制防水层缆芯表面编织厚为0.3mm的屏蔽层，得屏蔽层缆芯；
(7)将交联聚乙烯、聚氯乙烯树脂、线性低密度聚乙烯、聚1-丁烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二氧化硅、抗氧剂264、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油按质量比1:2:1:1.8：0.1:0.2:0.08:0.1:0.05:1混合，100℃、2000rpm搅拌6min后，以145～160℃向屏蔽层缆芯挤出内护套层，得内护套层缆芯；
(8)将内护套层缆芯置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，喷涂内护套层缆芯质量0.8倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照58s后，升温至60℃，喷涂内护套层缆芯质量100倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去离子水、抗坏血酸的质量比为1:500:0.5，反应7～10h后，置于水醇蒸气氛围下，水醇蒸气中去离子水和无水乙醇的质量比为1:9，静置13h后，-15℃冷冻7h得气凝胶缆芯；
(9)将三乙氧基硅基丁醛、丙二酸、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶按质量比1:1.6:5:0.4混合，升温至90℃，反应10h后，冷却至室温，加入三乙氧基硅基丁醛质量13倍的冰水，再加入盐酸至溶液pH为2，抽滤，得滤饼，再加入滤饼质量4倍的去离子水，得丙二酸反应液；
(10)将硫酸铝和去离子水按质量比1:2.6混合，加入氢氧化钠至溶液pH为10，得硫酸铝溶液，将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.4倍的硫酸铝溶液，160℃反应48min后，喷涂气凝胶缆芯质量0.03倍的质量分数为8.9％的硫酸，30kHz超声43min后，用去离子水洗涤8次，100℃干燥13h后，喷涂气凝胶缆芯质量0.7倍的丙二酸反应液，反应7h，用去离子水洗涤8次，60℃干燥14h得防水耐冲击的防火电缆。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于无步骤(1)，步骤(2)改为：将三甲氧基硅烷、三辛癸胺按质量比1:1.8混合，加热至78℃，反应42h后，加入三甲氧基硅烷质量1.8倍的石油醚，搅拌均匀后，抽滤，然后加入三甲氧基硅烷质量3倍的乙醇、三甲氧基硅烷质量1.7倍的乙酸乙酯，80rpm搅拌19min，抽滤，60℃烘干5.5h得季铵化合物。其余步骤同实施例2。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于无步骤(3)，步骤(4)改为：将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、季铵化合物按质量比1:1:0.15混合，搅拌溶解得纺丝液，向缆芯静电纺丝至膜层厚度为0.2mm，再置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，辐照45s，得第一防水层缆芯；所述静电纺丝条件为：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝速度为0.4mL/h，缆芯两端固定，转速为60rpm。其余步骤同实施例2。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于步骤(8)的不同，将步骤(8)改为：将内护套层缆芯置于容器中，升温至60℃，喷涂内护套层缆芯质量94倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去离子水、抗坏血酸的质量比为1:350:0.3，反应8.5h后，置于水醇蒸气氛围下，水醇蒸气中去离子水和无水乙醇的质量比为1:9，静置11.5h后，-15℃冷冻5.5h得气凝胶缆芯。其余步骤同实施例2。
对比例4
对比例4与实施例2的区别在于步骤(8)的不同，将步骤(8)改为：将内护套层缆芯置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，喷涂内护套层缆芯质量0.65倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照51s得气凝胶缆芯。其余步骤同实施例2。
对比例5
对比例5与实施例2的区别在于步骤(10)的不同，将步骤(10)改为：将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.55倍的丙二酸反应液，反应5.8h，用去离子水洗涤7次，60℃干燥12h得防水耐冲击的防火电缆。其余步骤同实施例2。
对比例6
对比例6与实施例2的区别在于无步骤(9)，将步骤(10)改为：将硫酸铝和去离子水按质量比1:2.6混合，加入氢氧化钠至溶液pH为9.5，得硫酸铝溶液；将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.3倍的硫酸铝溶液，160℃反应41min后，喷涂气凝胶缆芯质量0.02倍的质量分数为8.9％的硫酸，30kHz超声37min后，用去离子水洗涤7次，100℃干燥11h得防水耐冲击的防火电缆。其余步骤同实施例2。
效果例
下表1给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至6的防水耐冲击的防火电缆的性能分析结果。
表1
持续供电时间(min) 介电常数变化率(％)
实施例1 153 0.34
实施例2 155 0.32
实施例3 151 0.35
对比例1 150 38.6
对比例2 149 36.7
对比例3 100 0.44
对比例4 35 0.38
对比例5 64 0.36
对比例6 97 0.40
从实施例与对比例持续供电时间实验数据对比可发现，本发明利用二烯丙基二乙氧基硅烷，将石墨烯牢牢固定于内护套层表面，经水热还原，形成气凝胶保护层，减缓火焰蔓延，隔绝热量，使电缆具有防火效果；喷涂吸附硫酸铝，利用毛细管效应，填充气凝胶孔隙中，然后形成氢氧化铝包覆在气凝胶孔道表面，并产生键合作用，降低火焰温度，同时隔绝氧气，增益电缆的防火效果；接着，将三乙氧基硅基丁醛、丙二酸接枝于气凝胶表面，遇火优先被汽化，稀释空气中的氧气浓度，增益电缆的防火效果；从实施例与对比例的介电常数变化率实验数据对比可发现，本发明利用2-溴-1,5-己二烯、三甲氧基硅烷、三辛癸胺，形成氢氧化硅烷化合物，能与渗入的水分发生水解反应，消除内部的水分；利用紫外辐照-电纺，在绝缘层表面紧密交联形成第一防水层；然后通入硝酸锌水蒸气，与第一防水层反应，形成氧化锌，构成葱状结构的第二防水层，有利于提高电缆的防水效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种防水耐冲击的防火电缆，其特征在于，所述防水耐冲击的防火电缆包括缆芯、自制防水层、屏蔽层、内护套层、自制防火层。
2.根据权利要求1所述的一种防水耐冲击的防火电缆，其特征在于，所述缆芯包括镀锡铜丝芯材、交联聚乙烯绝缘层。
3.根据权利要求1所述的一种防水耐冲击的防火电缆，其特征在于，所述自制防水层包括第一防水层、第二防水层；所述第一防水层由以下方法制得，将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物混合得纺丝液，向缆芯静电纺丝，再置于高压汞灯下，辐照；所述第二防水层由以下方法制得，将第一防水层缆芯置于容器中，密封，通入硝酸锌水蒸气，反应一段时间。
4.根据权利要求3所述的一种防水耐冲击的防火电缆，其特征在于，所述氢氧化硅烷化合物由以下方法制得，将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷混合，加热升温，再加入三甲氧基硅烷，反应得硅氧化合物；将硅氧化合物、三辛癸胺混合，加热反应后，加入石油醚，抽滤，然后加入乙醇、乙酸乙酯，搅拌一段时间后，抽滤、烘干得季铵化合物，再经强碱型阴离子交换树脂交换。
5.根据权利要求1所述的一种防水耐冲击的防火电缆，其特征在于，所述自制防火层由以下方法制得，将内护套层缆芯置于高压汞灯下，喷涂二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照后，升温，再喷涂氧化石墨烯溶液，反应一段时间后，置于水醇蒸气氛围下，静置，冷冻干燥得气凝胶缆芯；向气凝胶缆芯涂气凝胶缆芯质量0.2～0.4倍的硫酸铝溶液，反应一段时间后，喷涂硫酸，超声处理后，洗涤、干燥，然后喷涂丙二酸反应液。
6.一种防水耐冲击的防火电缆的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、氢氧化硅烷化合物按质量比1:1:0.1～1:1:0.2混合，搅拌溶解得纺丝液，向缆芯静电纺丝至膜层厚度为0.1～0.3mm，再置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，辐照30～60s，得第一防水层缆芯；
(2)将第一防水层缆芯置于容器中，密封，以20mL/h通入180℃的硝酸锌水蒸气，反应15～18h后，取出，冷却至室温，80℃烘干7～10h得自制防水层缆芯；
(3)利用镀锡铜丝向自制防水层缆芯表面编织厚为0.1～0.3mm的屏蔽层，得屏蔽层缆芯；
(4)将交联聚乙烯、聚氯乙烯树脂、线性低密度聚乙烯、聚1-丁烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二氧化硅、抗氧剂264、硬脂酸钙、硬脂酸锌、环氧大豆油按质量比1:2:1:1.8：0.1:0.2:0.08:0.1:0.05:1混合，100℃、2000rpm搅拌1～6min后，以145～160℃向屏蔽层缆芯挤出内护套层，得内护套层缆芯；
(5)将内护套层缆芯置于2kW的高压汞灯下，距离200mm，喷涂内护套层缆芯质量0.5～0.8倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，辐照44～58s后，升温至60℃，喷涂内护套层缆芯质量88～100倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去离子水、抗坏血酸的质量比为1:200:0.1～1:500:0.5，反应7～10h后，置于水醇蒸气氛围下，水醇蒸气中去离子水和无水乙醇的质量比为1:9，静置10～13h后，-15℃冷冻4～7h得气凝胶缆芯；
(6)将气凝胶缆芯置于容器中，喷涂气凝胶缆芯质量0.2～0.4倍的硫酸铝溶液，160℃反应35～48min后，喷涂气凝胶缆芯质量0.01～0.03倍的质量分数为8.9％的硫酸，30kHz超声31～43min后，用去离子水洗涤6～8次，100℃干燥9～13h后，喷涂气凝胶缆芯质量0.4～0.7倍的丙二酸反应液，反应4.5～7h，用去离子水洗涤6～8次，60℃干燥10～14h得防水耐冲击的防火电缆。
7.根据权利要求6所述的一种防水耐冲击的防火电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述氢氧化硅烷化合物的制备方法为：
A、将2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯铂酸、异丙醇、八甲基环四硅氧烷按质量比1:0.01:0.001:0.004:0.0006～1:0.02:0.002:0.006:0.0008混合，搅拌均匀后，升温至90～95℃，加入2-溴-1,5-己二烯质量0.8～1.1倍的三甲氧基硅烷，反应2～4.5h得硅氧化合物；
B、将硅氧化合物、三辛癸胺按质量比1:1.5～1:2.0混合，加热至78℃，反应40～44h后，加入硅氧化合物质量1.5～2.0倍的石油醚，搅拌均匀后，抽滤，然后加入硅氧化合物质量2～4倍的乙醇、硅氧化合物质量1.1～2.3倍的乙酸乙酯，80rpm搅拌15～24min，抽滤，60℃烘干4～7h得季铵化合物；
C、将强碱型阴离子交换树脂置于离子交换柱中，以50mL/h加入强碱型阴离子交换树脂质量1.0～1.5倍的季铵化合物溶液，季铵化合物溶液中季铵化合物和无水乙醇的质量比为1:3，然后用无水乙醇洗涤2～4次，300rpm、80℃旋蒸60～72min后，70℃烘干3～6h。
8.根据权利要求6所述的一种防水耐冲击的防火电缆的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述静电纺丝条件为：纺丝电压为15kV，纺丝距离为18cm，纺丝速度为0.4mL/h，缆芯两端固定，转速为60rpm。
9.根据权利要求6所述的一种防水耐冲击的防火电缆的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硝酸锌水蒸气为六水合硝酸锌和去离子水按质量比1:13.4混合制得。
10.根据权利要求6所述的一种防水耐冲击的防火电缆的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述硫酸铝溶液的制备方法为：将硫酸铝和去离子水按质量比1:2.6混合，加入氢氧化钠至溶液pH为9～10；所述丙二酸反应液的制备方法为：将三乙氧基硅基丁醛、丙二酸、N,N-二甲基甲酰胺、吡啶按质量比1:1.1:3:0.2～1:1.6:5:0.4混合，升温至90℃，反应7～10h后，冷却至室温，加入三乙氧基硅基丁醛质量9～13倍的冰水，再加入盐酸至溶液pH为1～2，抽滤，得滤饼，再加入滤饼质量2～4倍的去离子水。
CN202211193025.9A 2022-09-28 2022-09-28 一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法 Pending CN115512885A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211193025.9A CN115512885A (zh) 2022-09-28 2022-09-28 一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211193025.9A CN115512885A (zh) 2022-09-28 2022-09-28 一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115512885A true CN115512885A (zh) 2022-12-23

Family

ID=84505348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211193025.9A Pending CN115512885A (zh) 2022-09-28 2022-09-28 一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115512885A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974414A (zh) * 2022-12-29 2023-04-18 江苏华鸥玻璃有限公司 一种低膨胀耐腐蚀高硼硅玻璃试剂瓶及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115974414A (zh) * 2022-12-29 2023-04-18 江苏华鸥玻璃有限公司 一种低膨胀耐腐蚀高硼硅玻璃试剂瓶及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115512885A (zh) 一种防水耐冲击的防火电缆及其制备方法
CN111362589B (zh) 一种耐候双层高增透镀膜玻璃及其制备方法
CN110978183B (zh) 一种透明竹材的制备方法及制得的透明竹材
CN109265734A (zh) 一种通过二氧化硅气凝胶绝热防火层提高聚合物泡沫阻燃性的方法
CN116285631A (zh) 一种水性彩钢瓦用隔热涂料及其制备方法
CN116997195B (zh) 一种用于光伏建筑一体化的中空低辐射钙钛矿发电玻璃
CN111087672A (zh) 一种改性交联聚乙烯绝缘电线电缆的制备方法
CN116239964A (zh) 一种隔热膜及其制备方法
CN113582187B (zh) 一种透明氧化硅气凝胶块体材料的制备方法
CN112373134B (zh) 一种强附着力的自洁玻璃及其制备方法
KR101111662B1 (ko) 건조조절 화학첨가제를 이용한 대면적 실리카 에어로젤 막의 제조 방법
CN111113605B (zh) 一种适用于柳编工艺品的长效阻燃处理方法
CN110204757B (zh) 聚乙烯醇缩丁醛-碳点纳米复合膜的制备方法
CN101824255B (zh) 一种抗电网冰冻灾害涂料
KR20080084438A (ko) 에어로겔에 은을 코팅하는 방법 및 이에 따라 제조된 은코팅된 에어로겔
CN110746685A (zh) 一种高强度耐候型电源线的制备方法
CN117025033B (zh) 一种耐电穿涂料及其生产工艺
CN113201257B (zh) 一种电力检修攀爬结构专用防护漆
CN114395342B (zh) 一种水汽阻隔防火柔性背板及其制备方法
CN115974519B (zh) 一种耐低温柔性纳米隔热保温材料及其制备方法
CN117535880A (zh) 一种抗菌型防水透气膜及其制备方法和应用
CN114835384A (zh) 一种柔性玻璃及其制备方法
CN114800756A (zh) 一种阻燃防霉复合地板及其制备方法
CN109019619B (zh) 一种降低钾长石粉电导率的方法
CN115260596A (zh) 一种防潮环保钙锌稳定剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination