CN117316512B - 一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硅橡胶耐高温电缆。本发明制备的电缆，由缆芯和依次包覆在缆芯外侧的隔热层、屏蔽层、外绝缘层、防水层、保护套层组成，所述缆芯和隔热层之间有填充层，所述缆芯为三根相互绞合的绝缘线芯，所述绝缘线芯为铜导体和包覆在铜导体外的内绝缘层组成，其中，防水层是由改性处理的聚氨酯涂覆在外绝缘层表面形成，具有较好的防水性能；保护套层则是通过对硅橡胶进行改性，使其具有优异的阻燃性能、耐高温性能以及力学性能。

Description

一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法
技术领域
本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法。
背景技术
电作是人们日常生活中必不可少的能源，而电缆作为它的传输工具，其需求量越来越大，涉及的领域越来越广，在一些领域的电缆使用上需要电缆具备非常好的耐高温性能，尤其是电缆缆芯内部的导体如果长期处于高温环境之中，导体会出现损坏等情况，从而导致电缆的电气性能、信号传输性能等受到极大的影响，无法继续满足使用要求。
现有的电缆大多数都是易燃材料，不耐高温，而且防水性能较差，不适用于冶金、电力、石化等行业具有移动耐温等特殊要求的场合。因此，需要制备出一种耐高温、阻燃以及防水性能优异的电缆来满足需求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种硅橡胶耐高温电缆及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种硅橡胶耐高温电缆，由缆芯和依次包覆在缆芯外侧的隔热层、屏蔽层、外绝缘层、防水层、保护套层组成，所述缆芯和隔热层之间有填充层，所述缆芯为三根相互绞合的绝缘线芯，所述绝缘线芯为铜导体和包覆在铜导体外的内绝缘层组成，所述防水层是防水聚氨酯涂覆在外绝缘层表面形成；
所述防水聚氨酯由以下步骤制备：
步骤A1、将5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷和氢氧化钠加入含有无水乙醇的反应器中搅拌混合均匀，再加入1H，1H-十一氟己胺并在室温下搅拌2-3h，待反应结束后，减压蒸馏，即得含氟化合物；
步骤A1通过5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷中的环氧基与1H，1H-十一氟己胺的氨基之间发生开环反应，将氟原子引入偶联剂中，其中含有的-CF2和-CF3具有较高的键能，使其可以屏蔽和保护分子链中非氟化链段，使分子链段热分解速率降低，提高了基体的热稳定性；氟原子的存在降低了涂料的表面能，使其表现出优异的疏水性能；
进一步地，5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷、氢氧化钠、无水乙醇和1H，1H-十一氟己胺的用量比为4.5-9g：0.2-0.6g：20-40mL：5.1-10.2g。
步骤A2、将聚己内酯二醇-2000加入三口烧瓶中于油浴锅中加热至90℃，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡，并在氮气条件下搅拌反应1.5-2.5h，待反应结束后，将体系温度降低至85℃，再加入2，2-二羟甲基丁酸搅拌反应2h，待反应结束后，即得预聚物；
进一步地，聚己内酯二醇-2000、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和2，2-二羟甲基丁酸的用量比为1.8-2.2g：1.0-1.3g：0.2-0.3g：0.3-0.4g。
步骤A3、将含有预聚物的三口烧瓶温度降低至35-45℃，向烧瓶中滴加三乙胺中和反应30min，保持温度，并加入含氟化合物反应30min，待反应结束后，在1000rpm的转速下加入去离子水搅拌10-20min，降温、出料，即得防水聚氨酯；
步骤A3中含氟化合物上的仲胺和预聚物中的端异氰酸酯基发生反应，从而将氟原子和硅氧烷引入聚氨酯中，提高了聚氨酯的疏水性能，这是因为含氟化合物中含有丰富的低表面能三乙氧基硅烷链，同时三乙氧基硅烷链可以在基体表面富集形成Si-O-Si交联结构，这种三维网络结构赋予基体优异的疏水和防水表面；
进一步地，三乙胺、含氟化合物和去离子水的用量比为1-2mL：3.2-4mL：10mL。
所述保护套层，按照重量份计包括：
聚氯乙烯树脂25-35份，改性硅橡胶15-25份，三元乙丙橡胶5-10份，白炭黑10-15份，环氧大豆油2-3，硫化剂2-4份；
所述改性硅橡胶由以下方法制备：
步骤B1、将三聚氰胺和3-甲酰基苯硼酸加入含有甲苯的四口烧瓶中，在氮气条件下搅拌混合均匀，然后缓慢升温至110℃，冷凝回流反应4-6h，待反应完成后，冷却至室温，并将其倒入含有苯的烧杯中，静置5-10min，抽滤，将滤饼用沸水洗涤三次，并在60℃下真空干燥，即得硼氮阻燃剂，结构式如下：
步骤B1中三聚氰胺上的氨基与3-甲酰基苯硼酸上的醛基发生亲核加成反应，从而将硼原子引入体系，提高了基体阻燃性能，其中硼原子在燃烧过程中会产生硼氧化合物，形成B-O-C、B-O-N和B-O-B结构，这些结构奶热氧稳定性好，能够防止内部基材进一步燃烧，促进形成致密的炭层；三嗪环结构的存在，使基体在燃烧过程会释放出氮气、氨气等不可燃气体，能够稀释基体中易燃气体的浓度，同时还能促进炭层发泡膨胀，防止基体在燃烧过程中发生熔融滴落；
进一步地，三聚氰胺、3-甲酰基苯硼酸、甲苯和苯的用量比为0.01-0.02mol：0.03-0.06mol：50-150mL：100mL。
步骤B2、将硼氮阻燃剂加入含有N，N-二甲基甲酰胺的反应器中，搅拌混合均匀，在加入羟甲基三乙氧基硅烷，并反应体系加热至100-120℃回流8-10h，待反应结束后，旋蒸除去溶剂，并在80℃下真空干燥24h，即得氮硼硅阻燃剂，结构式如下：
步骤B2中硼氮阻燃剂上的羟基与羟甲基三乙氧基硅烷中的羟基发生酯化反应，从而将硅原子引入阻燃剂中，提高了基体的力学性能，这是由于氮硼硅阻燃剂的链段中含有大量的硅氧烷结构，能够参与硅橡胶的硫化过程，通过硫化剂的作用与硅橡胶交联形成空间网络结构，增加了基体的交联密度，提高了阻燃剂与基体的相容性，起到了增强力学性能的作用；
进一步地，硼氮阻燃剂、羟甲基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比0.01-0.03mol：0.012-0.036mol：100mL。
步骤B3、将氨基硅油和2，2-二苯基乙酸置于三口烧瓶中，并在氮气条件下，加热至200-210℃冷凝回流6-7h，待反应结束后，将体系温度升高至240℃，继续反应2-3h，待反应结束后，即得苯基硅油；
步骤B3中氨基硅油和2，2-二苯基乙酸发生酰胺化反应，制得侧链含有苯环的苯基硅油，将其作为硅橡胶的原料，提高了硅橡胶的耐高温性能，这是由于硅橡胶侧基引入苯基后，能够在聚硅氧烷链段上形成位阻，抑制成环降解；此外，苯基的热氧稳定性远高于甲基，引入后可在一定程度上防止侧链基团氧化分解而引起的主链的交联或降解。
进一步地，氨基硅油和2，2-二苯基乙酸的用量比为0.001-0.002mol：0.015-0.03mol。
步骤B4、将107胶加入含有四氢呋喃的反应器中搅拌混合均匀，再加入苯基硅油、硅酸乙酯和氮硼硅阻燃剂搅拌2-3h，随后加入二月桂酸二丁基锡，继续搅拌10min，待反应结束后，将混合液放入150℃真空烘箱中抽真空除泡10min，倒入金属模具中，室温下固化2h，将固化后的硅橡胶母胶放入双辊开炼机，再加入氨基化云母粉，左右割刀各3次，最后打卷6-10次，混炼均匀后下片停放24h，即得改性硅橡胶；
进一步地，107胶、四氢呋喃、苯基硅油、硅酸乙酯、氮硼硅阻燃剂、二月桂酸二丁基锡和氨基化云母粉的用量比为20-40g：40-80mL：0.4-1.2g：1g：0.2-0.6g：0.4-0.5g：0.15-0.25g。
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法包括以下步骤：
步骤S1、将热塑性聚丙烯材料作为内绝缘层绕包在铜导体上得到绝缘线芯，再将三个绝缘线芯绞合成型，采用聚丙烯薄膜对绞合成型的线芯进行填充，填充后采用阻燃带绕包扎紧，然后依次绕包纳米微孔隔热材料、聚烯烃和炭黑导电复合材料以及乙烯-四氟乙烯共聚物，即得电缆前体；
步骤S2、向防水聚氨酯中加入固化剂N3300，快速搅拌使其混合均匀，并将其均匀涂覆在外绝缘层的外侧形成防水层，防水聚氨酯和固化剂N3300的用量比为20g：8g；
步骤S3、将聚氯乙烯树脂和三元乙丙橡胶加入反应器中加热至180-200℃，保温25-35min，然后加入改性硅橡胶并升温至200-240℃，保温1.5-2.5h，再加入白炭黑、环氧大豆油和硫化剂混合搅拌均匀，在200-240℃下混炼2-3h，挤出、热压成型后绕包在防水层外，形成保护套层，即得耐高温电缆。
本发明的有益效果：
本发明中制备的电缆具有防水层和保护套层：其中，防水层是由改性处理的聚氨酯涂覆在外绝缘层形成，具有较好的防水性能；保护套层则是通过对硅橡胶进行改性，使其具有优异的阻燃性能、耐高温性能以及力学性能。
防水聚氨酯中引入的氟原子降低了基体的表面能，提高了聚氨酯的疏水性能，此外，三乙氧基硅烷链可以在基体表面富集形成Si-O-Si交联结构，这种三维网络结构赋予基体优异的疏水和防水表面；含有的-CF2和-CF3具有较高的键能，提高了基体的热稳定性。
改性硅橡胶中引入的硼原子，在燃烧过程中能够促进基体表面形成致密的炭层，三嗪环结构的存在，则使基体释放出氮气、氨气等不可燃气体，稀释基体中易燃气体，提高了基体的阻燃性能；硅原子的引入使基体中含有大量的硅氧烷结构，使其在硫化过程，能够形成空间网络结构，增加了基体的交联密度，提高了阻燃剂与基体的相容性，起到了增强力学性能的作用；侧链苯基的引入，能够在聚硅氧烷链段上形成位阻，抑制成环降解，提高了硅橡胶的耐高温性能。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种硅橡胶耐高温电缆的结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种硅橡胶耐高温电缆，由缆芯和依次包覆在缆芯外侧的隔热层、屏蔽层、外绝缘层、防水层、保护套层组成，缆芯和隔热层之间有填充层，缆芯为三根相互绞合的绝缘线芯，绝缘线芯为铜导体和包覆在铜导体外的内绝缘层组成，防水层是防水聚氨酯涂覆在外绝缘层表面形成；
1)防水聚氨酯由以下步骤制备：
步骤A1、将5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷和氢氧化钠加入含有无水乙醇的反应器中搅拌混合均匀，再加入1H，1H-十一氟己胺并在室温下搅拌2h，待反应结束后，减压蒸馏，即得含氟化合物，5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷、氢氧化钠、无水乙醇和1H，1H-十一氟己胺的用量比为4.5g：0.2g：20mL：5.1g；
步骤A2、将聚己内酯二醇-2000加入三口烧瓶中于油浴锅中加热至90℃，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡，并在氮气条件下搅拌反应1.5h，待反应结束后，将体系温度降低至85℃，再加入2，2-二羟甲基丁酸搅拌反应2h，待反应结束后，即得预聚物，聚己内酯二醇-2000、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和2，2-二羟甲基丁酸的用量比为1.8g：1.0g：0.2g：0.3g；
步骤A3、将含有预聚物的三口烧瓶温度降低至35℃，向烧瓶中滴加三乙胺中和反应30min，保持温度，并加入含氟化合物反应30min，待反应结束后，在1000rpm的转速下加入去离子水搅拌10min，降温、出料，即得防水聚氨酯，三乙胺、含氟化合物和去离子水的用量比为1mL：3.2mL：10mL。
2)改性硅橡胶由以下方法制备：
步骤B1、将三聚氰胺和3-甲酰基苯硼酸加入含有甲苯的四口烧瓶中，在氮气条件下搅拌混合均匀，然后缓慢升温至110℃，冷凝回流反应4h，待反应完成后，冷却至室温，并将其倒入含有苯的烧杯中，静置5min，抽滤，将滤饼用沸水洗涤三次，并在60℃下真空干燥，即得硼氮阻燃剂，三聚氰胺、3-甲酰基苯硼酸、甲苯和苯的用量比为0.01mol：0.03mol：50mL：100mL；
步骤B2、将硼氮阻燃剂加入含有N，N-二甲基甲酰胺的反应器中，搅拌混合均匀，在加入羟甲基三乙氧基硅烷，并反应体系加热至100℃回流8h，待反应结束后，旋蒸除去溶剂，并在80℃下真空干燥24h，即得氮硼硅阻燃剂，硼氮阻燃剂、羟甲基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比0.01mol：0.012mol：100mL；
步骤B3、将氨基硅油和2，2-二苯基乙酸置于三口烧瓶中，并在氮气条件下，加热至200℃冷凝回流6h，待反应结束后，将体系温度升高至240℃，继续反应2h，待反应结束后，即得苯基硅油，氨基硅油和2，2-二苯基乙酸的用量比为0.001mol：0.015mol；
步骤B4、将107胶加入含有四氢呋喃的反应器中搅拌混合均匀，再加入苯基硅油、硅酸乙酯和氮硼硅阻燃剂搅拌2h，随后加入二月桂酸二丁基锡，继续搅拌10min，待反应结束后，将混合液放入150℃真空烘箱中抽真空除泡10min，倒入金属模具中，室温下固化2h，将固化后的硅橡胶母胶放入双辊开炼机，再加入氨基化云母粉，左右割刀各3次，最后打卷6次，混炼均匀后下片停放24h，即得改性硅橡胶，107胶、四氢呋喃、苯基硅油、硅酸乙酯、氮硼硅阻燃剂、二月桂酸二丁基锡和氨基化云母粉的用量比为20g：40mL：0.4g：1g：0.2g：0.4g：0.15g。
实施例2
1)防水聚氨酯由以下步骤制备：
步骤A1、将5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷和氢氧化钠加入含有无水乙醇的反应器中搅拌混合均匀，再加入1H，1H-十一氟己胺并在室温下搅拌2.5h，待反应结束后，减压蒸馏，即得含氟化合物，5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷、氢氧化钠、无水乙醇和1H，1H-十一氟己胺的用量比为7.5g：0.4g：30mL：7.4g；
步骤A2、将聚己内酯二醇-2000加入三口烧瓶中于油浴锅中加热至90℃，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡，并在氮气条件下搅拌反应2h，待反应结束后，将体系温度降低至85℃，再加入2，2-二羟甲基丁酸搅拌反应2h，待反应结束后，即得预聚物，聚己内酯二醇-2000、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和2，2-二羟甲基丁酸的用量比为2g：1.2g：0.25g：0.35g；
步骤A3、将含有预聚物的三口烧瓶温度降低至40℃，向烧瓶中滴加三乙胺中和反应30min，保持温度，并加入含氟化合物反应30min，待反应结束后，在1000rpm的转速下加入去离子水搅拌15min，降温、出料，即得防水聚氨酯，三乙胺、含氟化合物和去离子水的用量比为1.5mL：3.6mL：10mL。
2)改性硅橡胶由以下方法制备：
步骤B1、将三聚氰胺和3-甲酰基苯硼酸加入含有甲苯的四口烧瓶中，在氮气条件下搅拌混合均匀，然后缓慢升温至110℃，冷凝回流反应5h，待反应完成后，冷却至室温，并将其倒入含有苯的烧杯中，静置8min，抽滤，将滤饼用沸水洗涤三次，并在60℃下真空干燥，即得硼氮阻燃剂，三聚氰胺、3-甲酰基苯硼酸、甲苯和苯的用量比为0.015mol：0.045mol：100mL：100mL；
步骤B2、将硼氮阻燃剂加入含有N，N-二甲基甲酰胺的反应器中，搅拌混合均匀，在加入羟甲基三乙氧基硅烷，并反应体系加热至110℃回流9h，待反应结束后，旋蒸除去溶剂，并在80℃下真空干燥24h，即得氮硼硅阻燃剂，硼氮阻燃剂、羟甲基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比0.02mol：0.024mol：100mL；
步骤B3、将氨基硅油和2，2-二苯基乙酸置于三口烧瓶中，并在氮气条件下，加热至210℃冷凝回流6.5h，待反应结束后，将体系温度升高至240℃，继续反应2.5h，待反应结束后，即得苯基硅油，氨基硅油和2，2-二苯基乙酸的用量比为0.0015mol：0.025mol；
步骤B4、将107胶加入含有四氢呋喃的反应器中搅拌混合均匀，再加入苯基硅油、硅酸乙酯和氮硼硅阻燃剂搅拌2.5h，随后加入二月桂酸二丁基锡，继续搅拌10min，待反应结束后，将混合液放入150℃真空烘箱中抽真空除泡10min，倒入金属模具中，室温下固化2h，将固化后的硅橡胶母胶放入双辊开炼机，再加入氨基化云母粉，左右割刀各3次，最后打卷8次，混炼均匀后下片停放24h，即得改性硅橡胶，107胶、四氢呋喃、苯基硅油、硅酸乙酯、氮硼硅阻燃剂、二月桂酸二丁基锡和氨基化云母粉的用量比为30g：60mL：0.8g：1g：0.4g：0.45g：0.2g。
实施例3
1)防水聚氨酯由以下步骤制备：
步骤A1、将5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷和氢氧化钠加入含有无水乙醇的反应器中搅拌混合均匀，再加入1H，1H-十一氟己胺并在室温下搅拌3h，待反应结束后，减压蒸馏，即得含氟化合物，5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷、氢氧化钠、无水乙醇和1H，1H-十一氟己胺的用量比为9g：0.6g：40mL：10.2g；
步骤A2、将聚己内酯二醇-2000加入三口烧瓶中于油浴锅中加热至90℃，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡，并在氮气条件下搅拌反应2.5h，待反应结束后，将体系温度降低至85℃，再加入2，2-二羟甲基丁酸搅拌反应2h，待反应结束后，即得预聚物，聚己内酯二醇-2000、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和2，2-二羟甲基丁酸的用量比为2.2g：1.3g：0.3g：0.4g；
步骤A3、将含有预聚物的三口烧瓶温度降低至45℃，向烧瓶中滴加三乙胺中和反应30min，保持温度，并加入含氟化合物反应30min，待反应结束后，在1000rpm的转速下加入去离子水搅拌20min，降温、出料，即得防水聚氨酯，三乙胺、含氟化合物和去离子水的用量比为2mL：4mL：10mL。
2)改性硅橡胶由以下方法制备：
步骤B1、将三聚氰胺和3-甲酰基苯硼酸加入含有甲苯的四口烧瓶中，在氮气条件下搅拌混合均匀，然后缓慢升温至110℃，冷凝回流反应6h，待反应完成后，冷却至室温，并将其倒入含有苯的烧杯中，静置10min，抽滤，将滤饼用沸水洗涤三次，并在60℃下真空干燥，即得硼氮阻燃剂，三聚氰胺、3-甲酰基苯硼酸、甲苯和苯的用量比为0.02mol：0.06mol：150mL：100mL；
步骤B2、将硼氮阻燃剂加入含有N，N-二甲基甲酰胺的反应器中，搅拌混合均匀，在加入羟甲基三乙氧基硅烷，并反应体系加热至120℃回流10h，待反应结束后，旋蒸除去溶剂，并在80℃下真空干燥24h，即得氮硼硅阻燃剂，硼氮阻燃剂、羟甲基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比0.03mol：0.036mol：100mL；
步骤B3、将氨基硅油和2，2-二苯基乙酸置于三口烧瓶中，并在氮气条件下，加热至210℃冷凝回流7h，待反应结束后，将体系温度升高至240℃，继续反应3h，待反应结束后，即得苯基硅油，氨基硅油和2，2-二苯基乙酸的用量比为0.002mol：0.03mol；
步骤B4、将107胶加入含有四氢呋喃的反应器中搅拌混合均匀，再加入苯基硅油、硅酸乙酯和氮硼硅阻燃剂搅拌3h，随后加入二月桂酸二丁基锡，继续搅拌10min，待反应结束后，将混合液放入150℃真空烘箱中抽真空除泡10min，倒入金属模具中，室温下固化2h，将固化后的硅橡胶母胶放入双辊开炼机，再加入氨基化云母粉，左右割刀各3次，最后打卷10次，混炼均匀后下片停放24h，即得改性硅橡胶，107胶、四氢呋喃、苯基硅油、硅酸乙酯、氮硼硅阻燃剂、二月桂酸二丁基锡和氨基化云母粉的用量比为40g：80mL：1.2g：1g：0.6g：0.5g：0.25g。
实施例4
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将热塑性聚丙烯材料作为内绝缘层绕包在铜导体上得到绝缘线芯，再将三个绝缘线芯绞合成型，采用聚丙烯薄膜对绞合成型的线芯进行填充，填充后采用阻燃带绕包扎紧，然后依次绕包纳米微孔隔热材料、聚烯烃和炭黑导电复合材料以及乙烯-四氟乙烯共聚物，即得电缆前体；
步骤S2、向实施例6制备的防水聚氨酯中加入固化剂N3300，快速搅拌使其混合均匀，并将其均匀涂覆在绝缘层外侧形成防水层，实施例3制备的防水聚氨酯和固化剂N3300的用量比为20g：8g；
步骤S3、按重量份数称取原料，将25份聚氯乙烯树脂和5份三元乙丙橡胶加入反应器中加热至180℃，保温25min，然后加入15份实施例3制备的改性硅橡胶并升温至200℃，保温1.5h，再加入10份白炭黑、2份环氧大豆油和2份二月桂酸二丁基锡混合搅拌均匀，在200℃下混炼2h，挤出、热压成型后绕包在防水层外，形成保护套层，即得耐高温电缆。
实施例5
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将热塑性聚丙烯材料作为内绝缘层绕包在铜导体上得到绝缘线芯，再将三个绝缘线芯绞合成型，采用聚丙烯薄膜对绞合成型的线芯进行填充，填充后采用阻燃带绕包扎紧，然后依次绕包纳米微孔隔热材料、聚烯烃和炭黑导电复合材料以及乙烯-四氟乙烯共聚物，即得电缆前体；
步骤S2、向实施例6制备的防水聚氨酯中加入固化剂N3300，快速搅拌使其混合均匀，并将其均匀涂覆在绝缘层外侧形成防水层，实施例3制备的防水聚氨酯和固化剂N3300的用量比为20g：8g；
步骤S3、按重量份数称取原料，将30份聚氯乙烯树脂和8份三元乙丙橡胶加入反应器中加热至190℃，保温30min，然后加入20份实施例3制备的改性硅橡胶并升温至220℃，保温2h，再加入12份白炭黑、3份环氧大豆油和3份二月桂酸二丁基锡混合搅拌均匀，在220℃下混炼2.5h，挤出、热压成型后绕包在防水层外，形成保护套层，即得耐高温电缆。
实施例6
一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、将热塑性聚丙烯材料作为内绝缘层绕包在铜导体上得到绝缘线芯，再将三个绝缘线芯绞合成型，采用聚丙烯薄膜对绞合成型的线芯进行填充，填充后采用阻燃带绕包扎紧，然后依次绕包纳米微孔隔热材料、聚烯烃和炭黑导电复合材料以及乙烯-四氟乙烯共聚物，即得电缆前体；
步骤S2、向实施例6制备的防水聚氨酯中加入固化剂N3300，快速搅拌使其混合均匀，并将其均匀涂覆在绝缘层外侧形成防水层，实施例3制备的防水聚氨酯和固化剂N3300的用量比为20g：8g；
步骤S3、按重量份数称取原料，将35份聚氯乙烯树脂和10份三元乙丙橡胶加入反应器中加热至200℃，保温35min，然后加入25份实施例3制备的改性硅橡胶并升温至240℃，保温2.5h，再加入15份白炭黑、2份环氧大豆油和4份二月桂酸二丁基锡混合搅拌均匀，在240℃下混炼3h，挤出、热压成型后绕包在防水层外，形成保护套层，即得耐高温电缆。
对比例1
本对比例为一种硅橡胶电缆，与实施例6的区别在于未设置防水层，其余均相同。
对比例2
本对比例为一种硅橡胶电缆，与实施例6的区别在于保护套层中的硅橡胶为进行改性处理，其余均相同。
本试验参考GB/T3048.8-2007《电线电缆电性能试验方法第8部分：交流电压试验》对实施例4-6和对比例1-2的硅橡胶电缆进行性能测试：防水测试：将电缆弯曲，放置于5％的NaCl溶液中，连续施加10h交流电；耐高温测试：选用换气热老化烘箱，对电缆进行100℃为期60d的试验，在老化60天(d)时，测定电缆绝缘电阻，一般工程上要求电缆绝缘电阻不小于1MΩ/kV，认为电缆通过耐高温试验，再对热老化后的电缆施加6.0kV的交流电20min，未发生电弧和不击穿即为通过试验。对实施例4-6及对比例1-2制备的电缆保护套进行阻燃和力学性能测试：阻燃性测试：参照GB/T2406.2-2009标准，在JF-3型氧指数测试仪上测试；力学性能测试：采用ASTMD412标准进行拉伸强度和断裂伸长率测试。测试结果如表1：
表1
从表1可知本发明中实施例4-6制备的电缆具有较好的防水性能、耐高温性能、阻燃性能以及力学性能；由于对比例1中制备的电缆未设置防水层，经防水测试后未通过，而对比例2中制备的电缆保护套层仅添加硅橡胶作为原料，不具备阻燃和耐高温性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，由缆芯和依次包覆在缆芯外侧的隔热层、屏蔽层、外绝缘层、防水层、保护套层组成，所述缆芯和隔热层之间有填充层，所述缆芯为三根相互绞合的绝缘线芯，所述绝缘线芯为铜导体和包覆在铜导体外的内绝缘层组成，所述防水层是防水聚氨酯涂覆在外绝缘层表面形成；
所述防水聚氨酯由以下步骤制备：
步骤A1、将5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷和氢氧化钠加入含有无水乙醇的反应器中搅拌混合均匀，再加入1H，1H-十一氟己胺并在室温下搅拌2-3h，待反应结束后，减压蒸馏，即得含氟化合物，5，6-环氧基己基三乙氧基硅烷、氢氧化钠、无水乙醇和1H，1H-十一氟己胺的用量比为4.5-9g：0.2-0.6g：20-40mL：5.1-10.2g；
步骤A2、将聚己内酯二醇-2000加入三口烧瓶中于油浴锅中加热至90℃，再加入异佛尔酮二异氰酸酯和二丁基二月桂酸锡，并在氮气条件下搅拌反应1.5-2.5h，待反应结束后，将体系温度降低至85℃，再加入2，2-二羟甲基丁酸搅拌反应2h，待反应结束后，即得预聚物，聚己内酯二醇-2000、异佛尔酮二异氰酸酯、二丁基二月桂酸锡和2，2-二羟甲基丁酸的用量比为1.8-2.2g：1.0-1.3g：0.2-0.3g：0.3-0.4g；
步骤A3、将含有预聚物的三口烧瓶温度降低至35-45℃，向烧瓶中滴加三乙胺中和反应30min，保持温度，并加入含氟化合物反应30min，待反应结束后，在1000rpm的转速下加入去离子水搅拌10-20min，降温、出料，即得防水聚氨酯，三乙胺、含氟化合物和去离子水的用量比为1-2mL：3.2-4mL：10mL。
2.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，所述保护套层，按照重量份计包括：
聚氯乙烯树脂25-35份，改性硅橡胶15-25份，三元乙丙橡胶5-10份，白炭黑10-15份，环氧大豆油2-3，硫化剂2-4份；
所述改性硅橡胶由以下方法制备：
步骤B1、将三聚氰胺和3-甲酰基苯硼酸加入含有甲苯的四口烧瓶中，在氮气条件下搅拌混合均匀，然后缓慢升温至110℃，冷凝回流反应4-6h，待反应完成后，冷却至室温，并将其倒入含有苯的烧杯中，静置5-10min，抽滤，将滤饼用沸水洗涤三次，并在60℃下真空干燥，即得硼氮阻燃剂；
步骤B2、将硼氮阻燃剂加入含有N，N-二甲基甲酰胺的反应器中，搅拌混合均匀，在加入羟甲基三乙氧基硅烷，并反应体系加热至100-120℃回流8-10h，待反应结束后，旋蒸除去溶剂，并在80℃下真空干燥24h，即得氮硼硅阻燃剂；
步骤B3、将氨基硅油和2，2-二苯基乙酸置于三口烧瓶中，并在氮气条件下，加热至200-210℃冷凝回流6-7h，待反应结束后，将体系温度升高至240℃，继续反应2-3h，待反应结束后，即得苯基硅油；
步骤B4、将107胶加入含有四氢呋喃的反应器中搅拌混合均匀，再加入苯基硅油、硅酸乙酯和氮硼硅阻燃剂搅拌2-3h，随后加入二月桂酸二丁基锡，继续搅拌10min，待反应结束后，将混合液放入150℃真空烘箱中抽真空除泡10min，倒入金属模具中，室温下固化2h，将固化后的硅橡胶母胶放入双辊开炼机，再加入氨基化云母粉，左右割刀各3次，最后打卷6-10次，混炼均匀后下片停放24h，即得改性硅橡胶。
3.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤B1中三聚氰胺、3-甲酰基苯硼酸、甲苯和苯的用量比为0.01-0.02mol：0.03-0.06mol：50-150mL：100mL。
4.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤B2中硼氮阻燃剂、羟甲基三乙氧基硅烷和N，N-二甲基甲酰胺的用量比0.01-0.03mol：0.012-0.036mol：100mL。
5.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤B3中氨基硅油和2，2-二苯基乙酸的用量比为0.001-0.002mol：0.015-0.03mol。
6.根据权利要求2所述的一种硅橡胶耐高温电缆，其特征在于，步骤B4中107胶、四氢呋喃、苯基硅油、硅酸乙酯、氮硼硅阻燃剂、二月桂酸二丁基锡和氨基化云母粉的用量比为20-40g：40-80mL：0.4-1.2g：1g：0.2-0.6g：0.4-0.5g：0.15-0.25g。
7.根据权利要求1所述的一种硅橡胶耐高温电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、将热塑性聚丙烯材料作为内绝缘层绕包在铜导体上得到绝缘线芯，再将三个绝缘线芯绞合成型，采用聚丙烯薄膜对绞合成型的线芯进行填充，填充后采用阻燃带绕包扎紧，然后依次绕包纳米微孔隔热材料、聚烯烃和炭黑导电复合材料以及乙烯-四氟乙烯共聚物，即得电缆前体；
步骤S2、向防水聚氨酯中加入固化剂N3300，快速搅拌使其混合均匀，并将其均匀涂覆在乙烯-四氟乙烯共聚物外侧形成防水层，防水聚氨酯和固化剂N3300的用量比为20g：8g；
步骤S3、将聚氯乙烯树脂和三元乙丙橡胶加入反应器中加热至180-200℃，保温25-35min，然后加入改性硅橡胶并升温至200-240℃，保温1.5-2.5h，再加入白炭黑、环氧大豆油和硫化剂混合搅拌均匀，在200-240℃下混炼2-3h，挤出、热压成型后绕包在防水层外，形成保护套层，即得耐高温电缆。
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