[发明专利]一种气凝胶复合电缆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电线路器材领域，涉及一种电缆及其制备方法，尤其涉及一种纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆及其制备方法。

背景技术

随着经济社会发展，如何提高电缆在高温或火灾环境中的正常运行能力变得越来越迫切。而研制质轻、材料成本低、结构简单的高性能防火和耐火电缆，意义极其重大。

本发明所制备的纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆，综合运用材料和创新性工艺制备以纳米氧化铝纤维为骨架进行凝胶的SiO₂-Al₂O₃混合气凝胶隔离层。相互桥联的纳米氧化铝纤维与SiO₂-Al₂O₃气凝胶中的纳米孔壁相桥联，显著提高由纳米气孔分割而成的三维连续网状结构的强度和韧性。

在本发明完成之前，尚未见到用与本发明制备方法相同的纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆产品，也未见到有与本发明相同的纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆的制备方法在文献中有记载。

发明内容

本发明立足于材料特性及工艺的综合应用，旨在提供一种制备纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆的方法。

所述纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆由金属导体、绝缘、纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶隔离层及不锈钢护套组成，其中，所述纳米氧化铝纤维长度为15nm-80nm，直径为4-11nm，添加量按重量百分比为3.9％-9.8％；SiO₂-Al₂O₃气凝胶隔离层是一种由纳米气孔分割成三维连续网状的结构，孔隙率为85.2％-90.8％，所述纳米气孔平均孔径为5nm-11nm；所述纳米氧化铝纤维之间相互桥联，并与SiO₂-Al₂O₃气凝胶孔壁相桥联，其中，所述纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶密度为0.158g/cm³-0.185g/cm³。

所述SiO₂-Al₂O₃气凝胶隔离层在25℃时的等效热导率为0.0288W/(m·k)-0.0465W/(m·k)，1000℃时的热导率为0.0528W/(m·k)-0.0685W/(m·k)，1200℃时的热导率0.0743W/(m·K)-0.0835W/(m·K)，最高使用温度可达1500℃。

所述的纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶复合电缆的制备方法，主要包括以下步骤：

步骤一：电缆芯制备

导体材料采用铝合金或铜，经过熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合制得导体；

绝缘或绝缘后成缆制得电缆芯。

步骤二：纳米氧化铝纤维增强SiO₂-Al₂O₃气凝胶隔离层制备

在20℃下，将正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、去离子水按一定的物质的量比混合，搅拌均匀，加入盐酸、水和乙醇将混合液PH值调整为3。在50℃的温度下电磁搅拌30分钟，加入氨水、水和乙醇进行催化至PH值为6，充分水解后得到SiO₂溶胶。

在20℃下，将AlCl₃·6H₂O、乙醇、去离子水按一定的物质的量比混合，搅拌30分钟使AlCl₃·6H₂O充分水解并得到Al₂O₃溶胶。