一种耐老化防火电力电缆及其制备方法与流程

1.本发明属于电力电缆加工技术领域，具体涉及一种耐老化防火电力电缆及其制备方法。


背景技术：

2.随着经济社会发展，防火电力电缆的需求量越来越大，不管是在民用还是军事方面都有极其广泛的应用，比如住宅、油库、作战指挥系统中都离不开防火电力电缆，保障在火灾发生的一段时间内电力和通讯通畅，为救援工作提供基础，确保人的生命和财产安全。
3.目前市场上最常见的防火电力电缆主要有基于氧化镁矿物的防火电缆、基于云母带绕包的防火电缆、基于陶瓷化硅橡胶的防火电缆。前两种防火电缆都能够达a类防火标准，也就是说试验温度为950～1000℃条件下，附加电压为500v，电流3a，可以保持正常供电90min及以上。但这两种防火电缆的生产工艺复杂，生产效率低，成本高，且施工困难。基于云母带绕包的防火电缆在弯曲时还非常容易损坏。最后一种基于陶瓷化硅橡胶的防火电缆，达不到a类防火标准，而且线密度非常大，对于安装辐射的要求非常高。
4.另外，防火电力电缆的应急需求高，故需要的长时间保证其性能稳定，那么防火电力电缆的耐老化性能就显得尤为重要。
5.专利申请cn114694886a公开了一种抗冲击耐腐蚀防火电缆，由内及外包括缆芯层、绝缘层、耐磨层，先将1,3-二腈基丙烯、溴化镍溶液和三邻苯二甲酸酐基苯混合，进行一次碳化，形成超支化结构的聚酰亚胺和镍晶粒，制备得到耐磨层；再将二氧化硅溶胶制得绝缘层，依次在缆芯层表面包裹绝缘层、耐磨层，随后利用羟基苯硼酸进行超临界辅助二次碳化，形成致密的硼硅玻璃、碳纳米线和酚醛化合物，制备得到抗冲击耐腐蚀防火电缆。该专利所得电缆的防火性能一般，耐老化性能一般，仍有很大的进步空间。
6.专利申请cn109401027a公开了一种抗拉伸高强度防火电缆线的制备方法，包括外护套的制备以及绝缘层的制备，其中外护套的制备包括（1）熔融共混：将聚烯烃、草木灰、硅烷偶联剂、硬脂酸、电解锌酸浸渣按照上述比例混合，以600r/min的速度搅拌10min，然后在170℃下熔融共混10min，得到胶料；（2）交联；（3）造粒；（4）制备护套管；（5）制备电缆：将步骤（4）所得的外套管用于电缆的最外层，得到高强度防火电缆线。该专利所得防火电缆线的防火性能尚可，但是耐老化性能差，长时间使用的安全性大打折扣，无法满足防火电力电缆的长期使用需求。


技术实现要素：

7.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐老化防火电力电缆及其制备方法，其具有优异的耐老化性，防火效果佳。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种耐老化防火电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；
（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层，即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下重量份的原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80～90份，乙烯-醋酸乙烯共聚物15～25份，纳米硅酸铝8～10份，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物5～7份，过氧化苯甲酰0.8～1份；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
9.优选的，步骤（1）中，所述导体是以铝合金或铜为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合而得。
10.优选的，步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为110～120℃，挤包完成后在180～200℃硫化4～5小时。
11.优选的，步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60～70℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度90～100℃，压力15～18mpa，时间35～45分钟。
12.优选的，步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以200～300μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1200～1300s。
13.进一步优选的，等离子体放电的频率为700～900hz，脉宽为200～300μs。
14.优选的，步骤（3）中，所述铠装层为钢带或退火铜波纹管。
15.优选的，所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。
16.进一步优选的，密炼温度为75～85℃，密炼时间为2～3小时。
17.优选的，所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在70～80℃搅拌反应18～20小时，在20000～30000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=11～12，逐滴滴加1～2mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至120～130℃，保温搅拌1～2小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.6～0.8：0.08～0.1，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：10～12：10～12：1～1.2：0.08～0.1。
18.优选的，以重量份计，所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20～30%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20～30%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度85～95%乙醇水溶液中，得到质量浓度20～30%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100份混合溶液中加入30～40份无水乙醇和0.3～0.5份质量浓度65～68%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入20～30份丙酮、10～15份苯胺和0.4～0.6份水，搅拌水解，再加入3～4份纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，老化，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2～3：0.8～1。
19.进一步优选的，在50～55℃条件下老化50～60小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次。
20.优选的，所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度20～30%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度22～25%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀，85～95℃搅拌反应8～10小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.3～0.5倍、10～15倍。
21.一种耐老化防火电力电缆，是利用上述制备方法得到的。
22.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明先在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层，得到一种电力电缆。本发明所得电力电缆具有优异的耐老化性，防火效果佳，可以满足长期使用需求，安全性更高。
23.绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝、镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物、过氧化苯甲酰。绝缘材料对缆芯起到良好的绝缘效果，使得缆芯中的导体与周围环境绝缘隔离。其中加入了纳米硅酸铝、镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物，纳米硅酸铝具有一定的防火效果，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是利用钛酸四丁酯水解后修饰于纳米氮化硼表面，并对其进行了镍掺杂，纳米氮化硼具有良好的耐老化性和防火性，结合镍掺杂，三者协同作用，改善耐老化性和防火效果。
24.复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝水解形成二氧化硅、二氧化锆、三氧化二铝的混合凝胶，掺以纤维状纳米硼酸锌，其具有良好的耐老化和防火效果，与凝胶成分协同作用，辅以凝胶的孔隙结构，起到物理隔离的作用，使得产品具有良好的耐老化性和防火效果。
25.聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电。聚偏氟乙烯涂层的形成一方面对凝胶结构具有一定的保护作用，另一方面其具有一定的隔离作用，与凝胶层、绝缘层协同作用，进一步改善产品的耐老化性和防火效果。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
27.如无特殊说明外，本发明中所有商品均通过市场渠道购买。
28.实施例1一种耐老化防火电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在
导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80g，乙烯-醋酸乙烯共聚物15g，纳米硅酸铝8g，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物5g，过氧化苯甲酰0.8g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
29.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为110℃，挤包完成后在180℃硫化4小时。
30.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度90℃，压力15mpa，时间35分钟。
31.步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以200μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1200s。等离子体放电的频率为700hz，脉宽为200μs。
32.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为75℃，密炼时间为2小时。
33.所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在70℃搅拌反应18小时，在20000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=11，逐滴滴加1mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至120℃，保温搅拌1小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.6：0.08，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：10：10：1：0.08。
34.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度85%乙醇水溶液中，得到质量浓度20%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入30g无水乙醇和0.3g质量浓度65%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入20g丙酮、10g苯胺和0.4g水，搅拌水解，再加入3g纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，在50℃条件下老化50小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2：0.8。
35.所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度20%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度22%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀，85℃搅拌反应8小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.3倍、10倍。
36.实施例2一种耐老化防火电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂90g，乙烯-醋酸乙烯共聚物25g，纳米硅酸铝10g，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物7g，过氧化苯甲酰1g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
37.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为120℃，挤包完成后在200℃硫化5小时。
38.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为70℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度100℃，压力18mpa，时间45分钟。
39.步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以300μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1300s。等离子体放电的频率为900hz，脉宽为300μs。
40.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为85℃，密炼时间为3小时。
41.所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在80℃搅拌反应20小时，在30000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=12，逐滴滴加2mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至130℃，保温搅拌2小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.8：0.1，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：12：12：1.2：0.1。
42.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度30%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度30%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度95%乙醇水溶液中，得到质量浓度20～30%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入40g无水乙醇和0.5g质量浓度68%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入30g丙酮、15g苯胺和0.6g水，搅拌水解，再加入4g纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，在55℃条件下老化60小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：3：1。
43.所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度
30%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度25%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀， 95℃搅拌反应10小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.5倍、15倍。
44.实施例3一种耐老化防火电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80g，乙烯-醋酸乙烯共聚物25g，纳米硅酸铝8g，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物7g，过氧化苯甲酰0.8g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
45.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为120℃，挤包完成后在180℃硫化5小时。
46.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度100℃，压力15mpa，时间45分钟。
47.步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以200μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1300s。等离子体放电的频率为700hz，脉宽为300μs。
48.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为75℃，密炼时间为3小时。
49.所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在70℃搅拌反应20小时，在20000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=12，逐滴滴加1mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至130℃，保温搅拌1小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.8：0.08，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：12：10：1.2：0.08。
50.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度30%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度95%乙醇水溶液中，得到质量浓度20%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入40g无水乙醇和0.3g质量浓度68%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入20g丙酮、15g苯胺和0.4g水，搅拌水解，再加入4g纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，在50℃
条件下老化60小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2：1。
51.所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度20%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度25%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀，85℃搅拌反应10小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.3倍、15倍。
52.实施例4一种耐老化防火电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂85g，乙烯-醋酸乙烯共聚物20g，纳米硅酸铝9g，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物6g，过氧化苯甲酰0.9g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
53.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为115℃，挤包完成后在190℃硫化4.5小时。
54.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为65℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度95℃，压力17mpa，时间40分钟。
55.步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以300μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1300s。等离子体放电的频率为800hz，脉宽为250μs。
56.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为80℃，密炼时间为2.5小时。
57.所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在75℃搅拌反应19小时，在30000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=11，逐滴滴加1.5mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至125℃，保温搅拌1.5小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.7：0.09，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：11：11：1.1：0.09。
58.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度25%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度25%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度90%乙醇水溶液中，得到质量浓度25%仲丁
醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入35g无水乙醇和0.4g质量浓度67%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入25g丙酮、12g苯胺和0.5g水，搅拌水解，再加入3.5g纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，在52℃条件下老化55小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2.5：0.9。
59.所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度25%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度23%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀，90℃搅拌反应9小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.4倍、12倍。
60.对比例1一种电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80g，乙烯-醋酸乙烯共聚物15g，纳米硅酸铝8g，过氧化苯甲酰0.8g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
61.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为110℃，挤包完成后在180℃硫化4小时。
62.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度90℃，压力15mpa，时间35分钟。
63.步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以200μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1200s。等离子体放电的频率为700hz，脉宽为200μs。
64.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为75℃，密炼时间为2小时。
65.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度85%乙醇水溶液中，得到质量浓度20%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入30g无水乙醇和0.3g质量浓度65%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入20g丙酮、10g苯胺和0.4g水，搅拌水解，再加入3g纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，在50℃条件下老化50小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2：0.8。
66.所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度20%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度22%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀，85℃搅拌反应8小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.3倍、10倍。
67.对比例2一种电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80g，乙烯-醋酸乙烯共聚物15g，纳米硅酸铝8g，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物5g，过氧化苯甲酰0.8g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，老化即得。
68.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为110℃，挤包完成后在180℃硫化4小时。
69.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度90℃，压力15mpa，时间35分钟。
70.步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以200μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1200s。等离子体放电的频率为700hz，脉宽为200μs。
71.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为75℃，密炼时间为2小时。
72.所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在70℃搅拌反应18小时，在20000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=11，逐滴滴加1mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至120℃，保温搅拌1小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.6：0.08，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：10：10：1：0.08。
73.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度85%乙醇水溶液中，得到质量浓度20%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入30g无水乙醇和0.3g质量浓度65%浓硝酸，搅拌混匀，继续
加入20g丙酮、10g苯胺和0.4g水，搅拌水解，在50℃条件下老化50小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2：0.8。
74.对比例3一种电力电缆的制备方法，具体步骤如下：（1）先在以铝合金为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合得到导体，接着在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层；（3）最后在凝胶层表面包覆铠装层（退火铜波纹管），即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80g，乙烯-醋酸乙烯共聚物15g，纳米硅酸铝8g，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物5g，过氧化苯甲酰0.8g；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。
75.步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为110℃，挤包完成后在180℃硫化4小时。
76.步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度90℃，压力15mpa，时间35分钟。
77.所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。密炼温度为75℃，密炼时间为2小时。
78.所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在70℃搅拌反应18小时，在20000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=11，逐滴滴加1mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至120℃，保温搅拌1小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.6：0.08，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：10：10：1：0.08。
79.所述复合凝胶是通过以下方法制备得到的：先将硅酸异丙酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%硅酸异丙酯分散液，将锆酸四丁酯分散于无水乙醇中，得到质量浓度20%锆酸四丁酯分散液，将仲丁醇铝分散于体积浓度85%乙醇水溶液中，得到质量浓度20%仲丁醇铝分散液，然后将硅酸异丙酯分散液、锆酸四丁酯分散液、仲丁醇铝分散液混合得到混合溶液，接着向100g混合溶液中加入30g无水乙醇和0.3g质量浓度65%浓硝酸，搅拌混匀，继续加入20g丙酮、10g苯胺和0.4g水，搅拌水解，再加入3g纤维状纳米硼酸锌，搅拌均匀，在50℃条件下老化50小时，每隔12小时用无水乙醇置换溶液一次，超临界干燥，即得；其中，硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝的摩尔比为1：2：0.8。
80.所述纤维状纳米硼酸锌是通过以下方法制备得到的：先将氧化锌加入质量浓度20%硼酸溶液中，边搅拌边加入质量浓度22%浓氨水，搅拌分散均匀，接着加入蒸馏水，搅拌混匀，85℃搅拌反应8小时，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；氧化锌与硼酸溶液中所含硼的摩尔比为1：2，浓氨水、蒸馏水的用量分别为氧化锌重量的0.3倍、10倍。
81.试验例分别对实施例1～4和对比例1～3所得电力电缆的耐老化性和防火性能进行考察，结果见表1。
82.耐老化性以拉伸强度作为考察指标，根据老化前后拉伸强度变化率进行耐老化性的判断，其中，拉伸强度参考astmd412，具体包括两种老化：1、耐高温老化：参考astmd573，热空气老化，150℃，240小时；2、耐紫外老化，参考gb/t16585-1996，uv-b，8小时紫外光暴露接着4小时冷凝，冷凝温度为50℃，暴露时间为7天。
83.防火性能，参考gb/t12666.6-90《电线电缆燃烧试验方法 第6部分：电线电缆耐火特性试验方法》进行考察；a类，火焰温度为950～1000℃，b类，火焰温度为750～800℃，持续供火时间为90分钟。
84.表1. 耐老化性能和防火性能考察结果由表1可知，实施例1～4所得电力电缆的耐高温、耐紫外老化性能佳，防火等级高，具有优异的耐老化性能和防火性能。
85.对比例1在制备绝缘材料时略去镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物，对比例2在制备复合凝胶时略去纤维状纳米硼酸锌，对比例3略去聚偏氟乙烯涂层，耐老化性能和防火性能均明显变差，说明绝缘材料、复合凝胶、聚偏氟乙烯涂层三部分协同作用，共同改善产品的耐老化性和防火性能。
86.本发明通过上述实施例来说明本发明的技术构思，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品个别原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

技术特征：
1.一种耐老化防火电力电缆的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：（1）先在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；（2）然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；（3）最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层，即得所述的电力电缆；其中，所述的绝缘材料是利用以下重量份的原料混合制成的：甲基乙烯基mq硅树脂80～90份，乙烯-醋酸乙烯共聚物15～25份，纳米硅酸铝8～10份，镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物5～7份，过氧化苯甲酰0.8～1份；所述复合凝胶是先以硅酸异丙酯、锆酸四丁酯、仲丁醇铝为原料，进行水解反应，接着加入纤维状纳米硼酸锌，混合均匀，老化即得。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述导体是以铝合金或铜为原料，经熔炼、连铸连轧、拉丝、退火和绞合而得。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，挤包绝缘材料的温度为110～120℃，挤包完成后在180～200℃硫化4～5小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，挤包复合凝胶的温度为60～70℃，挤包完成后进行固化处理，具体工艺条件为：温度90～100℃，压力15～18mpa，时间35～45分钟。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，聚偏氟乙烯涂层的制备方法如下：先将形成凝胶层的缆芯置于等离子体真空反应腔内，然后以200～300μl/min通入二氟乙烯，通入二氟乙烯的同时开启等离子体放电，二氟乙烯通入时间和等离子体放电时间均为1200～1300s。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，等离子体放电的频率为700～900hz，脉宽为200～300μs。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述铠装层为钢带或退火铜波纹管。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘材料的制备方法如下：将配方量的甲基乙烯基mq硅树脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、纳米硅酸铝和镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物混合后置于密炼机中进行密炼，加入配方量的过氧化苯甲酰，混合均匀即得。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍-纳米氧化钛-纳米氮化硼复合物是通过以下方法制备得到的：先将纳米氮化硼超声分散于无水乙醇中，接着加入冰醋酸、三乙胺，搅拌混匀，逐滴加入钛酸四丁酯，搅拌混匀，转移至反应釜内，在70～80℃搅拌反应18～20小时，在20000～30000r/min的搅拌速率下，加入六水合氯化镍，调节ph=11～12，逐滴滴加1～2mol/l氢氧化钠溶液，滴加完毕后，加热至120～130℃，保温搅拌1～2小时，自然冷却至室温，离心取沉淀，洗涤，干燥，即得；其中，纳米氮化硼、钛酸四丁酯、六水合氯化镍的摩尔比为1：0.6～0.8：0.08～0.1，纳米氮化硼、无水乙醇、冰醋酸、三乙胺、氢氧化钠的质量比为1：10～12：10～12：1～1.2：0.08～0.1。10.一种耐老化防火电力电缆，是利用权利要求1～9中任一项所述制备方法得到的。

技术总结
本发明公开了一种耐老化防火电力电缆及其制备方法，先在导体外挤包绝缘材料形成绝缘层，即为线芯，取若干根线芯绞合成缆芯；然后在缆芯表面挤包复合凝胶形成凝胶层，接着通过等离子放电技术在凝胶层表面形成聚偏氟乙烯涂层；最后在聚偏氟乙烯涂层表面包覆铠装层，即得。本发明所得电力电缆具有优异的耐老化性，防火效果佳，可以满足长期使用需求，安全性更高。高。


技术研发人员：王传宏
受保护的技术使用者：尤尼梅特电线电缆（苏州）有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/8/24