[发明专利]柔性耐高温防火电缆及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性耐高温防火电缆，由单根或多根绝缘线芯绞合制得电缆的缆芯(1)，其特征在于：所述缆芯(1)外包覆有防火隔热的复合凝胶层(2)，复合凝胶层(2)外包覆有金属护套层(3)；

所述复合凝胶层(2)为纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层，纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层由硅酸锆溶胶和纳米氧化锆纤维按重量份100：12～18组成，硅酸锆溶胶中，Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5，纳米氧化锆纤维长度为52～120nm、直径为15～39nm。

2.根据权利要求1所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的纳米孔被分割成三维连续网状，以纳米氧化锆纤维为骨架，纳米孔的孔隙率为91.8～92.5％，纳米孔的平均孔径51～59nm。

3.根据权利要求2所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的密度为0.52～0.88g/cm³，在室温下的等效热导率为0.058～0.069W/m·k，在1300℃时的热导率为0.082～0.099W/m·k。

4.根据权利要求3所述的柔性耐高温防火电缆，其特征在于：所述金属护套层(3)为退火铜波纹管。

5.一种柔性耐高温防火电缆的制备方法，包括以下步骤：

一、制备电缆的缆芯

采用铝合金，经过熔炼、连铸连轧、拉丝和退火制得导体，挤包绝缘层后绞合成缆，得到缆芯；

二、制备纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶

在20℃下，将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水混合均匀后，再加入盐酸、水和乙醇，使得混合液的pH值为2，最后加入2mol/L的氧氯化锆溶液和氟化钠，得到硅酸锆溶胶，硅酸锆溶胶中Zr：Na：Si的摩尔比为1：0.3：1.2～1.5；

按硅酸锆溶胶与纳米氧化锆纤维重量比100：12～18，在硅酸锆溶胶中，加入长度为52～120nm、直径为15～39nm的纳米氧化锆纤维，在45℃的温度下，以两相频率为50Hz，两相电流为10A，电磁搅拌30分钟，加入0.5mol/L的氨水和0.5mol/L的乙醇，使得pH值为5，得到纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶；

三、老化处理

将纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶在25℃下静置2～3小时后，在55℃的烘箱内，老化处理24小时，每隔8小时用无水乙醇置换溶液一次，得到老化后的纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶；

四、干燥处理

将老化后的纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶浸入储存有乙醇的超临界干燥器，然后将超临界干燥器内的温度降至2～5℃，通入液态CO₂进行溶剂置换，使得纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶的含水量不大于30％；

五、包覆防火隔热的复合凝胶层

将纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆湿凝胶挤包在缆芯上，挤出温度为70～80℃，得到包覆有纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的缆芯；

六、固化处理凝胶层

增压固化处理，分为两段：第一段温度为95～110℃，压力为8～12Mpa，时间为15～25分钟，第二段温度为125～150℃，压力为15～20MPa，时间为30～45分钟，自然降温至20℃，制得挤包有纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的缆芯；

七、包覆金属护套层

在挤包有纳米氧化锆纤维复合增强硅酸锆凝胶层的缆芯最外层包覆退火铜波纹管，得到柔性耐高温防火电缆。