CN106486194B - 一种气凝胶复合电缆及其制备方法 - Google Patents
一种气凝胶复合电缆及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106486194B CN106486194B CN201610664759.9A CN201610664759A CN106486194B CN 106486194 B CN106486194 B CN 106486194B CN 201610664759 A CN201610664759 A CN 201610664759A CN 106486194 B CN106486194 B CN 106486194B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sio
- nano
- alumina fiber
- aeroge
- cable
- 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.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 156
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 91
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 67
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 7
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 32
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 32
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000011240 wet gel Substances 0.000 claims description 17
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 13
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 10
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 10
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000000352 supercritical drying Methods 0.000 claims description 10
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 24
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N ethyl acetoacetate Chemical compound CCOC(=O)CC(C)=O XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 3
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
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
- H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B30/00—Compositions for artificial stone, not containing binders
- C04B30/02—Compositions for artificial stone, not containing binders containing fibrous materials
-
- 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
- H01B13/02—Stranding-up
-
- 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
- H01B13/24—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by extrusion
-
- 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
- H01B13/26—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
- H01B13/2613—Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping by longitudinal lapping
-
- 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
- H01B7/292—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to heat
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
本发明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。本发明与现有技术相比，根据本发明实施例的制备方法采用正硅酸乙酯(TEOS)、AlCl3·6H2O、乙醇、稀盐酸、氨水、去离子水、纳米氧化铝纤维等制备纳米氧化铝纤维增强复合SiO2‑Al2O3溶胶混合体，并经过老化处理、液态CO2溶剂置换、挤包和热处理增压固化处理，制得挤包有SiO2‑Al2O3复合气凝胶的电缆芯，电缆芯最外层采用无缝钢管纵包。本发明与现有技术相比，根据本发明实施例的纳米氧化铝纤维增强SiO2‑Al2O3气凝胶复合电缆结构简单，材料成本大大降低，显著降低电缆重量的同时，提高电缆的隔热、耐高温能力。
Description
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。
然后将上述SiO2溶胶与Al2O3溶胶按一定的物质的量比混合均匀，加入纳米氧化铝纤维与SiO2-Al2O3复合溶胶进行复合，电磁搅拌30分钟使复合溶胶以纳米氧化铝纤维为骨架逐渐凝胶，得到纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合溶胶混合体。
将上述混合体凝胶后得到的SiO2-Al2O3复合湿凝胶，在20℃下静置5小时后，在45℃的烘箱内进行老化处理、每隔10小时用无水乙醇置换溶液一次，老化时间为40小时。
将老化后的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合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3-4℃，通入液态CO2进行溶剂置换，去除凝胶内的水和乙醇。
采用挤出机将去除水和乙醇后的SiO2-Al2O3复合湿凝胶挤包在导体绝缘后的电缆芯上，挤出温度为70-90℃。
对挤包有复合湿凝胶的电缆芯进行热处理增压固化处理。使复合电缆芯在线经过热处理增压箱。
制得挤包有纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合气凝胶的电缆芯。
对挤包有纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合气凝胶的电缆芯最外层采用无缝钢管纵包。
所述SiO2溶胶按物质的量比n(TEOS)：n(C2H5OH)：n(H2O)：n(盐酸水溶液)：n(氨水溶液)＝1：12：(4-6)：0.013：0.016进行配料，盐酸水溶液浓度为0.5mol/L，氨水溶液浓度为0.5mol/L。
所述Al2O3溶胶以物质的量比n(AlCl3·6H2O)：n(C2H5OH)：n(H2O)＝1：15.8：(4-8)进行配料。
所述纳米氧化铝纤维增强复合SiO2-Al2O3溶胶混合体中n(TEOS)：n(AlCl3·6H2O)＝1：(2-5)。
所述热处理增压箱分为3阶段工作，第一段温度为100℃，压力为5MPa；第二段温度为150℃，压力为7.5MPa；第三段温度为250℃，压力为10MPa。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
本发明综合运用材料和创新性工艺制备纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶隔离层，实现具有优异隔热性能的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶复合电缆的制备。
本发明与现有技术相比，结构简单，材料成本大大降低，显著降低电缆重量的同时，提高电缆的隔热、耐高温能力。
具体实施方式
为使本发明技术方案和优点更加清楚，通过以下几个具体实施例对本发明作进一步详细描述。显然，所描述的实施例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的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。
实施例1：
1、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。
2、按物质的量比n(TEOS)：n(C2H5OH)：n(H2O)：n(HCl)：n(NH3)＝1：12：4：0.013：0.016进行配料，盐酸水溶液浓度为0.5mol/L，氨水溶液浓度为0.5mol/L。在20℃下，将正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、去离子水混合，搅拌均匀，加入盐酸、水和乙醇将混合液PH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为6，充分水解后得到SiO2溶胶。
3、以物质的量比n(AlCl3·6H2O)：n(C2H5OH)：n(H2O)＝1：15.8：4进行配料。在20℃下，将AlCl3·6H2O、乙醇、去离子水混合，搅拌30分钟使AlCl3·6H2O充分水解并得到Al2O3溶胶。
4、将上述SiO2溶胶与Al2O3溶胶按物质的量比n(TEOS)：n(AlCl3·6H2O)＝1：2混合均匀。添加量按重量百分比为3.9％、纤维长度为80nm、直径为11nm的纳米氧化铝纤维与SiO2-Al2O3复合溶胶进行复合，电磁搅拌30分钟使复合溶胶以纳米氧化铝纤维为骨架逐渐凝胶，得到纳米氧化铝纤维增强复合SiO2-Al2O3溶胶混合体。
5、将上述混合体凝胶后得到的SiO2-Al2O3复合湿凝胶，在20℃下静置5小时后，在45℃的烘箱内进行老化处理、每隔10小时用无水乙醇置换溶液一次，老化时间为40小时。
6、将老化后的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合凝胶浸入充满乙醇的超临界干燥器，然后将超临界干燥器内的温度降至3-4℃，通入液态CO2进行溶剂置换，去除凝胶内的水和乙醇。
7、采用挤出机将老化后的SiO2-Al2O3复合湿凝胶挤包在导体绝缘或电缆芯上，挤出温度为70℃。
8、对挤包有复合湿凝胶的电缆芯经过热处理增压箱进行固化处理。热处理增压箱分为3段，第一段温度为100℃，压力为5MPa；第二段温度为150℃，压力为7.5MPa；第三段温度为250℃，压力为10MPa。制得挤包有纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合气凝胶的缆芯。电缆芯最外层采用无缝钢管纵包。
9、制得的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90.8％，所述纳米气孔平均孔径为11nm；凝胶中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。所述纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶密度为0.158g/cm3。
10、制得的SiO2-Al2O3气凝胶隔离层在25℃时的等效热导率为0.0465W/(m·k)，1000℃时的热导率为0.0685W/(m·k)，1200℃时的热导率0.0835W/(m·K)，最高使用温度可达1500℃。
实施例2：
1、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。
2、按物质的量比n(TEOS)：n(C2H5OH)：n(H2O)：n(HCl)：n(NH3)＝1：12：5：0.013：0.016进行配料，盐酸水溶液浓度为0.5mol/L，氨水溶液浓度为0.5mol/L。在20℃下，将正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、去离子水混合，搅拌均匀，加入盐酸、水和乙醇将混合液PH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为6，充分水解后得到SiO2溶胶。
3、以物质的量比n(AlCl3·6H2O)：n(C2H5OH)：n(H2O)＝1：15.8：6进行配料。在20℃下，将AlCl3·6H2O、乙醇、去离子水混合，搅拌30分钟使AlCl3·6H2O充分水解并得到Al2O3溶胶。
4、将上述SiO2溶胶与Al2O3溶胶按物质的量比n(TEOS)：n(AlCl3·6H2O)＝1：3混合均匀。添加量按重量百分比为6％、纤维长度为35nm、直径为4nm的纳米氧化铝纤维与SiO2-Al2O3复合溶胶进行复合，电磁搅拌30分钟使复合溶胶以纳米氧化铝纤维为骨架逐渐凝胶，得到纳米氧化铝纤维增强复合SiO2-Al2O3溶胶混合体。
5、将上述混合体凝胶后得到的SiO2-Al2O3复合湿凝胶，在20℃下静置5小时后，在45℃的烘箱内进行老化处理、每隔10小时用无水乙醇置换溶液一次，老化时间为40小时。
6、将老化后的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合凝胶浸入充满乙醇的超临界干燥器，然后将超临界干燥器内的温度降至3-4℃，通入液态CO2进行溶剂置换，去除凝胶内的水和乙醇。
7、采用挤出机将老化后的SiO2-Al2O3复合湿凝胶挤包在导体绝缘或电缆芯上，挤出温度为80℃。
8、对挤包有复合湿凝胶的电缆芯经过热处理增压箱进行固化处理。热处理增压箱分为3段，第一段温度为100℃，压力为5MPa；第二段温度为150℃，压力为7.5MPa；第三段温度为250℃，压力为10MPa。制得挤包有SiO2-Al2O3复合气凝胶的缆芯。电缆芯最外层采用无缝钢管纵包。
9、制得的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90.2％，所述纳米气孔平均孔径为7nm；凝胶中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。所述纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶密度为0.165g/cm3。
10、制得的SiO2-Al2O3气凝胶隔离层在25℃时的等效热导率为0.0288W/(m·k)，1000℃时的热导率为0.0528W/(m·k)，1200℃时的热导率0.0743W/(m·K)，最高使用温度可达1500℃。
实施例3：
1、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。
2、按物质的量比n(TEOS)：n(C2H5OH)：n(H2O)：n(HCl)：n(NH3)＝1：12：6：0.013：0.016进行配料，盐酸水溶液浓度为0.5mol/L，氨水溶液浓度为0.5mol/L。在20℃下，将正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇、去离子水混合，搅拌均匀，加入盐酸、水和乙醇将混合液PH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为6，充分水解后得到SiO2溶胶。
3、以物质的量比n(AlCl3·6H2O)：n(C2H5OH)：n(H2O)＝1：15.8：8进行配料。在20℃下，将AlCl3·6H2O、乙醇、去离子水混合，搅拌30分钟使AlCl3·6H2O充分水解并得到Al2O3溶胶。
4、将上述SiO2溶胶与Al2O3溶胶按物质的量比n(TEOS)：n(AlCl3·6H2O)＝1：5混合均匀。添加量按重量百分比为9.8％、纤维长度为15nm、直径为7nm的纳米氧化铝纤维与SiO2-Al2O3复合溶胶进行复合，电磁搅拌30分钟使复合溶胶以纳米氧化铝纤维为骨架逐渐凝胶，得到纳米氧化铝纤维增强复合SiO2-Al2O3溶胶混合体。
5、将上述混合体凝胶后得到的SiO2-Al2O3复合湿凝胶，在20℃下静置5小时后，在45℃的烘箱内进行老化处理、每隔10小时用无水乙醇置换溶液一次，老化时间为40小时。
6、将老化后的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合凝胶浸入充满乙醇的超临界干燥器，然后将超临界干燥器内的温度降至3-4℃，通入液态CO2进行溶剂置换，去除凝胶内的水和乙醇。
7、采用挤出机将老化后的SiO2-Al2O3复合湿凝胶挤包在导体绝缘或电缆芯上，挤出温度为90℃。
8、对挤包有复合湿凝胶的电缆芯经过热处理增压箱进行固化处理。热处理增压箱分为3段，第一段温度为100℃，压力为5MPa；第二段温度为150℃，压力为7.5MPa；第三段温度为250℃，压力为10MPa。制得挤包有SiO2-Al2O3复合气凝胶的缆芯。电缆芯最外层采用无缝钢管纵包。
9、制得的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％％，所述纳米气孔平均孔径为5nm；凝胶中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。所述纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶密度为0.185g/cm3。
10、制得的SiO2-Al2O3气凝胶隔离层在25℃时的等效热导率为0.0395W/(m·k)，1000℃时的热导率为0.0528W/(m·k)，1200℃时的热导率0.0808W/(m·K)，最高使用温度可达1500℃。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶复合电缆，其特征在于，所述电缆由金属导体、绝缘层、纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶隔离层及无缝钢管护套组成，其中，所述纳米氧化铝纤维长度为15nm-80nm，直径为4-11nm，其中，所述纳米氧化铝纤维的重量百分比为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。
2.根据权利要求1所述的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶复合电缆，其特征在于，所述SiO2-Al2O3气凝胶隔离层在室温下的等效热导率为0.0288W/m·k-0.0465W/m·k，在1000℃时的热导率为0.0528W/m·k-0.0685W/m·k，在1200℃时的热导率0.0743W/m·K-0.0835W/m·K。
3.一种纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3气凝胶复合电缆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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；
绝缘后成缆制得电缆芯；
在室温下，将正硅酸乙酯、乙醇、去离子水相混合，搅拌均匀，加入盐酸、水和乙醇，使得混合液PH值为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，使得PH值为6，充分水解后得到SiO2溶胶；
在室温下，将AlCl3·6H2O、乙醇、去离子水相混合，搅拌30分钟使AlCl3·6H2O充分水解并得到Al2O3溶胶；
将上述SiO2溶胶与Al2O3溶胶混合均匀，从而获得SiO2-Al2O3复合溶胶，加入纳米氧化铝纤维与SiO2-Al2O3复合溶胶进行复合；电磁搅拌30分钟，使得SiO2-Al2O3复合溶胶以纳米氧化铝纤维为骨架逐渐凝胶，得到纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合溶胶混合体；
将上述纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合溶胶混合体凝胶后得到的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合湿凝胶，在室温下静置5小时后，在45℃的烘箱内进行老化处理，每隔10小时用无水乙醇置换溶液一次，老化时间为40小时；
将老化后的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合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3-4℃，通入液态CO2进行溶剂置换，以去除纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合湿凝胶内的水和乙醇；
采用挤出机将去除水和乙醇后的纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合湿凝胶挤包在导体绝缘后的电缆芯上，挤出温度为70-90℃；
对挤包有复合湿凝胶的电缆芯进行热处理以及增压固化处理；
制得挤包有纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合气凝胶的电缆芯；
对挤包有纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合气凝胶的电缆芯最外层采用无缝钢管纵包。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述SiO2溶胶中，TEOS：C2H5OH：H2O：盐酸水溶液：氨水溶液的重量比为1：12：(4-6)：0.013：0.016，其中，盐酸水溶液浓度为0.5mol/L，氨水溶液浓度为0.5mol/L。
5.根据权利要求3-4任一所述的制备方法，其特征在于，所述Al2O3溶胶中，AlCl3·6H2O：C2H5OH：H2O的重量百分比为1：15.8：(4-8)。
6.根据权利要求3-4任一所述的制备方法，其特征在于，在所述纳米氧化铝纤维增强SiO2-Al2O3复合溶胶混合体中，TEOS：AlCl3·6H2O的重量比为1：(2-5)。
7.根据权利要求3-4任一所述的制备方法，其特征在于，所述热处理以及增压固化处理包括：第一段温度为100℃，压力为5MPa；第二段温度为150℃，压力为7.5MPa；第三段温度为250℃，压力为10MPa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610664759.9A CN106486194B (zh) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | 一种气凝胶复合电缆及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610664759.9A CN106486194B (zh) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | 一种气凝胶复合电缆及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106486194A CN106486194A (zh) | 2017-03-08 |
| CN106486194B true CN106486194B (zh) | 2017-09-05 |
Family
ID=58273267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610664759.9A Active CN106486194B (zh) | 2016-08-12 | 2016-08-12 | 一种气凝胶复合电缆及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106486194B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108962473A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-12-07 | 国家消防工程技术研究中心 | 一种绝热电缆 |
| EP4056539A1 (en) | 2021-03-09 | 2022-09-14 | Armacell Enterprise GmbH & Co. KG | Composite article comprising aerogel particles and ceramic fibers |
| CN116598052A (zh) * | 2022-07-21 | 2023-08-15 | 祁冬芳 | 一种耐低压抗紫外线电缆 |
| CN120923898A (zh) * | 2025-08-04 | 2025-11-11 | 广东日鸿电缆有限公司 | 具有耐腐蚀性的含氧化铝纤维电缆外护层材料 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004206889A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 難燃性ケーブル |
| CN201812541U (zh) * | 2010-10-24 | 2011-04-27 | 郑州电缆有限公司 | 一种氧化物涂层分割导体电缆 |
| CN102276235A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-12-14 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种改善气凝胶隔热复合材料红外遮光性能的方法 |
| CN102863201A (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-09 | 航天材料及工艺研究所 | 低密度耐高温SiO2-MxOy复合气凝胶隔热材料的制备方法 |
| CN105038496A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-11-11 | 当涂县科辉商贸有限公司 | 一种纳米Al2O3复合二氧化硅气凝胶绝热保温涂料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-08-12 CN CN201610664759.9A patent/CN106486194B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004206889A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-22 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 難燃性ケーブル |
| CN201812541U (zh) * | 2010-10-24 | 2011-04-27 | 郑州电缆有限公司 | 一种氧化物涂层分割导体电缆 |
| CN102276235A (zh) * | 2011-04-29 | 2011-12-14 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种改善气凝胶隔热复合材料红外遮光性能的方法 |
| CN102863201A (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-09 | 航天材料及工艺研究所 | 低密度耐高温SiO2-MxOy复合气凝胶隔热材料的制备方法 |
| CN105038496A (zh) * | 2015-07-08 | 2015-11-11 | 当涂县科辉商贸有限公司 | 一种纳米Al2O3复合二氧化硅气凝胶绝热保温涂料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106486194A (zh) | 2017-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106486194B (zh) | 一种气凝胶复合电缆及其制备方法 | |
| CN100595850C (zh) | 有机/无机复合绝缘包覆铁粉的软磁复合材料及其制备方法 | |
| CN102716700B (zh) | 一种高强度耐高温块状C-AlN复合气凝胶的制备方法 | |
| CN104368807A (zh) | 一种金属软磁复合材料用粉末的包覆方法及磁体的制备方法 | |
| CN107904459A (zh) | 一种电缆用石墨烯高导电性复合铝合金及其制备方法 | |
| CN102503508B (zh) | 一种氧化铝纳米多孔隔热材料的制备方法 | |
| CN105236912A (zh) | 一种复合纤维增强疏水SiO2气凝胶及其制备方法 | |
| CN106971779B (zh) | 柔性耐高温防火电缆及其制备方法 | |
| CN107424708A (zh) | 超低铁损耗铁硅铝磁芯的制备方法 | |
| CN111393714B (zh) | 用于界面导热材料的氮化硼复合结构填料的制备方法 | |
| CN103021577A (zh) | 一种矿物绝缘同轴电缆的实现方法 | |
| CN106145999B (zh) | 一种块状La2O3-Al2O3复合气凝胶的制备方法 | |
| CN105647613A (zh) | 一种氧化铝纳米粒子改性变压器油的制备方法 | |
| CN107910102A (zh) | 一种简易高效导电膏及其制备方法 | |
| CN107324349A (zh) | 一种利用氟硅酸制备高比表面积纳米级白炭黑的方法 | |
| CN105976929B (zh) | 一种耐超高温防火电缆及其制造方法 | |
| CN109535889B (zh) | 一种防火涂料及其制备方法 | |
| CN105845192B (zh) | 一种铜/铝/钢三层包覆复合导线及其成形方法 | |
| CN107201466A (zh) | 一种母线槽 | |
| CN114597050B (zh) | 一种改性纳米氧化物/高岭土包覆铁硅铝钒磁粉芯的制备方法 | |
| CN104051163B (zh) | 复合介质膜铝电极箔的制备方法 | |
| CN114406274B9 (zh) | 一种纳米增强相弥散强化铂的制作方法 | |
| JP4500005B2 (ja) | 張力付与特性に優れた絶縁被膜を有する方向性電磁鋼板の製造方法及びその方法によって製造された方向性電磁鋼板 | |
| CN103468034A (zh) | 一种原位增容聚合半无机苯丙型硅钢绝缘涂料的制备方法 | |
| CN208622449U (zh) | 一种变电站用低张力高导电率铝合金芯型铝绞线 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200910 Address after: 102600 Unit 403, Unit 1, 15th Floor, Changfengyuan, Huangcun Town, Daxing District, Beijing Patentee after: Du Lihong Address before: 201500 Shanghai city Yuegong Jinshan Industrial Zone Jinshan District Road No. 828 Building No. 1 Patentee before: SHANGHAI XINYI ELECTRICAL CIRCUIT EQUIPMENT Co.,Ltd. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 241000 Linjiang Industrial Zone, three mountain Economic Development Zone, Anhui, Wuhu Patentee after: Du Lihong Address before: 102600 Unit 403, Unit 1, 15th Floor, Changfengyuan, Huangcun Town, Daxing District, Beijing Patentee before: Du Lihong |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210412 Address after: 518000 Longgang District Longcheng Street Ailian Community Zhangbei Ercun Industrial Zone, Shenzhen City, Guangdong Province 101 Patentee after: SHENZHEN RUIXINGLI IND Co.,Ltd. Address before: 241000 Linjiang Industrial Park, Sanshan Economic Development Zone, Wuhu City, Anhui Province Patentee before: Du Lihong |