本发明涉及硅橡胶领域，特别是涉及一种耐火电缆用硅橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
在我国发生的火灾中，电气引起的火灾占到一半左右。在火灾过程中，电线电缆的保护套材料可能会被引燃，从而导致火灾事故的进一步扩大。尤其是火焰将消防设备的控制线路，自动报警系统的信号传输线路，消防广播线路等电缆破坏后，会延误救援时间造成更严重的生命财产损失。因此，世界各国对重要建筑物中的关键线路用电缆都提出了具备耐火性能的要求。
目前，使用较多的耐火型电缆材料主要有：云母绕包带耐火电缆、矿物氧化镁绝缘电缆以及耐火硅橡胶电缆。云母绕包带耐火电缆是目前研究的最为成熟的一类耐火电缆，其通过将粘结剂与云母粉混合，然后将这种混合物制作成带状的绕包带，然后将这种绕包带包裹于电缆铜芯外层，作为绝缘层，但是该类耐火电缆加工工艺复杂，质量也不够稳定。矿物氧化镁绝缘电缆尽管耐火性能良好，但是生产更为困难，生产设备造价高昂，应用范围受到限制。目前，关于耐火型电缆的研究多集中在耐火硅橡胶电缆的制备中。
硅橡胶一般是由si原子和o原子交替形成基本的主链骨架，侧链为一些具有不同功能的线性有机基团，是一种将耐高低温性、耐老化性、耐候性、耐臭氧性、电气绝缘性以及生理惰性等众多优良特性集中于一体的橡胶品种。普通橡胶在温度升高后其性能会迅速下降甚至失去使用性能，但是硅橡胶能够在高温下长期使用并保持稳定，这主要是由于硅橡胶主链呈螺旋结构，抗冲击性较大，分子间作用力较小，从而硅橡胶弹性增加。硅橡胶结构虽然较为稳定，但是其本身仍是一种易燃物质，通过高温或明火会持续燃烧，在一定程度上影响了硅橡胶在电线电缆中的应用。所以对硅橡胶进行改良，赋予其良好的阻燃耐火性能，具有重要的实用价值。
中国专利cn201610303957.2公开了一种高阻燃耐磨改性硅橡胶电缆材料，其原料按重量份包括：改性硅橡胶30-60份、脲醛树脂5-15份、环氧树脂e-513-9份、聚酰胺树脂2-8份、过氧化二异丙苯1-6份、马来酸酐2-8份、丙烯酸3-7份、甲基丙烯酸1-4份、氧化锌2-5份、硬脂酸钠3-5份、多磷酸酯4-8份、低密度聚乙烯1-6份、液体石蜡3-5份、苯乙烯2-4份、云母氧化铁1-5份、磷酸锌3-8份、纳米二氧化钛1-6份、纳米二氧化硅2-5份、碳化硅3-5份、氧化铝3-6份、促进剂2-8份、正硅酸乙酯2-5份、二月桂酸二丁基锡3-6份、相溶剂1-4份、抗氧剂2-6份。该发明的电缆材料具有优异的阻燃和耐磨性能，但是其在高温下的稳定性仍有待提高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种耐火电缆用硅橡胶复合材料及其制备方法，该硅橡胶复合材料在高温或火焰中仍能够保持良好的稳定性，并具有阻燃效果，可以在火灾中对电缆提供有效保护。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在60-70℃条件下超声分散2-3h，之后在70-80℃条件下剧烈搅拌，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌90-120min，停止搅拌后将其在70-80℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在90-100℃条件下以300-400rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，抗氧剂，催化剂，硫化剂，持续切片混炼1-2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为30-50min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
优选的，所述mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
优选的，所述步骤(1)中剧烈搅拌的搅拌速率为300-400rpm。
优选的，所述硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物。
优选的，所述阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物。
优选的，所述抗氧剂为双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
优选的，所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶20-27份、沙林树脂11-18份、改性mgalfeti类水滑石25-32份，阻燃剂15-22份，填料11-14份，抗氧剂5-9份，催化剂3-4份，硫化剂1-2份。
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料，由以上方法制备而成。
本发明具有以下有益效果，
类水滑石是一种由二价和三价金属阳离子组成的层状双羟基复合金属氢氧化物。本申请将制备的mgalfeti类水滑石加入到硅橡胶复合材料中，类水滑石在高温条件下层间的h2o和co2溢出，可以在火焰中降低硅橡胶的温度，对硅橡胶提供有效的保护。同时在明火中mgalfeti类水滑石中的mgo和tio2具有阻燃效果，与阻燃剂相互配合可以有效的提高硅橡胶复合材料的阻燃性能。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在60℃条件下超声分散2h，之后在70℃条件下剧烈搅拌，搅拌速率为300rpm，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌90min，停止搅拌后将其在70℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在90℃条件下以300rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，二月桂酸二丁基锡，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为30min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶20份、沙林树脂11份、改性mgalfeti类水滑石25份，阻燃剂15份，填料11份，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚5份，二月桂酸二丁基锡3份，硫化剂1份。
硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物，阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物，硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
制备的耐火电缆用硅橡胶复合材料在高温和明火中可以维持良好的稳定性，并具有良好的阻燃性能。
实施例2
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在70℃条件下超声分散3h，之后在80℃条件下剧烈搅拌，搅拌速率为400rpm，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌90-120min，停止搅拌后将其在70-80℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在100℃条件下以400rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，二月桂酸二丁基锡，硫化剂，持续切片混炼2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为50min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶27份、沙林树脂18份、改性mgalfeti类水滑石32份，阻燃剂22份，填料14份，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚9份，二月桂酸二丁基锡4份，硫化剂2份。
硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物，阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物，硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
制备的耐火电缆用硅橡胶复合材料在高温和明火中可以维持良好的稳定性，并具有良好的阻燃性能。
实施例3
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在60℃条件下超声分散3h，之后在70-80℃条件下剧烈搅拌，搅拌速率为300rpm，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌120min，停止搅拌后将其在70℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在100℃条件下以300rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，二月桂酸二丁基锡，硫化剂，持续切片混炼2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为30min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶20份、沙林树脂18份、改性mgalfeti类水滑石25份，阻燃剂22份，填料11份，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚9份，二月桂酸二丁基锡3份，硫化剂2份。
硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物，阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物，硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
制备的耐火电缆用硅橡胶复合材料在高温和明火中可以维持良好的稳定性，并具有良好的阻燃性能。
实施例4
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在70℃条件下超声分散2h，之后在80℃条件下剧烈搅拌，搅拌速率为300rpm，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌120min，停止搅拌后将其在70-80℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在90℃条件下以400rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，二月桂酸二丁基锡，硫化剂，持续切片混炼1h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为50min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶27份、沙林树脂11份、改性mgalfeti类水滑石32份，阻燃剂15份，填料14份，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚5份，二月桂酸二丁基锡4份，硫化剂1份。
硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物，阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物，硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
制备的耐火电缆用硅橡胶复合材料在高温和明火中可以维持良好的稳定性，并具有良好的阻燃性能。
实施例5
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在60℃条件下超声分散3h，之后在70-80℃条件下剧烈搅拌，搅拌速率为400rpm，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌120min，停止搅拌后将其在70℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在90℃条件下以300rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，二月桂酸二丁基锡，硫化剂，持续切片混炼2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为40min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶22份、沙林树脂13份、改性mgalfeti类水滑石29份，阻燃剂17份，填料13份，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚8份，二月桂酸二丁基锡3份，硫化剂2份。
硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物，阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物，硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
制备的耐火电缆用硅橡胶复合材料在高温和明火中可以维持良好的稳定性，并具有良好的阻燃性能。
实施例6
一种耐火电缆用硅橡胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁溶解于水中，向其中加入月桂酰基谷氨酸搅拌均匀后，加入纳米tio2粉末，在70℃条件下超声分散3h，之后在75℃条件下剧烈搅拌，搅拌速率为350rpm，向混合物中滴加naoh和na2co3的混合溶液，滴加完成后继续搅拌100min，停止搅拌后将其在70℃条件下静置36h，之后过滤、洗涤、干燥制得mgalfeti类水滑石；
(2)将步骤(1)制备的mgalfeti类水滑石置于高速搅拌机中，在95℃条件下以360rpm速度搅拌，并向其中依次滴加十二烷基苯磺酸钠的乙醇溶液和铝酸酯偶联剂的乙醇溶液，滴加完成后继续搅拌30min，取出烘干，制得改性mgalfeti类水滑石；
(3)将硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶以及沙林树脂加入双辊炼胶机中混炼20min，之后向混炼机中加入改性mgalfeti类水滑石，阻燃剂，纳米蒙脱土，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚，二月桂酸二丁基锡，硫化剂，持续切片混炼1-2h，脱泡处理后，将混合物加入模具中加热硫化，硫化条件为220℃，15mpa，硫化时间为40min，制得耐火电缆用硅橡胶复合材料。
mgalfeti类水滑石中mg、al、fe、ti的摩尔比为9:3:2:2。
所述原料的使用量为，以重量份数计：
硅橡胶生胶100份、三元乙丙橡胶25份、沙林树脂16份、改性mgalfeti类水滑石30份，阻燃剂20份，填料12份，双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚6份，二月桂酸二丁基锡4份，硫化剂1份。
硅橡胶生胶为甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶的质量比为18:5的混合物，阻燃剂为壳聚糖和五氧化二磷的混合物，硫化剂为硫磺和dcp的混合物。
制备的耐火电缆用硅橡胶复合材料在高温和明火中可以维持良好的稳定性，并具有良好的阻燃性能。