一种气凝胶复合电缆及其制备方法与流程

文档序号:11294092阅读:来源:国知局

技术特征:

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。

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

3.根据权利要求1-2任一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。

4.一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。

5.根据权利要求4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。

6.根据权利要求4-5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)。

7.根据权利要求4-5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)。

8.根据权利要求4-5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。

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