本发明涉及电线电缆材料技术领域，具体涉及一种电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法。
背景技术：
电线电缆行业是中国仅次于汽车行业的第二大行业，产品品种满足率和国内市场占有率均超过90％。在世界范围内，中国电线电缆总产值已超过美国，成为世界上第一大电线电缆生产国。硅橡胶电缆作为一种常用的电缆品种，其长期允许工作温度为-80～180℃，具有很高耐热性、优异的耐寒性和优良的电绝缘性能，即使在温度和频率变化时或受潮时仍比较稳定，同时还具有优越的耐电晕及耐电弧性能，良好的防霉性、导热性，无味、无毒等特点。但硅橡胶是高分子材料存在耐火性差，电线电缆使用时产生燃烧，容易引起火灾。对改善该种电线电缆的阻燃性常见的办法为加入阻燃剂，有机阻燃剂存在发烟量大、释放有毒和腐蚀性气体的缺点，无机阻燃剂具有无毒、低烟、稳定等优点，但是也存在一些缺点，无机阻燃剂添加量大才有阻燃效果而且无机阻燃剂的颗粒大，分散性差，严重影响硅橡胶电线电缆的加工性能和物理性能。
因此，需要对无机阻燃剂做进一步的改进才能更好的用做电线电缆的阻燃材料。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有良好分散性及阻燃效果的电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：
底水升温后加入占底水0.1-0.67wt％的聚乙二醇固体搅拌溶解，再加入水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph为9-10.6得到反应液，在反应液中控制流量为3.5-5m3/h分别加入15-30wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液搅拌反应，持续加入时间为60-90min，再加入稀硫酸溶液酸化至ph为3-5得到反应浆料；
其中所述酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液中硫酸镁浓度为4-14wt％，硫酸铝浓度为4-14wt％，所述水玻璃溶液中sio2含量为15-25wt％；
将所述反应浆料加水洗涤、再干燥粉碎得电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
本发明的有益效果在于：通过选用硫酸镁和硫酸铝为原料与水玻璃溶液按一定的配比混合反应合成纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝复合二氧化硅材料，且在反应中通过添加聚乙二醇，制得的二氧化硅复合材料具有良好的分散性，高活性，高比表面积，用作阻燃材料时能快速的吸收热量降低着火物表面的温度，同时在可燃物表面形成保护膜阻隔火焰使其停止燃烧。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过选用硫酸镁和硫酸铝为原料与水玻璃溶液按一定的配比混合反应合成纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝复合二氧化硅材料，且在反应中通过添加聚乙二醇改善复合二氧化硅材料的分散性和阻燃效果。
本发明提供一种电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：
底水升温后加入占底水0.1-0.67wt％的聚乙二醇固体搅拌溶解，再加入水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph为9-10.6得到反应液，在反应液中控制流量为3.5-5m3/h分别加入15-30wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液搅拌反应，持续加入时间为60-90min，再加入稀硫酸溶液酸化至ph为3-5得到反应浆料；
其中所述酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液中硫酸镁浓度为4-14wt％，硫酸铝浓度为4-14wt％，所述水玻璃溶液中sio2含量为15-25wt％；
将所述反应浆料加水洗涤、再干燥粉碎得电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过选用硫酸镁和硫酸铝为原料与水玻璃溶液按一定的配比混合反应合成纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝复合二氧化硅材料，且在反应中通过添加聚乙二醇，制得的二氧化硅复合材料具有良好的分散性，高活性，高比表面积，用作阻燃材料时能快速的吸收热量降低着火物表面的温度，同时在可燃物表面形成保护膜阻隔火焰使其停止燃烧。
进一步的，所述酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液中稀硫酸的浓度为6-10wt％。
进一步的，所述水玻璃溶液通过选用模数为2.5-3.6固体水玻璃制得。
由上述描述可知，通过固体水玻璃制得含有sio2的溶胶状溶液。
进一步的，所述加入的聚乙二醇固体占底水的质量分数为0.4-0.67％。
由上述描述可知，通过加入聚乙二醇可以提高纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝的分散性、相容性，有助于改善二氧化硅复合材料分散性和物理补强性能。
进一步的，上述电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：配制稀硫酸的浓度为6-10wt％，硫酸镁浓度为4-14wt％，硫酸铝浓度为4-14wt％的酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液；
步骤2：选用模数为2.5-3.6固体水玻璃加入滚筒蒸球内通入蒸汽并加压至0.6mpa，保压2小时，加水制得sio2含量为15-25wt％的水玻璃溶液；
步骤3：先在反应釜中加入底水并升温至80-95℃，加入占底水0.1-0.67wt％的聚乙二醇固体搅拌溶解，再加入水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph为9-10.6得到反应液，反应开始，在反应液中控制流量为3.5-5m3/h分别加入15-30wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液搅拌反应，持续加入时间为60-90min，控制反应温度为80-95℃，再加入质量分数为22％的稀硫酸溶液调节ph为3-5，老化30min得到反应浆料；
步骤4：将所述反应浆料加水洗涤至滤水的电导率为500-800μs/cm制得喷雾浆料，将所述喷雾浆料通过喷雾干燥设备制得粉末状的产品，再将所述粉末状产品粉碎控制粒径d50为7.5-8.5μm得电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
实施例1：
在容积为10m3搪瓷反应容器内加2m3水，加入1000l30wt％稀硫酸，开启搅拌先加入200kg硫酸镁和200kg硫酸铝，搅拌30min制得酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液。精选优质食品级固体水玻璃模数为2.5，投入滚筒蒸球内通入经过精密过滤器的蒸汽，加压至0.6mpa，保压2小时得浓水玻璃再加入水，配制成sio2含量为18.0wt％的水玻璃溶液，存储备用。
在容积为60m3反应釜内，先加入15m3水，通入蒸汽升温到80℃，加入15kg聚乙二醇固体搅拌溶解再加入1m3的水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph值为9得到反应液。反应开始，在反应液中分别控制流量为4.0m3/h、5.0m3/h和5.0m3/h加入15wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液，持续加入时间为60min，控制反应温度80℃，再加入22wt％稀硫酸酸化至ph值为3，老化30min得到反应浆料。将反应浆料用过滤后的自来水洗涤，洗涤至滤水的电导率500μs/cm，将水过滤制得喷雾浆料，通过喷雾干燥设备的高速旋转雾化盘把浆料离心雾化成微小雾滴再利用热空气加热干燥，制得粉末状的产品，控制粒径d50为7.5μm将所述粉末状产品进行粉碎得到电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
实施例2：
在容积为10m3搪瓷反应容器内加3m3水，加入1000l30wt％稀硫酸，开启搅拌先加入300kg硫酸镁和300kg硫酸铝，搅拌30min制得酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液。精选优质食品级固体水玻璃模数为3.4，投入滚筒蒸球内通入经过精密过滤器的蒸汽，加压至0.6mpa，保压2小时得浓水玻璃再加入水配制成sio2含量为25.0wt％的水玻璃溶液，存储备用。
在容积为60m3反应釜内，先加入20m3水，通入蒸汽升温到90℃，加入80kg聚乙二醇固体搅拌溶解再加入1.2m3的水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph值为10.0得到反应液。反应开始，在反应液中分别控制流量为3.5m3/h、4.0m3/h和4.5m3/h加入25wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液搅拌反应，持续加入时间为80min，控制反应温度90℃，再加入22wt％稀硫酸酸化至ph值为4.0，老化30min得到反应浆料。将反应浆料用过滤后的自来水洗涤，洗涤至滤水的电导率800μs/cm，将水过滤制得喷雾浆料，通过喷雾干燥设备的高速旋转雾化盘把浆料离心雾化成微小雾滴再利用热空气加热干燥，制得粉末状的产品，控制粒径d50为8.0μm将所述粉末状产品进行粉碎得到电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
实施例3：
在容积为10m3搪瓷反应容器内加4m3水，加入1000l30wt％稀硫酸，开启搅拌先加入400kg硫酸镁和400kg硫酸铝，搅拌30min制得酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液。精选优质食品级固体水玻璃模数为3.0，投入滚筒蒸球内通入经过精密过滤器的蒸汽，加压至0.6mpa，保压2小时得浓水玻璃再加入水配制成sio2含量为17.5wt％的水玻璃溶液，存储备用。
在容积为60m3反应釜内，先加入15m3水，通入蒸汽升温到90℃，再加入100.5kg聚乙二醇固体搅拌溶解再加入1.0m3的水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph值为10.6得到反应液。反应开始，在反应液中分别控制流量为4.5m3/h、5.0m3/h和3.5m3/h加入22wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液搅拌反应，持续加入时间为85min，控制反应温度为90℃，再加入22wt％稀硫酸溶液酸化至ph值为3.8，老化30min得到反应浆料。将反应浆料用过滤后的自来水洗涤，洗涤至滤水的电导率700μs/cm，将水过滤制得喷雾浆料，通过喷雾干燥设备的高速旋转雾化盘把浆料离心雾化成微小雾滴再利用热空气加热干燥，制得粉末状的产品，将控制粒径d50为8.5μm所述粉末状产品进行粉碎得到电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
实施例4：
在容积为10m3搪瓷反应容器内加3m3水，加入1000l30wt％稀硫酸，开启搅拌先加入200kg硫酸镁和200kg硫酸铝，搅拌30min制得酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液。精选优质食品级固体水玻璃模数为3.6，投入滚筒蒸球内通入经过精密过滤器的蒸汽，加压至0.6mpa，保压2小时得浓水玻璃再加入水配制成sio2含量为15wt％的水玻璃溶液，存储备用。
在容积为60m3反应釜内，先加入20m3水，通入蒸汽升温到95℃，再加入60kg聚乙二醇固体搅拌溶解再加入1.0m3的水玻璃溶液搅拌均匀，调节ph值为10.6得到反应液。反应开始，在反应液中分别控制流量为5.0m3/h、3.5m3/h和4.0m3/h加入30wt％稀硫酸溶液、水玻璃溶液以及酸性硫酸镁和硫酸铝混合溶液搅拌反应，持续加入时间为90min，控制反应温度为95℃，再加入22wt％稀硫酸酸化至ph值为4.5，老化30min得到反应浆料。将反应浆料用过滤后的自来水洗涤，洗涤至滤水的电导率600μs/cm，将水过滤制得喷雾浆料，通过喷雾干燥设备的高速旋转雾化盘把浆料离心雾化成微小雾滴再利用热空气加热干燥，制得粉末状的产品，控制粒径d50为8.3μm将所述粉末状产品进行粉碎得到电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料。
实验测试：
分别取实施例1-4得到的电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料分别标记为y1、y2、y3和y4，另取对照组样品为常规的电线电缆用阻燃二氧化硅，标记为d0，分别对上述5组样品的比表面积、吸油值及将各组样品加工成硅橡胶制品的相关物理性能进行测试，测试结果如下表所示：
从上述实验测试可知根据本发明提供电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法制得的电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料其具有高比表面积，良好的分散性，制成的硅橡胶制品具有良好的物理性能。
综上所述，本发明提供的电线电缆用阻燃二氧化硅复合材料的制备方法通过选用硫酸镁和硫酸铝为原料与水玻璃溶液按一定的配比混合反应合成纳米氢氧化镁和纳米氢氧化铝复合二氧化硅材料，且在反应中通过添加聚乙二醇，制得的二氧化硅复合材料具有良好的分散性，高活性，高比表面积，用作阻燃材料时能快速的吸收热量降低着火物表面的温度，同时在可燃物表面形成保护膜阻隔火焰使其停止燃烧。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。