本發(fā)明涉及電子元件領(lǐng)域，尤其涉及一種耐高溫絕緣電纜用絕緣材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電纜，通常是由幾根或幾組導(dǎo)線（每組至少兩根）絞合而成的類似繩索的電纜，每組導(dǎo)線之間相互絕緣，并常圍繞著一根中心扭成，整個外面包有高度絕緣的覆蓋層。電纜具有內(nèi)通電，外絕緣的特征。
絕緣層即在電纜導(dǎo)線外圍均勻而密封地包裹一層不導(dǎo)電的材料，如：樹脂、塑料、硅橡膠、PVC等，但這些材料受本質(zhì)性能所限，其耐熱性能和絕緣性能相較陶瓷基材料而言較弱。
在國內(nèi)已申請的相關(guān)專利中，專利《一種陶瓷絕緣耐高溫電纜》（申請?zhí)枺?01520062210.3，公開日：2015-07-08），公開了一種將陶瓷層涂覆在導(dǎo)體芯材表面的絕緣方法，但由于是采用的連續(xù)鍍覆，陶瓷膜脆性很大，彎折后陶瓷層易破碎，易損壞導(dǎo)體芯材和破壞絕緣表層材料，使最終成型產(chǎn)品的使用壽命短、也易老化和腐蝕。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種陶瓷基的、抗高溫、抗腐蝕、使用壽命長的耐高溫絕緣電纜用絕緣材料及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種耐高溫絕緣電纜用絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：
1）原材料的準備
①基體原材料的準備，包括如下重量份的材料：六水氯化鋁50-60份、足量純凈水、氨水32-38份、足量稀鹽酸溶液、3-5%濃度的聚乙烯醇溶液20-30份、足量無水乙醇、納米碳化硅粉末3-5份、納米二硫化鉬粉末3-5份、三氧化二釔粉末3-5份、二氧化鋯粉末5-8份、氧化鈣粉末4-7份、二氧化硅粉末6-10份；
②防護層原材料的準備，包括：足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維；
2）納米氧化鋁溶膠的制備
①將六水氯化鋁與適量純凈水混合，攪拌并過濾雜質(zhì)，調(diào)配至獲得質(zhì)量百分比58%-65%的氯化鋁溶液；
②將步驟①獲得的盛有氯化鋁溶液的容器進行高頻振動，再將氨水霧化后均勻緩慢地通入步驟①制備的氯化鋁溶液中，獲得待處理溶液；
③步驟②完成后繼續(xù)高頻振動30min-40min，然后將步驟②獲得的待處理溶液置于25℃-30℃的恒溫環(huán)境下，并機械攪拌30min-40min，獲得預(yù)制溶液；
④在步驟③獲得的預(yù)制溶液內(nèi)緩慢滴加稀鹽酸溶液并攪拌，至溶液的PH值4.8-5.2，獲得原始溶膠液；
⑤將步驟④獲得的原始溶膠液置于70℃-80℃溫度下，回流8h，獲得預(yù)制溶膠液；
⑥在步驟⑤獲得的預(yù)制溶膠液內(nèi)緩慢添加3-5%濃度的聚乙烯醇溶液，獲得待處理溶膠；
⑦采用無水乙醇對步驟⑥獲得的待處理溶膠進行反復(fù)沖洗至洗凈；
⑧將步驟⑦獲得的溶膠紡成絲狀，即獲得所需待用溶膠；
3）氧化鋁陶瓷纖維的制備
①將2）中步驟⑧獲得的納米氧化鋁粉體待用溶膠放置于爐內(nèi)壓強為18-20Mpa的保護氣氛里，1000℃-1050℃溫度下進行燒結(jié)，燒結(jié)時間2h-3h；
②燒結(jié)完成后，爐溫T不低于800℃時隨爐冷卻；爐溫T處于500℃≤T＜800℃半開爐門冷卻；爐溫T＜500℃出爐空冷；空冷至T＜150℃后即獲得所需氧化鋁陶瓷纖維；
4）絕緣材料的成型
①將3）中步驟②獲得的氧化鋁陶瓷纖維紡織成致密的原始套管；
②將足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維以2：5：1的重量比調(diào)和，溶為糊狀，然后填充到步驟①獲得的原始套管纖維中及內(nèi)外表面，至表面堆積厚度2-3mm；
③步驟②干結(jié)后即獲得所需耐高溫絕緣電纜用絕緣材料。
根據(jù)權(quán)利要求上述一種耐高溫絕緣電纜用絕緣材料的制備方法制備出的絕緣材料，該絕緣材料為復(fù)合材料，包括基體和防護層兩部分，其中基體包括如下重量份的原材料：六水氯化鋁50-60份、足量純凈水、氨水32-38份、足量稀鹽酸溶液、3-5%濃度的聚乙烯醇溶液20-30份、足量無水乙醇、納米碳化硅粉末3-5份、納米二硫化鉬粉末3-5份、三氧化二釔粉末3-5份、二氧化鋯粉末5-8份、氧化鈣粉末4-7份、二氧化硅粉末6-10份；防護層包括如下重量份的原材料：足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維。
一種根據(jù)制備方法制備出的耐高溫絕緣電纜用絕緣材料，其中：其可承受不低于150℃的長時工作溫度、可承受不高于-50℃的長時工作溫度、屈服強度不低于80N/mm2、延伸率不低于25%、體積電阻率不低于2×1013Ω?cm、介電強度不低于500kV/cm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：采用陶瓷纖維編織的致密絕緣層，韌性好，延伸率高，同時具有很高的耐高溫性能和抗腐蝕性能，使用壽命長；由于詳細地公開了成分、制備方法及工藝參數(shù)，本發(fā)明的層次清晰，實現(xiàn)容易，且適用于較大范圍的電纜材料，尤其是高壓電纜或架設(shè)困難，要求機械強度高、韌性好、使用壽命長的山區(qū)或洼地的電纜；由于采用的是陶瓷纖維，其自身絕緣性很好，體積電阻率不低于2×1013Ω?cm、介電強度不低于500kV/cm，又由于采用了復(fù)合了玻璃、橡膠、樹脂的灌封材料，綜合性能優(yōu)良，沒有明顯缺陷，一方面很好地填充了陶瓷纖維編織時的孔隙，另一方面也使絕緣層具有了更好的韌性和抗彎性能。
具體實施方式
實施例1：
一種耐高溫絕緣電纜用絕緣材料，該絕緣材料為復(fù)合材料，包括基體和防護層兩部分，其中基體包括如下重量份的原材料：六水氯化鋁50份、足量純凈水、氨水32份、足量稀鹽酸溶液、3%濃度的聚乙烯醇溶液20份、足量無水乙醇、納米碳化硅粉末3份、納米二硫化鉬粉末3份、三氧化二釔粉末3份、二氧化鋯粉末5份、氧化鈣粉末4份、二氧化硅粉末6份；防護層包括如下重量份的原材料：足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維。
上述絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：
1）原材料的準備
①基體原材料的準備，包括如下重量份的材料：六水氯化鋁50份、足量純凈水、氨水32份、足量稀鹽酸溶液、3%濃度的聚乙烯醇溶液20份、足量無水乙醇、納米碳化硅粉末3份、納米二硫化鉬粉末3份、三氧化二釔粉末3份、二氧化鋯粉末5份、氧化鈣粉末4份、二氧化硅粉末6份；
②防護層原材料的準備，包括：足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維；
2）納米氧化鋁溶膠的制備
①將六水氯化鋁與適量純凈水混合，攪拌并過濾雜質(zhì)，調(diào)配至獲得質(zhì)量百分比58%的氯化鋁溶液；
②將步驟①獲得的盛有氯化鋁溶液的容器進行高頻振動，再將氨水霧化后均勻緩慢地通入步驟①制備的氯化鋁溶液中，獲得待處理溶液；
③步驟②完成后繼續(xù)高頻振動30min，然后將步驟②獲得的待處理溶液置于25℃的恒溫環(huán)境下，并機械攪拌30min，獲得預(yù)制溶液；
④在步驟③獲得的預(yù)制溶液內(nèi)緩慢滴加稀鹽酸溶液并攪拌，至溶液的PH值4.8，獲得原始溶膠液；
⑤將步驟④獲得的原始溶膠液置于70℃溫度下，回流8h，獲得預(yù)制溶膠液；
⑥在步驟⑤獲得的預(yù)制溶膠液內(nèi)緩慢添加3%濃度的聚乙烯醇溶液，獲得待處理溶膠；
⑦采用無水乙醇對步驟⑥獲得的待處理溶膠進行反復(fù)沖洗至洗凈；
⑧將步驟⑦獲得的溶膠紡成絲狀，即獲得所需待用溶膠；
3）氧化鋁陶瓷纖維的制備
①將2）中步驟⑧獲得的納米氧化鋁粉體待用溶膠放置于爐內(nèi)壓強為18Mpa的保護氣氛里，1000℃溫度下進行燒結(jié)，燒結(jié)時間2h；
②燒結(jié)完成后，爐溫T不低于800℃時隨爐冷卻；爐溫T處于500℃≤T＜800℃半開爐門冷卻；爐溫T＜500℃出爐空冷；空冷至T＜150℃后即獲得所需氧化鋁陶瓷纖維；
4）絕緣材料的成型
①將3）中步驟②獲得的氧化鋁陶瓷纖維紡織成致密的原始套管；
②將足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維以2：5：1的重量比調(diào)和，溶為糊狀，然后填充到步驟①獲得的原始套管纖維中及內(nèi)外表面，至表面堆積厚度2mm；
③步驟②干結(jié)后即獲得所需耐高溫絕緣電纜用絕緣材料。
根據(jù)本實施例生產(chǎn)出的絕緣材料，其主要工作性能為：可承受160℃的長時工作溫度、可承受-70℃的長時工作溫度、屈服強度85N/mm2、延伸率45%、體積電阻率5×1013Ω?cm、介電強度550kV/cm。
實施例2：
一種耐高溫絕緣電纜用絕緣材料，該絕緣材料為復(fù)合材料，包括基體和防護層兩部分，其中基體包括如下重量份的原材料：六水氯化鋁60份、足量純凈水、氨水38份、足量稀鹽酸溶液、5%濃度的聚乙烯醇溶液30份、足量無水乙醇、納米碳化硅粉末5份、納米二硫化鉬粉末5份、三氧化二釔粉末5份、二氧化鋯粉末8份、氧化鈣粉末7份、二氧化硅粉末10份；防護層包括如下重量份的原材料：足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維。
上述絕緣材料的制備方法，包括以下步驟：
1）原材料的準備
①基體原材料的準備，包括如下重量份的材料：六水氯化鋁60份、足量純凈水、氨水38份、足量稀鹽酸溶液、5%濃度的聚乙烯醇溶液30份、足量無水乙醇、納米碳化硅粉末5份、納米二硫化鉬粉末5份、三氧化二釔粉末5份、二氧化鋯粉末8份、氧化鈣粉末7份、二氧化硅粉末10份；
②防護層原材料的準備，包括：足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維；
2）納米氧化鋁溶膠的制備
①將六水氯化鋁與適量純凈水混合，攪拌并過濾雜質(zhì)，調(diào)配至獲得質(zhì)量百分比65%的氯化鋁溶液；
②將步驟①獲得的盛有氯化鋁溶液的容器進行高頻振動，再將氨水霧化后均勻緩慢地通入步驟①制備的氯化鋁溶液中，獲得待處理溶液；
③步驟②完成后繼續(xù)高頻振動40min，然后將步驟②獲得的待處理溶液置于30℃的恒溫環(huán)境下，并機械攪拌40min，獲得預(yù)制溶液；
④在步驟③獲得的預(yù)制溶液內(nèi)緩慢滴加稀鹽酸溶液并攪拌，至溶液的PH值5.2，獲得原始溶膠液；
⑤將步驟④獲得的原始溶膠液置于80℃溫度下，回流8h，獲得預(yù)制溶膠液；
⑥在步驟⑤獲得的預(yù)制溶膠液內(nèi)緩慢添加5%濃度的聚乙烯醇溶液，獲得待處理溶膠；
⑦采用無水乙醇對步驟⑥獲得的待處理溶膠進行反復(fù)沖洗至洗凈；
⑧將步驟⑦獲得的溶膠紡成絲狀，即獲得所需待用溶膠；
3）氧化鋁陶瓷纖維的制備
①將2）中步驟⑧獲得的納米氧化鋁粉體待用溶膠放置于爐內(nèi)壓強為20Mpa的保護氣氛里， 1050℃溫度下進行燒結(jié)，燒結(jié)時間3h；
②燒結(jié)完成后，爐溫T不低于800℃時隨爐冷卻；爐溫T處于500℃≤T＜800℃半開爐門冷卻；爐溫T＜500℃出爐空冷；空冷至T＜150℃后即獲得所需氧化鋁陶瓷纖維；
4）絕緣材料的成型
①將3）中步驟②獲得的氧化鋁陶瓷纖維紡織成致密的原始套管；
②將足量硅橡膠、足量環(huán)氧樹脂、足量玻璃纖維以2：5：1的重量比調(diào)和，溶為糊狀，然后填充到步驟①獲得的原始套管纖維中及內(nèi)外表面，至表面堆積厚度3mm；
③步驟②干結(jié)后即獲得所需耐高溫絕緣電纜用絕緣材料。
根據(jù)本實施例生產(chǎn)出的絕緣材料，其主要工作性能為：可承受180℃的長時工作溫度、可承受-50℃的長時工作溫度、屈服強度107N/mm2、延伸率29%、體積電阻率5×1014Ω?cm、介電強度不低于630kV/cm。
對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。