本發明涉及電纜，具體為一種防水耐沖擊的防火電纜。

背景技術：

1、眾所周知，隨著國民經濟飛速發展和電力設施的持續更新，各類電線電纜的使用量大幅增加，帶動各類電纜料的需求，在數量上有較大幅度的增長，因此對電纜料的生產成本和質量提出了更高的要求。聚氯乙烯具有成本低、加工方便、力學性能優異、耐腐蝕和絕緣性優良等長處，配合線性低密度聚乙烯、聚1-丁烯等，具有良好的可塑性、耐沖擊強度，但由于塑料樹脂易燃，一旦著火，容易造成財產的損失和對人員的傷害。目前，國內外主要添加三氧化二銻或氯化石蠟等作為阻燃劑，這樣使產品的毒性指數上升，另外價格非常昂貴，每噸在18-25萬元不等，市場難以接受。

2、此外，電纜長期暴露在陽光風雨下，極易受到雨水侵蝕，而現有防水手段多采用純紙包絕緣膠徑向防水方式，防水性能較差，極易造成電纜腐蝕老化。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種防水耐沖擊的防火電纜及其制備方法，以解決現有技術中存在的問題。

2、為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種防水耐沖擊的防火電纜，所述防水耐沖擊的防火電纜包括纜芯、自制防水層、屏蔽層、內護套層、自制防火層。

3、進一步的，所述纜芯包括鍍錫銅絲芯材、交聯聚乙烯絕緣層。

4、進一步的，所述自制防水層包括第一防水層、第二防水層；所述第一防水層由以下方法制得，將n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氫氧化硅烷化合物混合得紡絲液，向纜芯靜電紡絲，再置于高壓汞燈下，輻照；所述第二防水層由以下方法制得，將第一防水層纜芯置于容器中，密封，通入硝酸鋅水蒸氣，反應一段時間。

5、進一步的，所述氫氧化硅烷化合物由以下方法制得，將2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯鉑酸、異丙醇、八甲基環四硅氧烷混合，加熱升溫，再加入三甲氧基硅烷，反應得硅氧化合物；將硅氧化合物、三辛癸胺混合，加熱反應后，加入石油醚，抽濾，然后加入乙醇、乙酸乙酯，攪拌一段時間后，抽濾、烘干得季銨化合物，再經強堿型陰離子交換樹脂交換。

6、進一步的，所述自制防火層由以下方法制得，將內護套層纜芯置于高壓汞燈下，噴涂二烯丙基二乙氧基硅烷，輻照后，升溫，再噴涂氧化石墨烯溶液，反應一段時間后，置于水醇蒸氣氛圍下，靜置，冷凍干燥得氣凝膠纜芯；向氣凝膠纜芯涂氣凝膠纜芯質量0.2~0.4倍的硫酸鋁溶液，反應一段時間后，噴涂硫酸，超聲處理后，洗滌、干燥，然后噴涂丙二酸反應液。

7、進一步的，一種防水耐沖擊的防火電纜的制備方法，包括以下制備步驟：

8、（1）將n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、氫氧化硅烷化合物按質量比1:1:0.1~1:1:0.2混合，攪拌溶解得紡絲液，向纜芯靜電紡絲至膜層厚度為0.1~0.3mm，再置于2kw的高壓汞燈下，距離200mm，輻照30~60s，得第一防水層纜芯；

9、（2）將第一防水層纜芯置于容器中，密封，以20ml/h通入180℃的硝酸鋅水蒸氣，反應15~18h后，取出，冷卻至室溫，80℃烘干7~10h得自制防水層纜芯；

10、（3）利用鍍錫銅絲向自制防水層纜芯表面編織厚為0.1~0.3mm的屏蔽層，得屏蔽層纜芯；

11、（4）將交聯聚乙烯、聚氯乙烯樹脂、線性低密度聚乙烯、聚1-丁烯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、二氧化硅、抗氧劑264、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、環氧大豆油按質量比1:2:1:1.8：0.1:0.2:0.08:0.1:0.05:1混合，100℃、2000rpm攪拌1~6min后，以145~160℃向屏蔽層纜芯擠出內護套層，得內護套層纜芯；

12、（5）將內護套層纜芯置于2kw的高壓汞燈下，距離200mm，噴涂內護套層纜芯質量0.5~0.8倍的二烯丙基二乙氧基硅烷，輻照44~58s后，升溫至60℃，噴涂內護套層纜芯質量88~100倍的氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液溶液中氧化石墨烯、去離子水、抗壞血酸的質量比為1:200:0.1~1:500:0.5，反應7~10h后，置于水醇蒸氣氛圍下，水醇蒸氣中去離子水和無水乙醇的質量比為1:9，靜置10~13h后，-15℃冷凍4~7h得氣凝膠纜芯；

13、（6）將氣凝膠纜芯置于容器中，噴涂氣凝膠纜芯質量0.2~0.4倍的硫酸鋁溶液，160℃反應35~48min后，噴涂氣凝膠纜芯質量0.01~0.03倍的質量分數為8.9%的硫酸，30khz超聲31~43min后，用去離子水洗滌6~8次，100℃干燥9~13h后，噴涂氣凝膠纜芯質量0.4~0.7倍的丙二酸反應液，反應4.5~7h，用去離子水洗滌6~8次，60℃干燥10~14h得防水耐沖擊的防火電纜。

14、進一步的，步驟（1）所述氫氧化硅烷化合物的制備方法為：

15、a、將2-溴-1,5-己二烯、吩噻嗪、氯鉑酸、異丙醇、八甲基環四硅氧烷按質量比1:0.01:0.001:0.004:0.0006~1:0.02:0.002:0.006:0.0008混合，攪拌均勻后，升溫至90~95℃，加入2-溴-1,5-己二烯質量0.8~1.1倍的三甲氧基硅烷，反應2~4.5h得硅氧化合物；

16、b、將硅氧化合物、三辛癸胺按質量比1:1.5~1:2.0混合，加熱至78℃，反應40~44h后，加入硅氧化合物質量1.5~2.0倍的石油醚，攪拌均勻后，抽濾，然后加入硅氧化合物質量2~4倍的乙醇、硅氧化合物質量1.1~2.3倍的乙酸乙酯，80rpm攪拌15~24min，抽濾，60℃烘干4~7h得季銨化合物；

17、c、將強堿型陰離子交換樹脂置于離子交換柱中，以50ml/h加入強堿型陰離子交換樹脂質量1.0~1.5倍的季銨化合物溶液，季銨化合物溶液中季銨化合物和無水乙醇的質量比為1:3，然后用無水乙醇洗滌2~4次，300rpm、80℃旋蒸60~72min后，70℃烘干3~6h。

18、進一步的，步驟（1）所述靜電紡絲條件為：紡絲電壓為15kv，紡絲距離為18cm，紡絲速度為0.4ml/h，纜芯兩端固定，轉速為60rpm。

19、進一步的，步驟（2）所述硝酸鋅水蒸氣為六水合硝酸鋅和去離子水按質量比1:13.4混合制得。

20、進一步的，步驟（6）所述硫酸鋁溶液的制備方法為：將硫酸鋁和去離子水按質量比1:2.6混合，加入氫氧化鈉至溶液ph為9~10；所述丙二酸反應液的制備方法為：將三乙氧基硅基丁醛、丙二酸、n,n-二甲基甲酰胺、吡啶按質量比1:1.1:3:0.2~1:1.6:5:0.4混合，升溫至90℃，反應7~10h后，冷卻至室溫，加入三乙氧基硅基丁醛質量9~13倍的冰水，再加入鹽酸至溶液ph為1~2，抽濾，得濾餅，再加入濾餅質量2~4倍的去離子水。

21、與現有技術相比，本發明所達到的有益效果是：

22、本發明在纜芯表面依次包覆自制防水層、屏蔽層、內護套層、自制防火層，以實現防水、阻燃的效果。

23、首先，本發明利用2-溴-1,5-己二烯的雙鍵與三甲氧基硅烷的硅氫鍵發生加成反應，然后溴離子與三辛癸胺發生季銨化反應，再通過強堿型陰離子交換樹脂，使其氫氧化，獲得氫氧化硅烷化合物，能與滲入的水分發生水解反應，消除內部的水分，并填充水樹區域內的微孔孔洞，阻礙水分的再次入侵，使電纜具有防水效果；利用電紡，在絕緣層表面形成第一防水層，并在電紡過程中輔以紫外輻照，使氫氧化硅烷化合物剩余雙鍵與交聯聚乙烯絕緣層發生自由基反應，使第一防水層與絕緣層緊密交聯，防止水分子滲入，同時表面引入疏水長鏈，增益電纜的防水性；然后通入硝酸鋅水蒸氣，鋅離子與第一防水層的氫氧離子反應，沉積于第一防水層表面，經熱氧化形成氧化鋅，并逐漸生長堆積，形成蔥狀結構的第二防水層，且第一、第二防水層緊密交聯，有利于提高電纜的防水效果。

24、其次，本發明進行第一次噴涂，并輔以紫外光輻照，將二烯丙基二乙氧基硅烷與內護套層的交聯聚乙烯發生自由基聚合；然后進行第二次噴涂，利用二烯丙基二乙氧基硅烷的硅氧鍵，將石墨烯沉積于內護套層表面，經水熱還原，形成氣凝膠保護層，減緩火焰蔓延，隔絕熱量，使電纜具有防火效果；然后進行第三次噴涂，利用毛細管作用，吸附硫酸鋁，經水解，形成氫氧化鋁包覆在氣凝膠孔道表面，并且在包覆過程中，石墨烯表面的羥基可與氫氧化鋁反應形成鍵合，使氫氧化鋁牢牢固定于氣凝膠中，受熱分解吸收大量熱量，降低火焰溫度，同時分解產物填補氣凝膠孔隙，隔絕氧氣，增益電纜的防火效果；接著，進行第四次噴涂，三乙氧基硅基丁醛和丙二酸發生縮合反應，再利用硅氧鍵接枝于氣凝膠表面，高溫狀態下被汽化，稀釋空氣中的氧氣濃度，增益電纜的防火效果。