[发明专利]一种无机绝缘同轴电缆及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种无机绝缘同轴电缆及其制备方法和应用，属于同轴电缆领域。本发明无机绝缘同轴电缆由导体及依次包覆在导体外侧的无机绝缘层和外护层组成，无机绝缘层是以聚硅氧烷和倍半硅氧烷为硅源，采用溶胶‑凝胶法老化处理得到湿凝胶，并将老化处理后的湿凝胶填充在导体和外护层之间，经过置换和干燥处理以及凝胶热处理制得的SiO₂凝胶粉体。根据本发明的无机绝缘同轴电缆，可以大幅提高绝缘密实和均匀程度，在提高绝缘性能的同时，显著降低原材料和工艺成本。

技术领域

本发明属于同轴电缆领域，具体涉及一种无机绝缘同轴电缆及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技和工业水平不断地提高，各个应用端自身的发展对于能量和传输传输组件的要求也不断提高。无机矿物绝缘同轴电缆具有耐高低温、抗电磁干扰、耐辐照、耐腐蚀、抗振动、重量体积小等优点，广泛用于航空航天、核电、石油化工等极端环境中的电、磁和信号的传输，从而对在极端环境下服役运行的如航空发动机、大型涡轮机、核反应堆等部件和系统进行能量供给、状态监控和控制管理。在实际制造过程中，无机矿物绝缘同轴电缆是将固体无机矿物绝缘粉末灌装在导体线坯和护层管坯之间后经过整体拉制变形制得，无机矿物绝缘同轴电缆的结构虽然简单，但是其工艺控制和性能控制的难度极大，主要集中以下几个方面：1)固体无机矿物绝缘粉末的粒径存在一定范围，在灌装过程中会发生不可避免的偏析、团簇和聚集，从而不可避免地形成粉体之间的空隙以及粉体与导体外壁、护层内壁之间的空隙，即便在后续拉制处理中也难以完全消除；2)粉体的不均匀分布以及空隙的存在对于将会直接导致绝缘和屏蔽性能的下降；

3)为了减小固体绝缘粉体灌装工艺的不利，在应用端要求较高时，需要采用纯度高、粒径更加均匀的粉体，同时增加整体拉制工序的道次，材料成本和工艺非常高昂。

发明内容

本发明提供一种无机绝缘同轴电缆及其制备方法和应用，用于改进现有固体绝缘粉末灌装工艺的不足，降低材料和工艺成本。

首先，根据本发明的一方面，本发明提供了一种无机绝缘同轴电缆，由导体及依次包覆在导体外侧的无机绝缘层和外护层组成，所述无机绝缘层是以聚硅氧烷和倍半硅氧烷为硅源，采用溶胶-凝胶法老化处理得到湿凝胶，并将老化处理后的湿凝胶填充在导体和外护层之间，经过置换和干燥处理以及凝胶热处理制得的SiO₂凝胶粉体。

优选地，本发明的无机绝缘同轴电缆，当反应体系中的多聚硅氧烷、倍半硅氧烷、去离子水、无水乙醇、0.1mol/L稀盐酸和0.05mol/L氨水溶液的摩尔比为0.6:(0.3-0.6):4:7:10^-3:0.12，得到的绝缘层由纳米SiO₂颗粒组成。

进一步地，上述无机绝缘同轴电缆经以下步骤制备而成：

一、同轴组件制备

(1)导体线坯制备：导体采用铜合金、镍或镍基合金等材料的线坯；

(2)外护层管坯制备：外护层采用铜合金、镍基合金、不锈钢合金等材料的管坯；

(3)同轴组件装配：将导体线坯和外护层管坯同轴心装配，得到同轴组件；

二、凝胶制备

(1)湿凝胶制备：按摩尔比0.6:(0.3-0.6):4:7:10-3:0.12对多聚硅氧烷、倍半硅氧烷、去离子水、无水乙醇、浓度为0.1mol/L稀盐酸和浓度为0.05mol/L的氨水溶液进行备料；将多聚硅氧烷、去离子水、无水乙醇、稀盐酸在45℃下搅拌2h，冷却至室温，加入氨水溶液，室温搅拌10min，加入倍半硅氧烷，65℃下恒温搅拌3h，冷却至室温，得到湿凝胶；

(2)老化处理：将湿凝胶置于由乙醇和多聚硅氧烷组成的老化液中老化8h，老化液中乙醇和多聚硅氧烷的体积比为17:3，老化温度为50℃，得到老化后的湿凝胶；

三、凝胶填充