[發(fā)明專利]一種石墨烯電線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710025624.2
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106653150B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛超;葉松林;劉春江;熊雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣安市華鎣山領(lǐng)創(chuàng)電子有限公司
• 主分類號(hào): H01B1/24
• 分類號(hào): H01B1/24;H01B7/17;H01B7/28
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電纜材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電線，具體涉及一種石墨烯電線。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)的進(jìn)步及人們生活水平的提高，電氣與我們的生活關(guān)系越來(lái)越密切，電線電纜是使用電氣產(chǎn)品時(shí)必須配套的產(chǎn)品之一，起著傳輸電力、傳遞信息和實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換的作用，其主要由四個(gè)基本結(jié)構(gòu)組成，它們分別是導(dǎo)體、屏蔽層、絕緣層和護(hù)層。

目前，最常見(jiàn)的用來(lái)作為電線導(dǎo)體的是銅，但其成本高、電阻損耗相對(duì)較大且抗腐蝕性差。電線屏蔽層的材料主要采用在聚合物中均勻分散加入導(dǎo)電炭黑的方式制成，但由于炭黑導(dǎo)電性不理想且難分散，使得其體積電阻率較大，大量炭黑的添加會(huì)降低聚合物基體的力學(xué)性能，而且在高壓電場(chǎng)條件下容易產(chǎn)生尖端放電，導(dǎo)致材料擊穿，因而對(duì)電纜屏蔽均化電場(chǎng)效果不佳?，F(xiàn)有電線的外圈護(hù)套多是由橡膠制成的，但由于橡膠本身容易被腐蝕和老化，使得電纜外圈護(hù)套耐久度和抗腐蝕性都不佳。直接影響電線產(chǎn)品性能和使用壽命。

中國(guó)發(fā)明專利，授權(quán)公告號(hào)CN 205582608 U公開(kāi)了一種納米石墨烯低壓電線，其采用在導(dǎo)體表面包覆納米石墨烯層來(lái)改善電導(dǎo)性性能，但由于導(dǎo)體銅導(dǎo)電性沒(méi)有石墨烯強(qiáng)，導(dǎo)電性還有提升空間，且納米石墨烯容易團(tuán)聚，不利于電導(dǎo)率的提高；中國(guó)發(fā)明專利，授權(quán)公告號(hào)CN103739929B公開(kāi)了電纜用含石墨烯的聚烯烴高半導(dǎo)電屏蔽料及其制備方法，其將石墨烯均勻分散到乙烯-醋酸乙烯共聚物中來(lái)提高屏蔽效果，但無(wú)機(jī)材料與高分子共聚物之間粘結(jié)力低，石墨烯均勻分散難度大，使用過(guò)程中易出現(xiàn)滲透現(xiàn)象。

因此，需要尋求更為有效的方法，制備價(jià)格低廉、性能優(yōu)異，且使用壽命長(zhǎng)的電線。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種石墨烯電線，該電線制備方法簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、具有較高的導(dǎo)電率，電阻損耗相對(duì)較小、抗腐蝕性強(qiáng)、耐久度大、屏蔽均化電場(chǎng)效果好，且使用壽命長(zhǎng)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種石墨烯電線，包括導(dǎo)體、石墨烯基共混物屏蔽層、絕緣層和外護(hù)套層，其特征在于，所述導(dǎo)體為化學(xué)摻雜石墨烯纖維絞繞或是捆扎成化學(xué)摻雜石墨烯纖維束；所述導(dǎo)體外同心包覆擠包有石墨烯基共混物屏蔽層，在石墨烯基共混物屏蔽層外同心包覆擠包有絕緣層，構(gòu)成一根絕緣線芯；每根電線包括至少2根絕緣線芯相切排列。在所有的絕緣線芯的外側(cè)擠包包帶層，包帶層外通過(guò)擠包方式包覆有外護(hù)套層，所述外護(hù)套層外還設(shè)有石墨烯導(dǎo)電涂層，用于接地連接。其中，所述石墨烯導(dǎo)電涂層可以為導(dǎo)電石墨烯粉末層、導(dǎo)電石墨烯復(fù)合膠層或?qū)щ娛?fù)合涂料層中的一種。

所述石墨烯基共混物屏蔽層為石墨烯基共聚物與乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物，其中，石墨烯以化學(xué)鍵的形式鏈接在共聚物主鏈上。其制備方法包括如下步驟：1)乙烯基苯胺-乙烯基二茂鐵共聚物的制備：將乙烯基苯胺、乙烯基二茂鐵和引發(fā)劑溶于極性溶劑中，在惰性氛圍保護(hù)下進(jìn)行聚合反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束之后，經(jīng)過(guò)溶解、沉淀、洗滌和干燥，得到乙烯基苯胺-醋酸乙烯基二茂鐵共聚物；2)石墨烯基共聚物的制備：將經(jīng)步驟1)制備得到的乙烯基苯胺-醋酸乙烯基二茂鐵共聚物溶于N-甲基吡咯烷酮中，并在其中加入氧化石墨烯，超聲20-30min，80-100℃下攪拌反應(yīng)48h，后用水沉降，過(guò)濾，水洗至中性，在60℃下烘干制得石墨烯基共聚物；3)石墨烯基共混物的制備：將經(jīng)步驟2)制備得到的石墨烯基共聚物與乙烯-醋酸乙烯共聚物按照質(zhì)量比為(30-40):100的比例混合均勻，然后加入到擠出機(jī)中擠出成型，得到石墨烯基共混物；

其中，步驟1)所述乙烯基苯胺、乙烯基二茂鐵、引發(fā)劑和極性溶劑的質(zhì)量比為70:30:0.5:(300-500)；

所述惰性氛圍為氮?dú)夥諊鍤夥諊⒑夥諊⒛蕷夥諊械囊环N或幾種；所述極性溶劑選自：N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種；所述引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈和偶氮二異庚腈中的一種；所述聚合反應(yīng)為溶液聚合，聚合反應(yīng)溫度為80～100℃，聚合時(shí)間為4～6h。

步驟2)所述乙烯基苯胺-醋酸乙烯基二茂鐵共聚物、氧化石墨烯和N-甲基吡咯烷酮的質(zhì)量比為2:1:(5-8)；

所述化學(xué)摻雜石墨烯纖維的制備方法，包括如下步驟：將石墨烯纖維浸泡在溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6-10％的氯化銅水溶液中10-20小時(shí)，后在60℃下烘干備用。

所述絕緣層為HDPE、PTFE/FEP或PFA任何一種材料制成。

所述包帶層由無(wú)紡布材料制成；所述外護(hù)套層由聚氯乙烯制成。

所述導(dǎo)體的橫截面為圓形或扇形。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：