[發明專利]一種均相石墨烯鋁合金電纜的制備方法

有效

• 申請號: 202011325514.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112542279B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 龔乙福
• 申請（專利權）人: 諾正集團股份有限公司
• 主分類號: H01B13/22
• 分類號: H01B13/22;B22F1/02
• 代理公司: 深圳市諾正鑫澤知識產權代理有限公司 44689
• 代理人: 彭佳偉

本發明公開了一種均相石墨烯鋁合金電纜的制備方法，涉及電纜制造領域，包括以下步驟：將鋁合金粉末加入到碳源溶液中，反應得到混合膠體溶液；將混合膠體溶液在溫度為170～175℃的條件下進行水熱反應，反應20～70min后濃縮蒸干；將1份碳層包覆的鋁合金球結構與0.1～1.3份單寧溶于濃度為0.2～0.4mol/L的鹽酸中，超聲反應20～25min；將1份單寧鋁合金球結構、0.05～0.1份氧化石墨烯、1份聚乙二醇或其衍生物加入到水溶液中超聲反應1～3h后在惰性氣體氛圍下升溫至1000～1200℃碳化，得到鋁合金?石墨烯混合物。本發明的鋁合金?石墨烯混合物制備的電纜導電性能好、整體質量輕、機械強度大。

技術領域

本發明涉及電纜制備領域，具體涉及一種均相石墨烯鋁合金電纜的制備方法。

背景技術

鋁合金由于質量較輕，載流量較高、安裝成本較低的特點，逐步取代傳統的銅材料作為電纜的主要材料，但是，鋁合金的導電性和強度不及銅材料，進而限制了其使用。

石墨烯具有較好的導電性和機械強度，是最堅硬的納米材料，也是理想的鋁合金復合材料之一，目前制備石墨烯/鋁合金復合材料時，主要采用熔融鑄造或者粉末混合，由于石墨烯和鋁合金的密度差別較大，在熔融時，石墨烯主要懸浮于鋁合金的表面，難以得到均相混合體，進而導致得到的材料性能較差；而粉末混合過程中，大多使用球磨等方法來使得二者混合，但是球磨不僅耗時較長，能耗較大，而且會破壞石墨烯的二維結構，同時，混合后的石墨烯溶液發生團聚，導致最終材料性能難以達到預期，線纜的導電性能和強度較差。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種均相石墨烯鋁合金電纜的制備方法，能夠得到質量較輕，導電性能較好的電纜。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種均相石墨烯鋁合金電纜的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、按質量份，將1～3份多糖、20份水攪拌均勻配置成碳源溶液，將0.1～1份粒徑為100～400nm的鋁合金粉末加入到碳源溶液中，在溫度為60～80℃的條件下攪拌并20～30min，多糖形成膠體并將鋁合金粉包裹，得到混合膠體溶液；

S2、將混合膠體溶液在溫度為170～175℃的條件下進行水熱反應，反應20～70min后濃縮蒸干，得到中間固體產物；

S3、將中間固體產物放置在氬氣環境中，在溫度為400～500℃的條件下碳化10～30min，得到碳層包覆的鋁合金球結構；

S4、按質量比，將1份碳層包覆的鋁合金球結構與0.1～1.3份單寧溶于濃度為0.2～0.4mol/L的鹽酸中，超聲反應20～25min，得到單寧鋁合金球結構；

S5、按質量份，將1份單寧鋁合金球結構、0.05～0.1份氧化石墨烯、1份聚乙二醇或其衍生物加入到水溶液中超聲反應1～3h，得到單寧鋁合金球-氧化石墨烯交聯結構，將單寧鋁合金球-氧化石墨烯交聯結構在惰性氣體氛圍下升溫至1000～1200℃碳化，得到鋁合金-石墨烯混合物；

S6、將鋁合金-石墨烯混合物制備成導線桿材，進行拉絲、時效、絞線、壓型得到石墨烯鋁合金導線，將若干導線依次包覆在防火層中，在防火層外部設置絕緣層，得到電纜芯，將至少一根電纜芯包覆在包帶層中，在包帶層外設置外護套層，得到電纜。

在上述技術方案的基礎上，所述多糖為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、綠豆淀粉或者小麥淀粉。

在上述技術方案的基礎上，步驟S4中所述氧化石墨烯的質量份為0.05份。

在上述技術方案的基礎上，所述聚乙二醇衍生物為氨基化的聚乙二醇或硫醇修飾的聚乙二醇。

與現有技術相比，本發明的優點在于：