[发明专利]一种石墨烯电线

说明书

技术领域

本发明属于电缆材料技术领域，涉及一种电线，具体涉及一种石墨烯电线。

背景技术

随着科学的进步及人们生活水平的提高，电气与我们的生活关系越来越密切，电线电缆是使用电气产品时必须配套的产品之一，起着传输电力、传递信息和实现电磁能量转换的作用，其主要由四个基本结构组成，它们分别是导体、屏蔽层、绝缘层和护层。

目前，最常见的用来作为电线导体的是铜，但其成本高、电阻损耗相对较大且抗腐蚀性差。电线屏蔽层的材料主要采用在聚合物中均匀分散加入导电炭黑的方式制成，但由于炭黑导电性不理想且难分散，使得其体积电阻率较大，大量炭黑的添加会降低聚合物基体的力学性能，而且在高压电场条件下容易产生尖端放电，导致材料击穿，因而对电缆屏蔽均化电场效果不佳。现有电线的外圈护套多是由橡胶制成的，但由于橡胶本身容易被腐蚀和老化，使得电缆外圈护套耐久度和抗腐蚀性都不佳。直接影响电线产品性能和使用寿命。

中国发明专利，授权公告号CN 205582608 U公开了一种纳米石墨烯低压电线，其采用在导体表面包覆纳米石墨烯层来改善电导性性能，但由于导体铜导电性没有石墨烯强，导电性还有提升空间，且纳米石墨烯容易团聚，不利于电导率的提高；中国发明专利，授权公告号CN103739929B公开了电缆用含石墨烯的聚烯烃高半导电屏蔽料及其制备方法，其将石墨烯均匀分散到乙烯-醋酸乙烯共聚物中来提高屏蔽效果，但无机材料与高分子共聚物之间粘结力低，石墨烯均匀分散难度大，使用过程中易出现渗透现象。

因此，需要寻求更为有效的方法，制备价格低廉、性能优异，且使用寿命长的电线。

发明内容

为克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种石墨烯电线，该电线制备方法简单、价格低廉、具有较高的导电率，电阻损耗相对较小、抗腐蚀性强、耐久度大、屏蔽均化电场效果好，且使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种石墨烯电线，包括导体、石墨烯基共混物屏蔽层、绝缘层和外护套层，其特征在于，所述导体为化学掺杂石墨烯纤维绞绕或是捆扎成化学掺杂石墨烯纤维束；所述导体外同心包覆挤包有石墨烯基共混物屏蔽层，在石墨烯基共混物屏蔽层外同心包覆挤包有绝缘层，构成一根绝缘线芯；每根电线包括至少2根绝缘线芯相切排列。在所有的绝缘线芯的外侧挤包包带层，包带层外通过挤包方式包覆有外护套层，所述外护套层外还设有石墨烯导电涂层，用于接地连接。其中，所述石墨烯导电涂层可以为导电石墨烯粉末层、导电石墨烯复合胶层或导电石墨烯复合涂料层中的一种。

所述石墨烯基共混物屏蔽层为石墨烯基共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物的共混物，其中，石墨烯以化学键的形式链接在共聚物主链上。其制备方法包括如下步骤：1)乙烯基苯胺-乙烯基二茂铁共聚物的制备：将乙烯基苯胺、乙烯基二茂铁和引发剂溶于极性溶剂中，在惰性氛围保护下进行聚合反应，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥，得到乙烯基苯胺-醋酸乙烯基二茂铁共聚物；2)石墨烯基共聚物的制备：将经步骤1)制备得到的乙烯基苯胺-醋酸乙烯基二茂铁共聚物溶于N-甲基吡咯烷酮中，并在其中加入氧化石墨烯，超声20-30min，80-100℃下搅拌反应48h，后用水沉降，过滤，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备：将经步骤2)制备得到的石墨烯基共聚物与乙烯-醋酸乙烯共聚物按照质量比为(30-40):100的比例混合均匀，然后加入到挤出机中挤出成型，得到石墨烯基共混物；

其中，步骤1)所述乙烯基苯胺、乙烯基二茂铁、引发剂和极性溶剂的质量比为70:30:0.5:(300-500)；

所述惰性氛围为氮气氛围、氩气氛围、氦气氛围、氖气氛围中的一种或几种；所述极性溶剂选自：N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述引发剂选自偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种；所述聚合反应为溶液聚合，聚合反应温度为80～100℃，聚合时间为4～6h。

步骤2)所述乙烯基苯胺-醋酸乙烯基二茂铁共聚物、氧化石墨烯和N-甲基吡咯烷酮的质量比为2:1:(5-8)；

所述化学掺杂石墨烯纤维的制备方法，包括如下步骤：将石墨烯纤维浸泡在溶质质量分数为6-10％的氯化铜水溶液中10-20小时，后在60℃下烘干备用。

所述绝缘层为HDPE、PTFE/FEP或PFA任何一种材料制成。

所述包带层由无纺布材料制成；所述外护套层由聚氯乙烯制成。

所述导体的横截面为圆形或扇形。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：