[发明专利]一种超轻高强度导电线缆材料的制备方法

说明书

本发明提供一种超轻高强度导电线缆材料的制备方法，涉及导电线缆材料生产技术领域。包括以下步骤：电镀液的制备、碳纤维预处理、碳纤维电镀、碳纤维后处理。本发明克服了现有技术的不足，有效增强了电镀液在碳纤维上的渗透特性、附着力和可靠性，并有效提高其电导率、热导率，降低其孔隙率，同时有效提高了镀铜层的抗氧化性和耐腐蚀性，且制备时不需要复杂的溅射设备制备底铜，一次性电镀，降低成本。

技术领域

本发明涉及超轻导电线缆生产技术领域，具体涉及一种超轻高强度导电线缆材料的制备方法。

背景技术

碳纤维具有非常高的杨氏模量，其力学性能优秀，而且单根碳纤维，纳米碳管其电导率也是不错的，通常可以达到10⁶S·m^-1，但是多根碳纳米线或者纳米碳管或者由单根碳纤维组成的复合碳纤维以及以碳纤维编织出来的织物由于存在纵横交错的搭接点，导致其电导率不佳，通常只有2.5-10×10³S·m^-1。众所周知，铜的电导率6×10⁷S·m^-1，但是铜的杨氏模量却并不高，只有100-150GPa，但是碳纤维的杨氏模量却又高达300-900GPa，所以如果能够将两种材料的优点结合起来，即制备出具有高电导率碳纤维材料，将具有高的杨氏模量和良好的电导率，是未来应用的热点。另外，从微观角度来说，铜覆盖在碳纤维的表面，可以具有良好的电导率特性，而且铜还渗透进入织物内部，所以这种复合材料还具有良好的导热特性。

但是目前大都数采用溅射的办法在碳纤维织物上溅射一层铜，但是附着力差，工业化难度大，另外织物内部通常不容易溅射进去铜。而普通电镀的办法，大都数工艺也不能有效地将铜渗透到织物内部，而且由于碳纤维本身特性，存在很多纵横搭接的点，这些局部区域的存在也会导致导电均匀性不佳，甚至出现局部可靠性失效等问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种超轻高强度导电线缆材料的制备方法，本发明克服了现有技术的不足，有效增强了电镀液在碳纤维上的渗透特性、附着力和可靠性，并有效提高其电导率、热导率，降低其孔隙率，同时有效提高了镀铜层的抗氧化性和耐腐蚀性，且制备时不需要复杂的溅射设备制备底铜，一次性电镀，降低成本。

为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

一种超轻高强度导电线缆材料的制备方法，所述导电线缆材料的制备方法包括以下步骤：

(1)电镀液的制备：将硫酸与硫酸铜溶于去离子水中，再加入适量盐酸或氯化钠，搅拌均匀制得基础溶液，再将聚二硫二丙烷基磺酸钠、聚乙二醇、健那绿和乙二胺四乙酸二钠依次加入去离子水中，搅拌均匀制得辅助溶液，后将制得的基础溶液和辅助溶液倒入超声震荡仪内，升温并超声震荡一段时间得到电镀液备用；

(2)碳纤维预处理：将清理干净的碳纤维放卷后放入预处理液中浸渍，浸渍一段时间后得到预处理碳纤维备用；

(3)碳纤维电镀：将得到的预处理碳纤维放入电镀液中进行电镀，电镀一段时间后将碳纤维取出，再在电镀后的碳纤维上加载电流进行退火处理，处理一段时间后用去离子水清洗2-3次，后热风烘干得到电镀碳纤维备用；

(4)碳纤维后处理：将得到的电镀碳纤维放入后处理液内浸渍，浸渍一段时间后在其表面涂覆一层环氧树脂，经热风烘干后收卷得到产品。

优选的，碳纤维电镀时采用直流连续电镀的方法，即碳纤维放卷后，依次经过碳纤维前处理、碳纤维电镀和碳纤维后处理三个工序，最后将电镀好的碳纤维收卷。

优选的，步骤(1)中的电镀液内铜离子的浓度为20-80g/L，硫酸的浓度为40-200g/L，氯离子浓度为30-60ppm，聚二硫二丙烷基磺酸钠的浓度为2-20ppm，聚乙二醇的浓度为100-1000ppm，健那绿的浓度为10-100ppm，乙二胺四乙酸二钠的浓度为10-100ppm。