[发明专利]数据中心电源用石墨烯‑铜复合芯轻型耐火软电缆

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据中心电源用石墨烯-铜复合芯轻型耐火软电缆，特别是石墨烯-铜的复合芯材质耐火软电缆的加工方法。

背景技术

电缆的载流能力由导体的导电能力决定。目前通信行业基站、数据中心建设用电缆一般采用纯铜芯电缆，在5G日益功耗、高负载设备的接入，只能通过增大电缆截面积的方法来保证较高的载流能力，但是截面的增加势必会增加电缆的重量和外径，且增加了产品成本、施工难度，因此急需寻求一种高导电、低密度的物质来替换纯铜的材料。

石墨烯是人类已探知的强度、导电、传热性能最强的一种新型材料，石墨烯优异的导电导热性能可以用于制备散热板、石墨烯涂料、太阳能电池、超级电容器、轻质电线电缆。使用石墨烯作为电线电缆的导电介质，既能提高电缆的导热、导电性能，又使得电缆的重量减轻，具备优越性。

中国授权专利CN201410194397.2一种具有铜-石墨烯复相导电线芯的电线电缆的制备方法、CN201410193891.7一种电线电缆的核-鞘结构导电线芯及其制备方法等公开了对铜-石墨烯复合电缆导体材料的制备原理进行了阐述，主要是采用化学溶液对金属进行的化学还原反应制得的铜-石墨烯复合导体，此种方式制得的复合导体耗费资源多、能耗大，在企业中难以批量化，宜停留于实验室阶段。

中国授权专利 CN201610054970.9一种高导电石墨烯纤维及其制备方法、CN201410421879.7一种导电导热石墨复合线材及其制备方法等公开了一种石墨烯纤维介质的电缆，石墨烯纤维丝达到μm级，以超细的纤维丝作为导体多股束合过程易拉断，加工难度大。而且，由于石墨烯为主体导电介质的电线电缆导体硬度高，不利于在一些有移动要求的场合敷设。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种数据中心电源用石墨烯-铜复合芯轻型耐火软电缆，不仅能够保证铜材原有柔韧性，还具备高载流、重量轻的优点。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：数据中心电源用石墨烯-铜复合芯轻型耐火软电缆，该电缆由内向外依次包括石墨烯-铜复合芯、耐火层、90℃丁腈改性柔软聚氯乙烯绝缘层。

进一步地，石墨烯-铜复合芯由柔软铜单丝、石墨烯导电胶和半导电弹性包带组成；所述的柔软铜单丝多根绞合形成铜线，所述的石墨烯导电胶填充在所述铜线的间隙内；所述的半导电弹性包带纵包在填充有石墨烯导电胶的铜线外周。

进一步地，所述柔软铜单丝为导体单丝直径在0.10～0.20mm之间的软铜线，伸长率不小于15%。

进一步地，所述石墨烯导电胶含有如下质量百分比的组分：60～70%石墨烯、0.1～10%树脂、0.1～25%助剂。

进一步地，所述的半导电弹性包带厚度范围0.10～0.16mm，表面电阻不大于1000Ω，体积电阻率不大于10⁵Ω/cm。

进一步地，所述的耐火层为厚度0.12～0.16mm耐火云母带或陶瓷化硅胶带；所述的耐火云母带中云母含量不小于60%，拉伸强度不小于80N/cm，体积电阻率不小于10¹¹Ω.m；所述的陶瓷化硅胶带中乙烯基硅橡胶涂层厚度不小于0.05mm，陶瓷粉含量不小于70%，体积电阻率不小于10¹¹Ω.m。

进一步地，所述的90℃丁腈改性柔软聚氯乙烯绝缘层包含以下重量份数的原料：粉末丁腈橡胶70-80份、PVC树脂粉40-50份、氧化锌4-6份、硬脂酸2-3份、防老剂2-4份、双酚A 1-3份、氯化石蜡10-20份、三氧化二锑7-10份、硼酸锌4-6份、氢氧化铝60-70份、炭黑50-70份。

进一步地，90℃丁腈改性柔软聚氯乙烯绝缘层采用氧指数不小于33的90℃丁腈改性柔软聚氯乙烯绝缘材料。

本发明还提供了一种制备数据中心电源用石墨烯-铜复合芯轻型耐火软电缆的方法，具体包括如下步骤：

一）石墨烯-铜复合芯的制备：

1a）将柔软铜单丝设定节径比为16倍，使用单丝直径0.10～0.20mm区间的柔软铜单丝多根绞合形成圆形铜导体；

1b）将石墨烯导电胶在挤出机完成挤出，设定温度范围70～80℃，使石墨烯导电胶在熔融状态下对圆形铜导体的间隙进行填充；

1c）将填充了石墨烯导电胶后的圆形铜导体在包带纵包装置使用半导电弹性包带紧密拖包，搭盖率≥10%；纵包后石墨烯导电胶与半导电包带紧密集合形成石墨烯-铜复合芯；

二）拖包耐火层：石墨烯-铜复合芯在包带纵包装置中使用耐火云母带或陶瓷化硅胶带紧密拖包，搭盖率大于等于10%；