一種輕質(zhì)全碳電纜及制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種輕質(zhì)全碳電纜及制備方法,包括絕緣保護(hù)層、輕質(zhì)屏蔽層、薄層絕緣套和內(nèi)導(dǎo)線，內(nèi)導(dǎo)線外側(cè)設(shè)有薄層絕緣套，若干跟內(nèi)導(dǎo)線互捻后外側(cè)設(shè)置輕質(zhì)屏蔽層，輕質(zhì)屏蔽層外側(cè)包覆有絕緣保護(hù)層，所述內(nèi)導(dǎo)線包括N≥1根導(dǎo)電單元相互纏繞而成，導(dǎo)電單元為直徑為10nm~100 um的金屬化纖維，金屬化纖維包括非金屬纖維和設(shè)置在非金屬纖維外厚度為10nm～50 um的導(dǎo)電層。直接在高強(qiáng)度非金屬纖維表面包覆導(dǎo)電層，保持了非金屬纖維纖維柔順性，同時(shí)有效的提高了金屬化纖維的導(dǎo)電性，進(jìn)而提高了電纜的型號(hào)傳輸能力；而且該操作簡(jiǎn)單，且易于大范圍的工業(yè)化生產(chǎn)；該款電纜來(lái)代替常規(guī)的銅芯電纜線，其抗繞折度也會(huì)得到很大的提高，而且還能大大地降低導(dǎo)線的重量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種輕質(zhì)全碳電纜及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新型電纜加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種輕質(zhì)全碳電纜及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年，全球通信迅猛發(fā)展，如衛(wèi)星通信、光纖通信、數(shù)字程控交換技術(shù)等的不斷進(jìn)步，以及衛(wèi)星電視廣播網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、用戶電話網(wǎng)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)的建設(shè)，通信作為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)展經(jīng)濟(jì)的基本要素，越來(lái)越受到世界各國(guó)的高度重視和大力發(fā)展。
[0003]在現(xiàn)代社會(huì)，通訊技術(shù)起到了關(guān)鍵作用。同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們通訊傳輸介質(zhì)的提出了越來(lái)越高的要求，電纜是通訊傳輸中不可缺少的單元。一直以來(lái)，電纜中的導(dǎo)體及屏蔽材料均為高密度的金屬材料，在利用金屬材料提供可靠的載流性能及屏蔽效能的同時(shí)，也需要承擔(dān)其重量大的不足，(以最常用的金屬銅、鋁為例，其密度分別為8.9 g/cmqP2.7 g/cm3)，因此電纜輕量化一直是西方發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視的前沿科學(xué)問(wèn)題亦是亟待解決的技術(shù)難題。以輕質(zhì)納米碳材料來(lái)替代電纜中的金屬材料的技術(shù)一旦突破，將從根本上降低電纜對(duì)高密度金屬材料的依賴(lài)，為電纜技術(shù)帶來(lái)革命性的的變化。目前西方發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面的研究也處于起步階段，但是已經(jīng)看到了技術(shù)可行性與應(yīng)用前景從而備受重視，而我國(guó)基本上尚未開(kāi)展此方面的針對(duì)性布局與研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡(jiǎn)單，易于大范圍的工業(yè)化生產(chǎn)，代替常規(guī)的銅芯電纜線，其抗繞折度也會(huì)得到很大的提高，而且還能大大地降低電纜的重量，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種輕質(zhì)全碳電纜，包括絕緣保護(hù)層、輕質(zhì)屏蔽層、薄層絕緣套和內(nèi)導(dǎo)線，內(nèi)導(dǎo)線外側(cè)設(shè)有薄層絕緣套，若干跟內(nèi)導(dǎo)線互捻后外側(cè)設(shè)置輕質(zhì)屏蔽層，輕質(zhì)屏蔽層外側(cè)包覆有絕緣保護(hù)層，內(nèi)導(dǎo)線包括I根導(dǎo)電單元相互纏繞而成，導(dǎo)電單元為直徑為1nm?100 um的金屬化纖維，金屬化纖維包括非金屬纖維和設(shè)置在非金屬纖維外厚度為1nm?50 um的導(dǎo)電層。
[0006]優(yōu)選的，非金屬纖維為聚酯纖維、聚酰亞胺纖維、尼龍纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳納米管纖維、石墨烯纖維中的一種。
[0007]優(yōu)選的，導(dǎo)電層采用的材料為導(dǎo)電金屬，導(dǎo)電金屬為銅、銀、鋁、鎳、鈷、金中的一種或兩種以上混合制成。
[0008]優(yōu)選的，薄層絕緣套為高聚物絕緣層，采用的材料為聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種。
[0009]優(yōu)選的，輕質(zhì)屏蔽層為碳復(fù)合膜，碳復(fù)合膜為碳納米管薄膜、石墨烯薄膜、碳纖維編織布中的一種。
[0010]優(yōu)選的，絕緣保護(hù)層為高聚物絕緣層，采用的材料為聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、硅膠中的一種。
[0011 ]該輕質(zhì)全碳電纜的制備方法，包括如下步驟:
(1)在非金屬纖維的表面形成導(dǎo)電層制得金屬化纖維，制得導(dǎo)電單元，將多根導(dǎo)電單元加捻使之相互纏繞，得到內(nèi)導(dǎo)線，所述導(dǎo)電層采用電鍍、化學(xué)鍍、真空離子濺射法或真空蒸鍍法在非金屬纖維的外周形成；
(2)在金屬化纖維表面形成薄層絕緣保護(hù)層制得金屬化纖維電纜，所述保護(hù)層采用超聲噴涂法或者將內(nèi)導(dǎo)線依次侵入高聚物溶液或熔體，在內(nèi)導(dǎo)線的表面分別形成；
(3)將若干根金屬化纖維電纜采用并股機(jī)絞合在一起制得電纜芯；
(4)采用繞包的方式將輕質(zhì)屏蔽層包覆在電纜芯的表面;再通過(guò)超聲噴涂法或者將內(nèi)導(dǎo)線依次侵入多種不同的高聚物溶液或熔體，利用表面張力作用，使高聚物溶液或熔體附著在內(nèi)導(dǎo)線的表面，固化，從而在內(nèi)導(dǎo)線的表面分別形成導(dǎo)體絕緣保護(hù)層，制得電纜。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本電纜直接在高強(qiáng)度非金屬纖維表面包覆導(dǎo)電層，保持了非金屬纖維纖維柔順性，同時(shí)有效的提高了金屬化纖維的導(dǎo)電性，進(jìn)而提高了電纜的型號(hào)傳輸能力;而且該操作簡(jiǎn)單，且易于大范圍的工業(yè)化生產(chǎn);該款電纜來(lái)代替常規(guī)的銅芯電纜線，其抗繞折度也會(huì)得到很大的提高，而且還能大大地降低導(dǎo)線的重量。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)不意圖；
圖2為金屬化纖維結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0015]請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案:一種輕質(zhì)全碳電纜，包括絕緣保護(hù)層1、輕質(zhì)屏蔽層4、薄層絕緣套3和內(nèi)導(dǎo)線，內(nèi)導(dǎo)線外側(cè)設(shè)有薄層絕緣套3，若干跟內(nèi)導(dǎo)線互捻后外側(cè)設(shè)置輕質(zhì)屏蔽層4，輕質(zhì)屏蔽層4外側(cè)包覆有絕緣保護(hù)層I，內(nèi)導(dǎo)線包括I根導(dǎo)電單元相互纏繞而成，導(dǎo)電單元為直徑為1nm?100 um的金屬化纖維2，金屬化纖維2包括非金屬纖維2a和設(shè)置在非金屬纖維2a外厚度為1nm?50 um的導(dǎo)電層2b。
[0016]非金屬纖維2a為聚酯纖維、聚酰亞胺纖維、尼龍纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳納米管纖維、石墨烯纖維中的一種。導(dǎo)電層2b采用的材料為導(dǎo)電金屬，導(dǎo)電金屬為銅、銀、鋁、鎳、鈷、金中的一種或兩種以上混合制成。薄層絕緣套3為高聚物絕緣層，采用的材料為聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種。輕質(zhì)屏蔽層4為碳復(fù)合膜，碳復(fù)合膜為碳納米管薄膜、石墨烯薄膜、碳纖維編織布中的一種。絕緣保護(hù)層I為高聚物絕緣層，采用的材料為聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、硅膠中的一種。
[0017]在本實(shí)施例中，非金屬纖維2a為碳纖維絲束，每根碳纖維芯線的直徑為80 um;導(dǎo)電層2b為鍍銅層，其厚度為20um;絕緣保護(hù)層I為聚酯絕緣保護(hù)層。本實(shí)施例的內(nèi)導(dǎo)線是由3000根鍍銅碳纖維導(dǎo)電單元組成，目的是增強(qiáng)其電流承載能力。
[0018]該輕質(zhì)全碳電纜的制備方法，包括如下步驟:
(I)在非金屬纖維2a的表面形成導(dǎo)電層2b制得金屬化纖維2，制得導(dǎo)電單元，將多根導(dǎo)電單元加捻使之相互纏繞，得到內(nèi)導(dǎo)線，齊總的導(dǎo)電層2b采用電鍍、化學(xué)鍍、真空離子濺射法或真空蒸鍍法在非金屬纖維2a的外周形成；
(3)在金屬化纖維2表面形成薄層絕緣保護(hù)層3制得金屬化纖維電纜，所述保護(hù)層3采用超聲噴涂法或者將內(nèi)導(dǎo)線依次侵入高聚物溶液或熔體，在內(nèi)導(dǎo)線的表面分別形成；
(4)將若干根金屬化纖維電纜采用并股機(jī)絞合在一起制得電纜芯；
(5)采用繞包的方式將輕質(zhì)屏蔽層4包覆在電纜芯的表面;再通過(guò)超聲噴涂法或者將內(nèi)導(dǎo)線依次侵入多種不同的高聚物溶液或熔體，利用表面張力作用，使高聚物溶液或熔體附著在內(nèi)導(dǎo)線的表面，固化，從而在內(nèi)導(dǎo)線的表面分別形成導(dǎo)體絕緣保護(hù)層I，制得電纜。
[0019]步驟(I)到(4)為連續(xù)過(guò)程，其中步驟(I)通過(guò)電鍍將銅鍍到碳纖維的表面，步驟
(2)通過(guò)共軸擠壓方法將聚酯絕緣保護(hù)層擠壓到內(nèi)導(dǎo)線的表面，步驟(3)通過(guò)并股機(jī)將10根金屬化纖維導(dǎo)線絞合在一起，步驟(4)通過(guò)繞包機(jī)將碳納米管薄膜包覆在電纜芯上，在通過(guò)共軸擠壓方法將聚乙烯絕緣保護(hù)層擠壓到內(nèi)導(dǎo)線的表面。
[0020]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輕質(zhì)全碳電纜，其特征在于:包括絕緣保護(hù)層、輕質(zhì)屏蔽層、薄層絕緣套和內(nèi)導(dǎo)線，所述內(nèi)導(dǎo)線外側(cè)設(shè)有薄層絕緣套，若干跟內(nèi)導(dǎo)線互捻后外側(cè)設(shè)置輕質(zhì)屏蔽層，所述輕質(zhì)屏蔽層外側(cè)包覆有絕緣保護(hù)層，所述內(nèi)導(dǎo)線包括I根導(dǎo)電單元相互纏繞而成，導(dǎo)電單元為直徑為1nm?100 um的金屬化纖維，所述金屬化纖維包括非金屬纖維和設(shè)置在非金屬纖維外厚度為1nm?50 um的導(dǎo)電層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)全碳電纜，其特征在于:所述非金屬纖維為聚酯纖維、聚酰亞胺纖維、尼龍纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維、碳納米管纖維、石墨烯纖維中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)全碳電纜，其特征在于:所述導(dǎo)電層采用的材料為導(dǎo)電金屬，所述導(dǎo)電金屬為銅、銀、鋁、鎳、鈷、金中的一種或兩種以上混合制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)全碳電纜，其特征在于:所述薄層絕緣套為高聚物絕緣層，采用的材料為聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)全碳電纜，其特征在于:所述輕質(zhì)屏蔽層為碳復(fù)合膜，所述碳復(fù)合膜為碳納米管薄膜、石墨烯薄膜、碳纖維編織布中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)全碳電纜，其特征在于:所述絕緣保護(hù)層為高聚物絕緣層，采用的材料為聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、硅膠中的一種。7.—種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的一種輕質(zhì)全碳電纜的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)在非金屬纖維的表面形成導(dǎo)電層制得金屬化纖維，制得導(dǎo)電單元，將多根導(dǎo)電單元加捻使之相互纏繞，得到內(nèi)導(dǎo)線，所述導(dǎo)電層采用電鍍、化學(xué)鍍、真空離子濺射法或真空蒸鍍法在非金屬纖維的外周形成； (2)在金屬化纖維表面形成薄層絕緣保護(hù)層制得金屬化纖維電纜，所述保護(hù)層采用超聲噴涂法或者將內(nèi)導(dǎo)線依次侵入高聚物溶液或熔體，在內(nèi)導(dǎo)線的表面分別形成； (3)將若干根金屬化纖維電纜采用并股機(jī)絞合在一起制得電纜芯； (4)采用繞包的方式將輕質(zhì)屏蔽層包覆在電纜芯的表面;再通過(guò)超聲噴涂法或者將內(nèi)導(dǎo)線依次侵入多種不同的高聚物溶液或熔體，利用表面張力作用，使高聚物溶液或熔體附著在內(nèi)導(dǎo)線的表面，固化，從而在內(nèi)導(dǎo)線的表面分別形成導(dǎo)體絕緣保護(hù)層，制得電纜。
【文檔編號(hào)】H01B13/26GK105845218SQ201610328155
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】梁斌, 高銘晶, 李清文, 劉丹丹
【申請(qǐng)人】中天科技裝備電纜有限公司, 中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所