[发明专利]一种石墨烯纤维绝缘电缆

权利要求书

1.一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，该绝缘电缆由内而外包括石墨烯纤维、石墨烯复合纤维层和绝缘层，所述石墨烯复合纤维层由石墨烯复合纤维完全包覆在所述石墨烯纤维表面形成，该石墨烯复合纤维为石墨烯/LaTiO3/聚苯胺复合纤维。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述石墨烯纤维由纯石墨烯纺丝而成，通过绞绕或捆扎成石墨烯纤维束，纤维之间相互紧贴，形成规整的管形结构，组成石墨烯纤维束的石墨烯纤维的数量为N根，N为大于1的自然数。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述绝缘层为橡胶绝缘层，其厚度为1.1～1.5mm，包裹在所述石墨烯复合纤维层外面达到绝缘的目的。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述石墨烯复合纤维层厚度为0.6mm。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述石墨烯复合纤维层中，石墨烯复合纤维直径为200～500nm，该石墨烯复合纤维中还包括碳纳米管、TiO2纳米粒子、Fe3O4纳米粒子。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述石墨烯复合纤维中，石墨烯、LaTiO3、碳纳米管、TiO2纳米粒子、Fe3O4纳米粒子质量占比依次为5wt.％、0.3～0.8wt.％、1wt.％、1.4wt.％、2.7wt.％，余量为聚苯胺。

7.根据权利要求5所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述TiO2纳米粒子的粒径为20nm，所述Fe3O4纳米粒子的粒径为50nm。

8.根据权利要求5所述的一种石墨烯纤维绝缘电缆，其特征在于，所述石墨烯复合纤维的制备过程如下：

S1、采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO)；

S2、制备LaTiO3纳米粉体：

首先称取10g硝酸镧，然后按照化学计量比量取硝酸镧、硝酸钛和柠檬酸，使其完全混合在去例子水中，在80℃水浴锅中加热并不断搅拌直至溶液变为溶胶，搅拌过程中加入少量的乙二醇，溶胶经陈化形成凝胶，然后烘干、研磨，在900℃退火5h，得到LaTiO3纳米粉体；

S3、将聚苯胺颗粒与25mg/ml的氧化石墨烯溶液混合，在温度为85℃、不断搅拌情况下，按比例加入LaTiO3纳米粉体、碳纳米管、TiO2纳米粒子、Fe3O4纳米粒子，然后不断搅拌处理30h，搅拌速度为1000r/min，得到氧化石墨烯/LaTiO3/聚苯胺复合纺丝溶液；

其中，氧化石墨烯的溶剂为茶溶液，具体为：

将4g茶叶在100ml去离子水中100℃下煮30min，待冷却后用醋酸纤维膜过滤，得到茶溶液；将氧化石墨烯放入得到的茶溶液中，在50℃下超声分散30min，得到浓度为25mg/ml氧化石墨烯溶液；

S4、采用静电纺丝法，制备氧化石墨烯/LaTiO3/聚苯胺复合纤维；静电纺丝工艺为：电压21kV，注射速率为0.9ml/h，接收距离为14.5cm，纺丝时间为10h，铝锡纸作为接收基材，收集到复合纤维并置于70℃的恒温烘干箱内，干燥2h，得到石墨烯复合纤维；

S5、将制得的氧化石墨烯/LaTiO3/聚苯胺复合纤维，用氢碘酸，在温度为150℃条件下进行还原处理30h，然后以无水乙醇和去例子水为洗涤剂，依次分别各洗涤三次，在温度为98℃下，干燥5h，得到所述的石墨烯复合纤维。