[发明专利]一种电缆芯及其加工方法

说明书

本发明提供了一种电缆芯及其加工方法，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，并控制聚乙炔石墨烯复合材料占较大的体积分数，降低了金属用量，使得电缆芯重量较轻。利用多种金属单质制成合金基体，保证了较好的力学性能。聚乙炔石墨烯复合材料穿插于合金基体中，赋予电缆芯优异的导电性能。

技术领域

本发明涉及电力电缆技术领域，特别是涉及一种电缆芯及其加工方法。

背景技术

随着我国经济的持续快速增长以及电力工业、数据通信业、城市轨道交通业等行业规模的不断扩大，电缆的需求量逐年攀升，未来电线电缆业具有巨大的发展潜力。

目前供电输变线路中广泛使用钢芯铝绞线（钢芯和铝线绞合而成），由于铝的重量较铜轻，并且价格较便宜，可以有效控制供电输变成本，但是，其存在很多问题。例如自重大，不宜大跨度架空；环境腐蚀，金属间腐蚀难以避免；对金属需求大等。

专利CN1898085B公开了一种用于电力传输缆的复合芯，是由内芯和外芯构成，内芯为碳纤维增强聚合物，外芯为玻璃纤维增强环氧树脂，在复合材料芯的外部为金属导体。其优点是大大降低了重量，但是缺点是以高分子聚合物为基体，碳纤维为增强物，力学性能不够理想，输电线路的任何异常的过热或环境引起的老化变质，都会造成整个线路灾难性破坏。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种电缆芯及其加工方法，重量轻、具有优异的力学性能和导电性能。

为实现上述目的，本发明是通过如下方案实现的：

一种电缆芯，是由合金基体和聚乙炔石墨烯复合材料组成，聚乙炔石墨烯复合材料均匀分布于合金基体内，聚乙炔石墨烯复合材料在电缆芯中所占的体积分数为75～85%，合金基体是由以下质量百分比的金属单质制成的：镁3～5%，锌2～4%，镍1～2%，锆0.3～0.4%，锑0.1～0.2%，铈0.03～0.09%，余量为铝。

优选的，所述聚乙炔石墨烯复合材料是以活化石墨烯为原料，通入乙炔气体，聚合反应而得。

上述一种电缆芯的加工方法，包括步骤：

（1）聚乙炔石墨烯复合材料的制备：向带有进气管和温度计的三口烧瓶内加入甲苯和活化石墨烯，利用氮气置换2～3次，再由进气管通入乙炔气体，通气20～30分钟后静置反应1～2小时，得到聚乙炔石墨烯复合材料，备用；

（2）合金液的制备：称取配方量的各金属单质，制成粉末，于三维混料机中室温（25℃）混合10～15小时，得到混合粉料，加热至800～900℃，得到熔融态的合金液，保持该温度范围，备用；

（3）将步骤（1）所得聚乙炔石墨烯复合材料进行预处理，然后转移至步骤（2）所得熔融状态的合金液中，浸渗处理1～2分钟，处理过程中利用二氧化硫或六氟化硫气氛保护；

（4）将成丝模具通孔的两端分别置于合金液的液面以下和液面以上，使带有合金液的聚乙炔石墨烯复合材料通过成丝模具通孔，形成合金复合材料丝，即得。

优选的，步骤（1）中，活化石墨烯的制备方法如下：将石墨烯浸渍于2mol/L氢氧化钾溶液中，搅拌3～4小时，超声处理2～3小时，静置24～48小时；然后转移至水热反应釜中，160～180℃处理1～2小时，取出后冷却至室温，抽滤，0.5mol/L盐酸溶液洗涤，去离子水洗涤至中性，50～60℃烘干3～4小时，即得。

优选的，步骤（1）中，活化石墨烯与甲苯的质量体积比为1g：20～30mL。

优选的，步骤（1）中，乙炔气体的进气速率为10mL/min。

优选的，步骤（1）中，后处理的具体方法是：分别用无水乙醇和0.5mol/L盐酸溶液洗涤3～4次，最后105～110℃干燥3～4小时。