[发明专利]一种抗拉耐磨碳纤维电缆

说明书

本发明公开了一种抗拉耐磨碳纤维电缆，包括导体、碳纤维复合芯、填充层、碳纳米纤维包覆层、屏蔽层、功能层、编织层以及护套，所述导体外部设有绝缘层；所述碳纤维复合芯与导体斜向绞合成一体；所述导体和碳纤维复合芯外部设有填充层；所述填充层外部设有碳纳米纤维包覆层；所述屏蔽层包括第一屏蔽层和第二屏蔽层，所述第一屏蔽层设于碳纳米纤维包覆层的外部；所述第一屏蔽层的外部依次设有功能层、编织层、第二屏蔽层以及护套。本发明结构设计合理，不仅降低了生产成本，还使得制备的碳纤维电缆具有优异的抗拉强度和耐磨性能，延长了电缆的使用寿命。

技术领域

本发明涉及电缆领域，尤其是一种抗拉耐磨碳纤维电缆。

背景技术

随着我国科技的快速发展以及人们生活水平的不断提高，当前社会已经进入信息时代，重要的电子信息技术也得到了显著的进步，电线电缆的需求量也日益增多。电缆包括导体、绝缘材料及其他辅助材料，传统技术中的电缆中的导体存在强度低、导电率低、载流量小、易引起磁损和热效应、运行温度高、线膨胀系数大、耐腐蚀性能差、重量大的缺陷，同时现有技术中的电缆护套绝缘材料的阻燃耐火性能难以法满足实际应用中的需求。

碳纤维是一种无机高分子纤维，其碳元素含量在90％以上。它是由有机纤维经过高温热解及石墨化处理得到的一种微晶石墨材料。碳纤维不仅具备碳材料本身特有的性质，还拥有与纤维素相相似的韧性，非常有利于复合材料的加工。它优异的力学性能，高的比强度和比模量，使得这种高性能的纤维可以大规模生产与应用。此外，碳纤维还具备优良的化学稳定性、耐热耐腐性能、低热膨胀性、自润滑性、良好的导电性等，并且密度低、耐摩擦、耐腐蚀、抗疲劳性能优异。将碳纤维材料使用到电缆材料中制备出新型的抗拉耐磨碳纤维电缆，是极具有发展潜力的设计思路。

发明内容

为了克服现有技术中电缆存在的强度低、导电率低、耐腐蚀性能差、阻燃耐火性能差、抗拉耐磨性能差等缺陷，本发明提供一种抗拉耐磨碳纤维电缆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗拉耐磨碳纤维电缆，包括导体、碳纤维复合芯、填充层、碳纳米纤维包覆层、屏蔽层、功能层、编织层以及护套，所述导体外部设有绝缘层；所述碳纤维复合芯与导体斜向绞合成一体；所述导体和碳纤维复合芯外部设有填充层；所述填充层外部设有碳纳米纤维包覆层；所述屏蔽层包括第一屏蔽层和第二屏蔽层，所述第一屏蔽层设于碳纳米纤维包覆层的外部；所述第一屏蔽层的外部依次设有功能层、编织层、第二屏蔽层以及护套，所述功能层包括防腐层和阻燃层，所述护套包括内护套和外护套。

上述的一种抗拉耐磨碳纤维电缆，所述导体所用材料为铜或者铝，所述导体根数为3的倍数。

上述的一种抗拉耐磨碳纤维电缆，所述绝缘层所用的材料为低烟无卤阻燃聚醚醚酮、聚氯乙烯、乙丙橡胶以及交联聚乙烯塑料中的一种或者两种。

上述的一种抗拉耐磨碳纤维电缆，所述碳纳米纤维包覆层中的碳纳米纤维制备方法为：a.首先利用化学抽提的方法将蟹壳内部的脂类脱除，再利用酸处理脱除蟹壳内的无机盐，最后利用碱处理脱去蛋白质等杂质；b.将处理后的蟹壳通过机械盘磨的方法配制0.1wt％分散液，向分散液中加入醋酸盐缓冲液，搅拌15-25min，加入TEMPO和溴化钠，继续搅拌20-30min，加入次氯酸钠，利用2mol/L的氢氧化钠调节分散液的pH＝10.5，反应2h，最后加入乙醇终止反应，将反应后的溶液用水洗至中性，其中所述的TEMPO：溴化钠：次氯酸钠的摩尔比为1：10：25-30；c.通过超声波粉碎机对得到的溶液进行纳米纤丝化处理，处理时间为60min，然后通过离心处理取上清液；d.向得到的上清液中加入尿素和十二烷基苯磺酸钠，搅拌5-10min，再用超声波分散20-45min，加入氯化钠，搅拌10-20min后加入氯化银溶液，50℃反应1-2h，反应结束后用水清洗，得到负载银粒子的甲壳素纳米纤维分散液；e.利用液氮冷却，然后进行冷冻干燥得到负载银粒子的甲壳素纳米纤维；f.将甲壳素纳米纤维置于管式炉中氩气气体保护下800℃，保温1h，然后降温，即可得到抗菌的碳纳米纤维。