一种石墨烯复合电缆料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合电缆料及其制备方法，以聚酰亚胺乳液、改性蒙脱土、高密度聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、硅烷偶联剂KH‑550、硫磺粉、二硼化钛、玻璃纤维、柠檬酸酯、石墨烯、甘磷酸胆碱、二亚(3,4‑ 二甲基)苄基山梨糖醇、分散剂、防老剂为原料，配合研磨、喷雾干燥、酸化、混炼、超声、挤出、拉伸、热定型等工艺，使得制备而成的石墨烯复合电缆料其硬度、韧性均能满足高压直流输电电缆的需求，同时环保性能好，整体成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合石墨烯材料
，特别涉及一种石墨烯复合电缆料及其制备方法。
技术介绍
电缆料是电线电缆绝缘及护套用塑料的统称，以橡胶、塑料、尼龙等材质作为基料，结合增塑剂、填料、色母料、抗氧剂等辅助成分制成，不同电缆种类和使用环境对电缆料的性能有不同的要求。高压直流输电技术近年来得到快速发展，主要应用在可再生资源并网、孤岛供电、海底电缆和城市地下电缆等方面。而且直流输电可以把太阳能发电、风力发电等不稳定的电源和电力系统连接起来，比交流输电更有优势，而且直流输电具有输送容量大、损耗小、没有无功功率、容易控制和调节等特点，在长距离输电中得到广泛的采用。而高压直流输电电缆是直流输电的重要组成部分，电缆性能的好坏直接影响整个输电系统。而目前市售电缆料大都存在不耐划伤折叠、硬度与韧性不能兼顾、燃烧时毒性较大、不耐潮湿寒热等缺点，制约着电缆的安全性和使用寿命。因此，急需研发新型的性能均衡、环保安全、实用性强的电缆料。石墨烯是一种二维晶体，人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯是人类已知强度最高的物质，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。因此，如何将石墨烯应用于电缆料，从而提高电缆的硬度和韧性，同时通过合理的原料配比能够解决材料环保性能不佳的缺陷，就显得尤为必要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种石墨烯复合电缆料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了这种石墨烯复合电缆料，其硬度、韧性均能满足高压直流输电电缆的需求，同时环保性能好，整体成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种石墨烯复合电缆料，由下列重量份的原料制成：聚酰亚胺乳液30-35份、改性蒙脱土25-35份、高密度聚乙烯20-30份、聚萘二甲酸乙二醇酯15-25份、硅烷偶联剂KH-55010-20份、硫磺粉10-15份、二硼化钛8-12份、玻璃纤维8-12份、柠檬酸酯7-10份、石墨烯5-8份、甘磷酸胆碱5-8份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇2-5份、分散剂3-5份、防老剂3-5份。优选地，所述的分散剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲亚砜、椰油酸二乙醇酰胺、六甲基磷酸三胺中的一种或几种。优选地，所述防老剂选自防老剂MBZ、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂AW中的一种或几种。石墨烯复合电缆料的制备方法，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将石墨烯、二硼化钛、玻璃纤维加入适量水，研磨3-5小时得到450-550目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；（3）将粉状物加入硝酸，反应5-15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加聚酰亚胺乳液、改性蒙脱土、高密度聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯进行混炼25-30min，混炼温度为95-100℃，再加入硅烷偶联剂KH-550、硫磺粉、柠檬酸酯、甘磷酸胆碱、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇混炼5-10min；（4）将混炼后的原料加入分散剂、防老剂，并添加20份去离子水，超声处理2.5-3h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25-30KHz，超声处理的功率为1200-1300W；(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370-390℃的温度下熔融，过滤后挤出，双螺杆挤出机的转速为180-200rpm，挤出过程中压强为15-18kPa；（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸倍率为3.2-3.5倍，最后在280℃条件下热定型，得到石墨烯复合电缆料。优选地，所述步骤（5）中过滤具体是用450-500目的尼龙滤膜进行真空抽滤25-30min，真空压强为15-18kPa。优选地，所述步骤（6）中拉伸工艺的参数为：热盘温度为75-85℃，热板温度为130-135℃，拉伸倍率为3.3倍。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：（1）本专利技术的石墨烯复合电缆料以聚酰亚胺乳液、改性蒙脱土、高密度聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、硅烷偶联剂KH-550、硫磺粉、二硼化钛、玻璃纤维、柠檬酸酯、石墨烯、甘磷酸胆碱、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇、分散剂、防老剂为原料，配合研磨、喷雾干燥、酸化、混炼、超声、挤出、拉伸、热定型等工艺，使得制备而成的石墨烯复合电缆料其硬度、韧性均能满足高压直流输电电缆的需求，同时环保性能好，整体成本较低，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。（2）本专利技术的石墨烯复合电缆料原料易得、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。具体实施方式下面结合具体实施例对专利技术的技术方案进行详细说明。实施例1（1）称取聚酰亚胺乳液30份、改性蒙脱土25份、高密度聚乙烯20份、聚萘二甲酸乙二醇酯15份、硅烷偶联剂KH-55010份、硫磺粉10份、二硼化钛8份、玻璃纤维8份、柠檬酸酯7份、石墨烯5份、甘磷酸胆碱5份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇2份、脂肪醇聚氧乙烯醚3份、防老剂MBZ3份；（2）将石墨烯、二硼化钛、玻璃纤维加入适量水，研磨3小时得到450目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；（3）将粉状物加入硝酸，反应5分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加聚酰亚胺乳液、改性蒙脱土、高密度聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯进行混炼25min，混炼温度为95℃，再加入硅烷偶联剂KH-550、硫磺粉、柠檬酸酯、甘磷酸胆碱、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇混炼5min；（4）将混炼后的原料加入脂肪醇聚氧乙烯醚、防老剂MBZ，并添加20份去离子水，超声处理2.5h得到原料悬浮液，超声处理的频率为25KHz，超声处理的功率为1200W；(5)将超声处理后的原料悬浮液进行干燥，随后投入双螺杆挤出机，在370℃的温度下熔融，过滤后挤出，过滤是用450目的尼龙滤膜进行真空抽滤25min，真空压强为15kPa，双螺杆挤出机的转速为180rpm，挤出过程中压强为15kPa；（6）挤出后的原料进行冷却，随后进行拉伸，拉伸工艺的参数为：热盘温度为75℃，热板温度为130℃，拉伸倍率为3.3倍，最后在280℃条件下热定型，得到石墨烯复合电缆料。制得的石墨烯复合电缆料测试结果如表1所示。实施例2（1）称取聚酰亚胺乳液33份、改性蒙脱土30份、高密度聚乙烯25份、聚萘二甲酸乙二醇酯20份、硅烷偶联剂KH-55015份、硫磺粉12份、二硼化钛10份、玻璃纤维10份、柠檬酸酯9份、石墨烯7份、甘磷酸胆碱7份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇4份、二甲亚砜4份、防老剂RD4份；（2）将石墨烯、二硼化钛、玻璃纤维加入适量水，研磨4小时得到500目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；（3）将粉状物加入硝酸，反应10分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加聚酰亚胺乳液、改性蒙脱土、高密度聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯进行混炼28min，混炼温度为97℃，再加入硅烷偶联剂KH-550、硫磺粉、柠檬酸酯、甘磷酸胆碱、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇混炼7min；（4）将混炼后的原料加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯复合电缆料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：聚酰亚胺乳液30‑35份、改性蒙脱土25‑35份、高密度聚乙烯20‑30份、聚萘二甲酸乙二醇酯15‑25份、硅烷偶联剂KH‑550 10‑20份、硫磺粉10‑15份、二硼化钛8‑12份、玻璃纤维8‑12份、柠檬酸酯7‑10份、石墨烯5‑8份、甘磷酸胆碱5‑8份、二亚(3,4‑ 二甲基)苄基山梨糖醇2‑5份、分散剂3‑5份、防老剂3‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合电缆料，其特征在于：由下列重量份的原料制成：聚酰亚胺乳液30-35份、改性蒙脱土25-35份、高密度聚乙烯20-30份、聚萘二甲酸乙二醇酯15-25份、硅烷偶联剂KH-55010-20份、硫磺粉10-15份、二硼化钛8-12份、玻璃纤维8-12份、柠檬酸酯7-10份、石墨烯5-8份、甘磷酸胆碱5-8份、二亚(3,4-二甲基)苄基山梨糖醇2-5份、分散剂3-5份、防老剂3-5份。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合电缆料，其特征在于：所述的分散剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、二甲亚砜、椰油酸二乙醇酰胺、六甲基磷酸三胺中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的石墨烯复合电缆料，其特征在于：所述防老剂选自防老剂MBZ、防老剂RD、防老剂NBC、防老剂AW中的一种或几种。4.根据权利要求1-3任一项所述的石墨烯复合电缆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）按照重量份称取各原料；（2）将石墨烯、二硼化钛、玻璃纤维加入适量水，研磨3-5小时得到450-550目浆料，喷雾干燥得到粉状物，喷雾干燥机进风温度为250℃，出风温度180℃；（3）将粉状物加入硝酸，反应5-15分钟，烘干后送入混炼机中，然后依次加聚酰亚胺乳液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，
申请(专利权)人：张伟，
类型：发明
国别省市：江苏;32