一种高强度纯铜电缆的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度纯铜电缆及其制备方法，所述电缆包括纯铜导体和抗拉元件，所述抗拉元件包含芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维，所述芯部抗拉纤维位于电缆的轴心，所述纯铜导体和周部抗拉纤维围绕所述芯部抗拉纤维排布，纯铜导体的外部包覆有绝缘层，周部抗拉纤维的外侧包覆有内护套层，所述内护套层外侧包覆有屏蔽层，所述屏蔽层外侧包覆有铠装层，所述铠装层外侧包覆有外护套，其特征在于，所述芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维均采用碳纳米管‑聚乙烯醇纤维制成。本发明专利技术制备的电缆抗拉元件具有比现有技术中所述电缆的抗拉元件更加优越的抗拉强度，使得电缆本身的抗拉强度显著提高，且没有造成电缆重量的恶化，使用范围更加广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度纯铜电缆的加工方法
本专利技术属于电线电缆
，尤其涉及一种高强度纯铜电缆的加工方法。
技术介绍
高强度电缆是指一种能承受较大拉力的电缆，其抗拉力一般在10kN至几百千牛之间。在实际应用中，高强度电缆一般有着双重作用：1)与普通电缆一样传输电力和电信号，包括一定量的电功率、高频信号、数据信号等；2)承载拉力，起着缆绳的作用。高强度电缆在海底勘探、中层空间气象监察及预报、远距离通信等各方面有着广阔的使用前景。高强度电缆主要由电气元件及抗拉元件两个部分组成。电气元件就是一根按其用途设计制造的电缆。它可以是电力电缆，也可以是数据电缆；它可以是同轴电缆，也可以是控制电缆或综合电缆。抗拉元件为主要承受拉力的部件。可以把抗拉元件配置于电缆中心；也可以把电气元件配置于电缆中心，而把抗拉元件配置于其外周；此外还可以两者混合配置。在某些特定的使用场合，高强度电缆中也可配置中空管道，以输送气体或液体的工作媒质。高强度电缆抗拉元件可以用钢丝，也可以用其它各种有机合成的高强度纤维。钢丝是十分传统的抗拉材料。它具有强度高、延伸率小及价格低廉等特点，所以在很多场合得到广泛的使用。但是钢丝也有其自身不可避免的缺点，即质量大、柔软性差、易腐蚀等。高强度合成纤维是最近十多年投入实际使用的新型高强度材料，这些材料的共同特点是密度小，一般在1.0～1.5g/cm3；强度高，能达到高强度钢丝的强度，甚至是钢丝强度的2倍；柔软性好、工艺性好、耐酸碱或海水的腐蚀。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提高了一种高强度纯铜电缆，包括纯铜导体和抗拉元件，所述抗拉元件包含芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维，所述芯部抗拉纤维位于电缆的轴心，所述纯铜导体和周部抗拉纤维围绕所述芯部抗拉纤维排布，纯铜导体的外部包覆有绝缘层，周部抗拉纤维的外侧包覆有内护套层，所述内护套层外侧包覆有屏蔽层，所述屏蔽层外侧包覆有铠装层，所述铠装层外侧包覆有外护套，所述芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维均采用碳纳米管-聚乙烯醇纤维制成，所述碳纳米管-聚乙烯醇纤维的制备方法为：(1)配置苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液，将溶液水浴恒温至60～65℃，然后将碳纳米管加入溶液中，充分搅拌10h以上，搅拌完成后固液分离，获得固相A；(2)配置硫酸亚铁、硫酸的水溶液，将所述固相A加入硫酸亚铁、硫酸的水溶液中，充分搅拌2～3h，再于搅拌状态下向溶液中加入双氧水溶液，继续搅拌6～8h，固液分离获得固相B，所述固相B用去离子水洗涤至洗涤后液呈中性，烘干，获得固相C；(3)配置六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液，依次向六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液中加入聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯，用稀硝酸将溶液的PH调整至2～3，充分搅拌溶液，搅拌过程中向溶液中加入硝酸铈铵，70～80℃恒温5h以上进行反应，产物减压浓缩，真空旋转蒸发，过滤，固相用丙酮洗涤，50～60℃干燥至恒重，获得固相D；(4)将所述固相D溶解在二甲基亚砜的水溶液中，将溶液恒温至80～90℃，机械搅拌使得固相D充分溶解获得溶液A，将所述固相C分散在二甲基亚砜的水溶液中获得悬浊液B，将所述溶液A和悬浊液B混合均匀，搅拌，在80～90℃环境下抽真空直到没有气泡冒出，获得悬浊液C；(5)将所述悬浊液C在70～80℃温度下挤压入喷丝孔，纤维从喷丝孔挤出后掉入-30～-20℃的无水乙醇中冷凝，冷凝后卷绕，在空气中200～220℃拉伸，即获得所述碳纳米管-聚乙烯醇纤维。进一步地，所述悬浊液C在挤压入喷丝孔前，向悬浊液C中加入氧化淀粉和氯化铵。进一步地，所述氧化淀粉和氯化铵的加入质量与悬浊液C中固相D的质量比为：固相D：氧化淀粉：氯化铵=10：1～3：0.1～0.2。进一步地，所述苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液中，苯甲醇的浓度为0.1～0.3g/L，苯磺酰胺的浓度为3～4g/L，所述步骤(1)中，苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液是加入其中的碳纳米管重量的30倍以上。进一步地，所述硫酸亚铁、硫酸的水溶液中，硫酸亚铁的浓度为0.6～0.8mol/L，溶液的PH为2～3，所述步骤(2)中，硫酸亚铁、硫酸的水溶液是加入其中的固相A重量的10倍以上，所述双氧水溶液为过氧化氢质量百分含量为30%的水溶液，双氧水溶液的加入质量为固相A加入质量的20～50倍。进一步地，所述六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液中，六偏磷酸钠的浓度为10～40g/L，聚丙烯酰胺的浓度为10～20g/L，聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、硝酸铈铵加入质量与所述六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液体积比为：六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液：聚乙烯醇：甲基丙烯酸甲酯：硝酸铈铵=100mL:1～3g:1～2g:0.6～0.8g。进一步地，所述二甲基亚砜的水溶液中，体积比二甲基亚砜：水=3:1；固相D在所述二甲基亚砜的水溶液中溶解形成常温下的饱和溶液，过筛去除未溶解的固相，再对溶液进行升温至80～90℃；所述溶液A和悬浊液B中二甲基亚砜的水溶液质量相等，所述悬浊液C中，固相C是固相D质量的5%～9%。进一步地，所述纤维在无水乙醇中冷凝时间≥5h，200～220℃的拉伸倍数为6～8倍。进一步地，所述聚乙烯醇的聚合度为1700～2600，醇解度为95%～99%。从以上技术方案可以看出，本专利技术的优点是：本专利技术制备的电缆抗拉元件具有比现有技术中所述电缆的抗拉元件更加优越的抗拉强度，使得电缆本身的抗拉强度显著提高，且采用密度较低的合成纤维材料，柔软性好、工艺性好，增强电缆强度的同时没有造成电缆重量的恶化，使用范围更加广泛。附图说明图1为专利技术所述电缆的截面示意图。具体实施方式一种高强度纯铜电缆，包括纯铜导体1和抗拉元件，抗拉元件包含芯部抗拉纤维2和周部抗拉纤维3，芯部抗拉纤维2位于电缆的轴心，纯铜导体1和周部抗拉纤维3围绕芯部抗拉纤维2排布。纯铜导体1的外部包覆有绝缘层4，周部抗拉纤维3的外侧包覆有内护套层5，内护套层5外侧包覆有屏蔽层6，屏蔽层6外侧包覆有铠装层7，铠装层7外侧包覆有外护套8。芯部抗拉纤维2和周部抗拉纤维3均采用碳纳米管-聚乙烯醇纤维绞合制成，绞合工艺可以采用现有技术中制作电缆抗拉元件的任何一种绞合工艺参数。所述碳纳米管-聚乙烯醇纤维的制备方法为：(1)配置苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液，苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液中苯甲醇的浓度为0.1～0.3g/L，苯磺酰胺的浓度为3～4g/L，将溶液水浴恒温至60～65℃，然后将碳纳米管加入溶液中，苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液是加入其中的碳纳米管重量的30倍以上，充分搅拌10h以上，搅拌完成后固液分离，获得固相A；(2)先配置硫酸亚铁的浓度为0.6～0.8mol/L的水溶液，再滴入硫酸将溶液的PH调节为2～3，制得硫酸亚铁、硫酸的水溶液，将所述固相A加入硫酸亚铁、硫酸的水溶液中，硫酸亚铁、硫酸的水溶液是加入其中的固相A重量的10倍以上，充分搅拌2～3h，再于搅拌状态下向溶液中加入双氧水溶液，其中双氧水溶液为过氧化氢质量百分含量为30%的水溶液，双氧水溶液的加入质量为固相A加入质量的20～50倍，继续搅拌6～8h，固液分离获得固相B，所述固相B用去离子水洗涤至洗涤后液呈中性，烘干，获得固相C；(3)配置六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液，所述六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液中，六偏磷酸钠的浓度为10～40g/L，聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度纯铜电缆，包括纯铜导体和抗拉元件，所述抗拉元件包含芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维，所述芯部抗拉纤维位于电缆的轴心，所述纯铜导体和周部抗拉纤维围绕所述芯部抗拉纤维排布，纯铜导体的外部包覆有绝缘层，周部抗拉纤维的外侧包覆有内护套层，所述内护套层外侧包覆有屏蔽层，所述屏蔽层外侧包覆有铠装层，所述铠装层外侧包覆有外护套，其特征在于，所述芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维均采用碳纳米管‑聚乙烯醇纤维制成，所述碳纳米管‑聚乙烯醇纤维的制备方法为：(1) 配置苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液，将溶液水浴恒温至60～65℃，然后将碳纳米管加入溶液中，充分搅拌10h以上，搅拌完成后固液分离，获得固相A；(2) 配置硫酸亚铁、硫酸的水溶液，将所述固相A加入硫酸亚铁、硫酸的水溶液中，充分搅拌2～3h，再于搅拌状态下向溶液中加入双氧水溶液，继续搅拌6～8h，固液分离获得固相B，所述固相B用去离子水洗涤至洗涤后液呈中性，烘干，获得固相C；(3) 配置六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液，依次向六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液中加入聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯，用稀硝酸将溶液的PH调整至2～3，充分搅拌溶液，搅拌过程中向溶液中加入硝酸铈铵，70～80℃恒温5h以上进行反应，产物减压浓缩，真空旋转蒸发，过滤，固相用丙酮洗涤，50～60℃干燥至恒重，获得固相D；(4) 将所述固相D溶解在二甲基亚砜的水溶液中，将溶液恒温至80～90℃，机械搅拌使得固相D充分溶解获得溶液A，将所述固相C分散在二甲基亚砜的水溶液中获得悬浊液B，将所述溶液A和悬浊液B混合均匀，搅拌，在80～90℃环境下抽真空直到没有气泡冒出，获得悬浊液C；(5) 将所述悬浊液C在70～80℃温度下挤压入喷丝孔，纤维从喷丝孔挤出后掉入‑30～‑20℃的无水乙醇中冷凝，冷凝后卷绕，在空气中200～220℃拉伸，即获得所述碳纳米管‑聚乙烯醇纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种高强度纯铜电缆，包括纯铜导体和抗拉元件，所述抗拉元件包含芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维，所述芯部抗拉纤维位于电缆的轴心，所述纯铜导体和周部抗拉纤维围绕所述芯部抗拉纤维排布，纯铜导体的外部包覆有绝缘层，周部抗拉纤维的外侧包覆有内护套层，所述内护套层外侧包覆有屏蔽层，所述屏蔽层外侧包覆有铠装层，所述铠装层外侧包覆有外护套，其特征在于，所述芯部抗拉纤维和周部抗拉纤维均采用碳纳米管-聚乙烯醇纤维制成，所述碳纳米管-聚乙烯醇纤维的制备方法为：(1)配置苯甲醇、苯磺酰胺的水溶液，将溶液水浴恒温至60～65℃，然后将碳纳米管加入溶液中，充分搅拌10h以上，搅拌完成后固液分离，获得固相A；(2)配置硫酸亚铁、硫酸的水溶液，将所述固相A加入硫酸亚铁、硫酸的水溶液中，充分搅拌2～3h，再于搅拌状态下向溶液中加入双氧水溶液，继续搅拌6～8h，固液分离获得固相B，所述固相B用去离子水洗涤至洗涤后液呈中性，烘干，获得固相C；(3)配置六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液，依次向六偏磷酸钠、聚丙烯酰胺的水溶液中加入聚乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯，用稀硝酸将溶液的PH调整至2～3，充分搅拌溶液，搅拌过程中向溶液中加入硝酸铈铵，70～80℃恒温5h以上进行反应，产物减压浓缩，真空旋转蒸发，过滤，固相用丙酮洗涤，50～60℃干燥至恒重，获得固相D；(4)将所述固相D溶解在二甲基亚砜的水溶液中，将溶液恒温至80～90℃，机械搅拌使得固相D充分溶解获得溶液A，将所述固相C分散在二甲基亚砜的水溶液中获得悬浊液B，将所述溶液A和悬浊液B混合均匀，搅拌，在80～90℃环境下抽真空直到没有气泡冒出，获得悬浊液C；(5)将所述悬浊液C在70～80℃温度下挤压入喷丝孔，纤维从喷丝孔挤出后掉入-30～-20℃的无水乙醇中冷凝，冷凝后卷绕，在空气中200～220℃拉伸，即获得所述碳纳米管-聚乙烯醇纤维。2.根据权利要求1所述的一种高强度纯铜电缆，其特征在于，所述悬浊液C在挤压入喷丝孔前，向悬浊液C中加入氧化淀粉和氯化铵。3.根据权利要求2所述的一种高强度纯铜电缆，其特征在于，所述氧化淀粉和氯化铵的加入质量与悬浊液C中固相D的质量比为：固相D：氧化淀粉：氯化铵=10：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，
申请(专利权)人：江西沪昌电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36