一种高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法，该方法包含：步骤1，选取各原料；步骤2，采制备改性氧化石墨烯；步骤3，将改性氧化石墨烯和超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯，加入普通聚乙烯中，搅拌混合，进行密炼；步骤4，将混合物进行熔融纺丝，得到复合纤维；步骤5，将复合纤维通过空气冷却和拉伸；步骤6，将纤维在电缆、光缆外部编织成护套。本发明专利技术还提供了通过该方法制备的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套。本发明专利技术所得的石墨烯聚乙烯纤维具有高的性价比，以及较好的强度、抗切割、抗菌、防腐蚀等功能，不仅可用于电缆、光缆护套，还可应用于安防手套、服装等安全防护领域，市场应用前景广阔。市场应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高分子材料
的聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法，具体地，涉及一种高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
[0003]氧化石墨烯在石墨烯的表层具有羧基，环氧基，羟基等含有基团修饰。由于氧化石墨烯制备工艺较简单，原材料成本低廉，同时在实际操作时氧化石墨烯与石墨烯相比更不易团聚，因此可广泛应用于大规模工业生产中。
[0004]聚乙烯(polyethylene，简称PE)是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。在工业上，也包括乙烯与少量α
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烯烃的共聚物。聚乙烯无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。主要用作农膜、工业用包装膜、药品与食品包装薄膜、机械零件、日用品、建筑材料、电线、电缆绝缘、涂层和合成纸等。但是其耐光降解和耐氧化能力较差，容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，受辐射后会发生交联、断链、形成不饱和基团等反应。
[0005]石墨烯是一种性能优越的二维材料，将石墨烯材料，特别是氧化石墨烯复合在聚乙烯中，能够进一步提升聚乙烯材料的功能性，从而扩展其应用范围。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法，得到高性价比的聚乙烯石墨烯复合纤维，并由其织造成电缆、光缆护套，，具有较好的强度、抗切割、抗菌、防腐蚀等功能。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例选取各原料；原料由普通聚乙烯、超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯、氧化石墨烯、改性剂、添加剂组成；步骤2，采用氧化石墨烯和改性剂、添加剂，制备改性氧化石墨烯；步骤3，将步骤2所得的改性氧化石墨烯和超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯，加入普通聚乙烯中，搅拌混合，进行密炼；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融纺丝，得到复合纤维；步骤5，将步骤4所得的复合纤维通过空气冷却
和拉伸；步骤6，将步骤5所得的纤维在电缆、光缆外部编织成护套。
[0008]进一步地，所述的原料按质量百分比计由以下成分组成：普通聚乙烯粉体80％～99％、超高分子量聚乙烯粉体0.1％～10％、超高分子量聚丙烯粉体0.1％～10％、氧化石墨烯粉体0.1％～15％、改性剂0.1％～1％、添加剂0.1％～5％。
[0009]进一步地，所述的普通聚乙烯粉体的分子量为10万～50万，超高分子量聚乙烯粉体的分子量为400万～500万，超高分子量聚丙烯粉体的分子量为100万～500万。
[0010]进一步地，所述的氧化石墨烯粉体是采用机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种制备的。
[0011]进一步地，所述的改性剂为硅烷偶联剂、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或多种；所述的添加剂为玻纤粉、碳纤粉、玄武岩粉、碳化硅粉中的任意一种或多种。
[0012]进一步地，所述的步骤2包含：步骤2.1，称取氧化石墨烯粉体，并分散于去离子水中，常温状态下搅拌10～20min，然后超声20～40min，所得的溶液中氧化石墨烯的质量浓度为0.5％～5％；步骤2.2，将所得的溶液升温至30～50℃，在搅拌状态下，将改性剂、添加剂持续加入到溶液中，持续搅拌20～30min，制得改性氧化石墨烯水性浆料；步骤2.3，将改性石墨烯水性浆料过滤，并进行冷冻干燥，得到海绵状改性氧化石墨烯，再通过气流粉碎机进行粉碎，制得粒径＜5μm的改性氧化石墨烯粉体。
[0013]进一步地，所述的步骤3中，将改性氧化石墨烯和超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯，加入普通聚乙烯中，充分搅拌混合，置入密炼机中密炼20～30min，密炼温度为220～260℃。
[0014]进一步地，所述的步骤4中，将混合物加入到双螺杆挤出机中，进行熔融纺丝；螺杆温度参数为：一区110～130℃，二区180～210℃，三区230～255℃，四区250～270℃，五区260～280℃，六区270℃～290℃；熔体温度为270～295℃，螺杆挤出压力为3～5MPa，螺杆转速为100～300r/min，纺丝速度为5～10m/s。
[0015]进一步地，所述的步骤5中，将复合纤维通过空气冷却和拉伸，冷却温度为30～50℃，拉伸倍数为两级拉伸，分别为3～5倍和8～10倍
[0016]本专利技术还提供了通过上述的方法制备的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套。
[0017]本专利技术提供的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套及制备方法具有以下优点：
[0018]本专利技术在配方中新引进了一种改性氧化石墨烯，利用改性氧化石墨烯分散体系，并优化熔融法聚乙烯纺丝技术，制备一种新型高性价比PE纤维，而后再通过编织工艺织造成电缆、光缆护套产品。该新型石墨烯PE纤维具有高的性价比，以及较好的强度、抗切割、抗菌、防腐蚀等功能，不仅可用于电缆、光缆护套，还可应用于安防手套、服装等安全防护领域，市场应用前景广阔。
[0019]本方法制备的高性价比PE纤维及电缆、光缆护套，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的具体实施方式作进一步地说明。
[0021]本专利技术提供的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其包含：步骤1，按比例选取各原料；原料由普通聚乙烯、超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯、氧化石墨烯、改性剂、添加剂组成；步骤2，采用氧化石墨烯和改性剂、添加剂，制备改性氧化石墨烯；步骤3，将步骤2所得的改性氧化石墨烯和超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯，加入普通聚乙烯中，搅拌混合，进行密炼；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融纺丝，得到复合纤维；步骤5，将步骤4所得的复合纤维通过空气冷却和拉伸；步骤6，将步骤5所得的纤维通过管线编织机，在电缆、光缆外部编织成外护套，有效避免电缆、光缆在施工及养护过程中受到损伤。
[0022]优选地，原料按质量百分比计由以下成分组成：普通聚乙烯粉体80％～99％、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：步骤1，按比例选取各原料；原料由普通聚乙烯、超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯、氧化石墨烯、改性剂、添加剂组成；步骤2，采用氧化石墨烯和改性剂、添加剂，制备改性氧化石墨烯；步骤3，将步骤2所得的改性氧化石墨烯和超高分子量聚乙烯、超高分子量聚丙烯，加入普通聚乙烯中，搅拌混合，进行密炼；步骤4，将步骤3所得的混合物进行熔融纺丝，得到复合纤维；步骤5，将步骤4所得的复合纤维通过空气冷却和拉伸；步骤6，将步骤5所得的纤维在电缆、光缆外部编织成护套。2.如权利要求1所述的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其特征在于，所述的原料按质量百分比计由以下成分组成：普通聚乙烯粉体80％～99％、超高分子量聚乙烯粉体0.1％～10％、超高分子量聚丙烯粉体0.1％～10％、氧化石墨烯粉体0.1％～15％、改性剂0.1％～1％、添加剂0.1％～5％。3.如权利要求2所述的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其特征在于，所述的普通聚乙烯粉体的分子量为10万～50万，超高分子量聚乙烯粉体的分子量为400万～500万，超高分子量聚丙烯粉体的分子量为100万～500万。4.如权利要求2所述的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其特征在于，所述的氧化石墨烯粉体是采用机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法中的任意一种制备的。5.如权利要求2所述的高性价比聚乙烯石墨烯复合电缆光缆护套的制备方法，其特征在于，所述的改性剂为硅烷偶联剂、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮中的任意一种或多种；所述的添加剂为玻纤粉、碳纤粉、玄武岩粉、碳化硅粉中的任意一种或多种。6.如权利要求1所述的高性价比聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李栋，马立国，沙嫣，沙晓林，
申请(专利权)人：南通强生石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：