一种碳纤维芯铜导线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维芯铜导线及其制备方法，该碳纤维芯铜导线通过将预处理后的碳纤维浸渍于铜液中制备得到。本发明专利技术中，分别采用无机酸和N

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维芯铜导线及其制备方法


[0001]本专利技术属于电缆
，具体涉及一种碳纤维芯铜导线及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着电工产业的快速发展，市场对导线、电缆、供配电设备等用铜导线的需求量迅猛增长。铜导线具有优良的导电导热性能，这是其能够被广泛应用在电工产业的主要原因。但是，现有的铜导线的主要问题是强度低，目前主要采用的解决手段是掺杂合金元素来提高强度。然而，合金强化的同时会导致导电性的降低，因此，平衡好强度与导电性的矛盾是需要克服的极为关键的问题，将需要耗费大量财力并需要科研人员呕心沥血。
[0003]因此，本专利技术公开了一种碳纤维芯铜导线及其制备方法，提出利用碳纤维芯铜导线代替现有铜导线的可能性。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种碳纤维芯铜导线及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，达到上述技术效果，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种碳纤维芯铜导线，通过将预处理后的碳纤维浸渍于铜液中制备得到。
[0007]进一步的，所述碳纤维的预处理步骤包括：
[0008]1)首先采用丙酮超声清洗碳纤维数次，再采用去离子水超声清洗碳纤维数次，去除碳纤维表面的杂质；
[0009]2)采用粗化溶液对步骤1)所得碳纤维进行粗化处理，使碳纤维呈现微观粗糙的状态；
[0010]3)对步骤2)所得碳纤维进行处理，得到带有羧基基团和酰胺基团的碳纤维。
[0011]进一步的，步骤1)中，采用丙酮超声清洗的温度为20
‑
30℃，超声时间为5
‑
15min。
[0012]进一步的，步骤1)中，采用去离子水超声清洗的温度为20
‑
30℃，超声时间为2
‑
10min。
[0013]进一步的，步骤2)中，所述粗化溶液为CrO3和H2SO4的混合溶液，所述H2SO4的浓度为98％，所述CrO3和H2SO4的体积比为1
‑
3:1。
[0014]进一步的，步骤3)中，采用无机酸对步骤2)所得碳纤维进行处理，得到带有羧基基团的碳纤维。
[0015]进一步的，所述无机酸为硫酸和硝酸按体积比2
‑
3:1
‑
2混合形成的溶液，处理温度为60
‑
80℃，处理时间为10
‑
30h。
[0016]进一步的，步骤3)中，采用N
‑
乙烯基
‑3‑
吡啶酰胺和引发剂对步骤2)所得碳纤维进行处理，得到带有酰胺基团的碳纤维。
[0017]进一步的，所述铜液为含有铜纳米颗粒的溶液，所述铜纳米颗粒的粒径为2
‑
40nm，所述铜纳米颗粒表面带有羟基基团，能够与碳纤维上带有的羧基基团和酰胺基团反应。
[0018]本专利技术还公开了一种碳纤维芯铜导线的制备方法，包括以下步骤：
[0019]步骤一、碳纤维的预处理
[0020]1)首先，对碳纤维采用丙酮超声清洗数次，再采用去离子水超声清洗数次，去除碳纤维表面的杂质，随后吹干，备用；
[0021]2)采用粗化溶液对步骤1)所得碳纤维进行粗化处理，使碳纤维呈现微观粗糙的状态，再采用去离子水清洗数次，干燥后备用；
[0022]3)分别采用无机酸和N
‑
乙烯基
‑3‑
吡啶酰胺对步骤2)所得碳纤维进行羧基化和酰胺化处理，得到带有羧基基团和酰胺基团的碳纤维；
[0023]步骤二、将步骤一所得碳纤维加入到铜液中，超声分散、静置，取出后采用氮气干燥。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术公开了一种碳纤维芯铜导线及其制备方法，该碳纤维芯铜导线通过将预处理后的碳纤维浸渍于铜液中制备得到。本专利技术中，分别采用无机酸和N
‑
乙烯基
‑3‑
吡啶酰胺处理碳纤维，使碳纤维表面改性，成为带有羧基基团和酰胺基团的碳纤维材料，为后期与铜纳米颗粒结合奠定基础；为提高结合力及适配性，本专利技术对铜纳米颗粒进行表面改性，使铜纳米颗粒表面带有羟基基团，能够与碳纤维上带有的羧基基团和酰胺基团反应，促进碳纤维上强力负载铜纳米颗粒，不仅能发挥碳纤维的高强度优势，还兼具良好的导电导热性能，为代替现有的铜导线提供思路，整体制备工艺简便，结合力强，适合进行工业化推广使用。
具体实施方式
[0026]下面对本专利技术进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0027]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0028]一方面，本专利技术公开了一种碳纤维芯铜导线，其通过将预处理后的碳纤维浸渍于铜液中制备得到。
[0029]本专利技术中，碳纤维的预处理步骤包括：
[0030]1)首先采用丙酮超声清洗碳纤维数次，再采用去离子水超声清洗碳纤维数次，去除碳纤维表面的杂质，随后吹干，备用；其中，采用丙酮超声清洗的温度为20
‑
30℃，超声时间为5
‑
15min；采用去离子水超声清洗的温度为20
‑
30℃，超声时间为2
‑
10min；
[0031]2)采用粗化溶液对步骤1)所得碳纤维进行粗化处理，使碳纤维呈现微观粗糙的状态；其中，粗化溶液为CrO3和H2SO4的混合溶液，H2SO4的浓度为98％，CrO3和H2SO4的体积比为1
‑
3:1；
[0032]3)对步骤2)所得碳纤维进行处理，得到带有羧基基团和酰胺基团的碳纤维。
[0033]本专利技术中，铜液为含有铜纳米颗粒的溶液，铜纳米颗粒的粒径为2
‑
40nm，铜纳米颗粒表面带有羟基基团，其能够与碳纤维上带有的羧基基团和酰胺基团反应。采用碳酸氢铵溶液处理铜纳米颗粒即可得到带有羟基基团的铜纳米颗粒。
[0034]另一方面，本专利技术还公开了一种碳纤维芯铜导线的制备方法，包括以下步骤：
[0035]步骤一、碳纤维的预处理
[0036]1)首先，对碳纤维采用丙酮超声清洗数次，再采用去离子水超声清洗数次，去除碳纤维表面的杂质，随后吹干，备用；其中，采用丙酮超声清洗的温度为20
‑
30℃，超声时间为5
‑
15min；采用去离子水超声清洗的温度为20
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30℃，超声时间为2
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10min；
[0037]2)采用粗化溶液对步骤1)所得碳纤维进行粗化处理，使碳纤维呈现微观粗糙的状态，再采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，通过将预处理后的碳纤维浸渍于铜液中制备得到。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，所述碳纤维的预处理步骤包括：1)首先采用丙酮超声清洗碳纤维数次，再采用去离子水超声清洗碳纤维数次，去除碳纤维表面的杂质；2)采用粗化溶液对步骤1)所得碳纤维进行粗化处理，使碳纤维呈现微观粗糙的状态；3)对步骤2)所得碳纤维进行处理，得到带有羧基基团和酰胺基团的碳纤维。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，步骤1)中，采用丙酮超声清洗的温度为20
‑
30℃，超声时间为5
‑
15min。4.根据权利要求2所述的一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，步骤1)中，采用去离子水超声清洗的温度为20
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30℃，超声时间为2
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10min。5.根据权利要求2所述的一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，步骤2)中，所述粗化溶液为CrO3和H2SO4的混合溶液，所述H2SO4的浓度为98％，所述CrO3和H2SO4的体积比为1
‑
3:1。6.根据权利要求2所述的一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，步骤3)中，采用无机酸对步骤2)所得碳纤维进行处理，得到带有羧基基团的碳纤维。7.根据权利要求6所述的一种碳纤维芯铜导线，其特征在于，所述无机酸为硫酸和硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李少华，谭佃龙，唐宁，咸延英，
申请(专利权)人：江苏集萃碳纤维及复合材料应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：