CN109003730B - 一种抗电磁干扰防断裂数据线 - Google Patents

一种抗电磁干扰防断裂数据线 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗电磁干扰防断裂数据线，属于数据线技术领域。本发明中，碳纳米管是一种良好的电磁屏蔽材料，具有优越的物理化学和机械性能，其优秀的电磁学性能使其添加在复合材料中时可以使材料表现出良好的电磁屏蔽性能；芳纶纤维具有高的强度和韧性，碳纳米管/芳纶纤维导电纸兼具高强度，高韧性和屏蔽功效，是理想的数据线包覆层材料。实施例的数据表明，本发明制得的抗电磁干扰防断裂数据线在175～1600MHz频段，电磁屏蔽效能达到39～46dB，可承受5000～10000次弯折实验而不发生明显裂纹。

Description

一种抗电磁干扰防断裂数据线
技术领域
本发明涉及数据线技术领域，尤其涉及一种抗电磁干扰防断裂数据线。
背景技术
数据线，是用于连接移动设备或电脑，来达到数据传递或充电的作用。现在，随着电子行业日新月异的发展，数据线已经成为了我们生活中不可或缺的部分。由于数据线在生活中的使用过于频繁，导致数据线容易断裂，普通的数据线已无法满足目前的需要。
同时，如今的数据线需要保证传输信息的稳定性和安全性，就要其本身具有一定的抗电磁干扰即屏蔽性能。目前市场上采用的屏蔽层，如铝箔和编织网，易受外界因素的影响，在强电磁场干扰下的，其屏蔽效果尤其差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗电磁干扰防断裂数据线。本发明中碳纳米管具有优异的电磁学性能，提高了数据线在强电磁场干扰下的电磁屏蔽性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种抗电磁干扰防断裂数据线，由内向外包括内芯、电磁屏蔽层和护套层，所述内芯为电源线和数据传输线，所述电源线由内向外包括电源线芯和第一绝缘组隔层，所述数据传输线由内向外包括数据线芯和第二绝缘组隔层，所述第一绝缘阻隔层和第二绝缘阻隔层独立为聚酰亚胺纤维纸，所述电磁屏蔽层为碳纳米管/芳纶纤维导电纸，所述护套层为芳纶绝缘纸。
优选地，所述聚酰亚胺纤维纸的厚度为0.05～1mm。
优选地，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸的厚度为0.1～1.0mm。
优选地，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸中碳纳米管与芳纶纤维的质量比为1：4～3：7。
优选地，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸中芳纶纤维包括对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维，所述对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的质量比为3：7～7：3。
优选地，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸由包括以下步骤的方法制备得到：
将十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维和水混合，发生疏解，得到对位芳纶短切纤维分散液；
将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和水混合，得到对位芳纶浆粕纤维分散液；
将十二烷基硫酸钠、碳纳米管和乙醇混合，得到碳纳米管分散液；
将所述对位芳纶短切纤维分散液和对位芳纶浆粕纤维分散液混合，得到芳纶纤维浆料；
将所述碳纳米管分散液和芳纶纤维浆料混合后喷涂到基底上，然后依次经剥离基底和热压成型，得到碳纳米管/芳纶纤维导电纸。
优选地，所述十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维与水的质量比为0.05～0.1：1：200～300。
优选地，所述聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维与水的质量比为0.05～0.1：1：200～300。
优选地，所述十二烷基硫酸钠、碳纳米管和乙醇的质量比为0.05～0.1：1：200～300。
优选地，所述热压成型的温度为150～180℃，热压成型的压力为10～16Mpa，热压成型的时间为3～5min。
本发明提供了一种抗电磁干扰防断裂数据线，由内向外包括内芯、电磁屏蔽层和护套层，所述内芯为电源线和数据传输线，所述电源线由内向外包括电源线芯和第一绝缘组隔层，所述数据传输线由内向外包括数据线芯和第二绝缘组隔层，所述第一绝缘阻隔层和第二绝缘阻隔层独立为聚酰亚胺纤维纸，所述电磁屏蔽层为碳纳米管/芳纶纤维导电纸，所述护套层为芳纶绝缘纸。本发明中，碳纳米管是一种良好的电磁屏蔽材料，具有优越的物理化学和机械性能，其优秀的电磁学性能使其添加在复合材料中时可以使材料表现出良好的电磁屏蔽性能；芳纶纤维具有高的强度和韧性，碳纳米管/芳纶纤维导电纸兼具高强度，高韧性和屏蔽功效，是理想的数据线包覆层材料。实施例的数据表明，本发明制得的抗电磁干扰防断裂数据线在175～1600MHz频段，电磁屏蔽效能达到39～46dB，可承受5000～10000次弯折实验而不发生明显裂纹。
附图说明
图1为本发明制得的抗电磁干扰防断裂数据线的剖面结构示意图，图中1为电源线芯，2为数据线芯，3为绝缘阻隔层，4为电磁屏蔽层，5为护套层。
具体实施方式
本发明提供了一种抗电磁干扰防断裂数据线，由内向外包括内芯、电磁屏蔽层和护套层，所述内芯为电源线和数据传输线，所述电源线由内向外包括电源线芯和第一绝缘组隔层，所述数据传输线由内向外包括数据线芯和第二绝缘组隔层，所述第一绝缘阻隔层和第二绝缘阻隔层独立为聚酰亚胺纤维纸，所述电磁屏蔽层为碳纳米管/芳纶纤维导电纸，所述护套层为芳纶绝缘纸。
图1为本发明抗电磁干扰防断裂数据线的剖面结构示意图，图中1为电源线芯，2为数据线芯，3为绝缘阻隔层，4为电磁屏蔽层，5为护套层。
在本发明中，所述聚酰亚胺纤维纸的厚度优选为0.05～1mm。
在本发明中，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸的厚度优选为0.1～1.0mm。
在本发明中，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸中碳纳米管与芳纶纤维的质量比优选为1：4～3：7。
在本发明中，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸中芳纶纤维包括对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维，所述对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的质量比优选为3：7～7：3。
在本发明中，所述芳纶绝缘纸优选为美国杜邦公司市售的芳纶绝缘纸。
在本发明中，所述电源线优选为2根，所述数据传输线优选为2根。
本发明对所述聚酰亚胺纤维纸的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备方法或市售商品均可。在本发明中，所述聚酰亚胺纤维纸优选由包括以下步骤的方法制备得到：
将聚酰亚胺纤维在十二烷基苯磺酸钠水溶液中进行剪切分散处理，用去离子水清洗干净；之后放入槽式打浆机中进行打浆，进行充分疏解分散，得到聚酰亚胺纤维浆料，以纤维素薄膜作为基底，将聚酰亚胺纤维浆料通过高压无气喷涂的方式喷涂到基底上，剥离基底，得到聚酰亚胺纤维纸。本发明对所述聚酰亚胺纤维、十二烷基苯磺酸钠水溶液的用量和浓度没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用量即可。本发明对所述打浆、疏解分散、喷涂以及剥离的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可。
在本发明中，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸优选由包括以下步骤的方法制备得到：
将十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维和水混合，发生疏解，得到对位芳纶短切纤维分散液；
将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和水混合，得到对位芳纶浆粕纤维分散液；
将十二烷基硫酸钠、碳纳米管和乙醇混合，得到碳纳米管分散液；
将所述对位芳纶短切纤维分散液和对位芳纶浆粕纤维分散液混合，得到芳纶纤维浆料；
将所述碳纳米管分散液和芳纶纤维浆料混合后喷涂到基底上，然后依次经剥离基底和热压成型，得到碳纳米管/芳纶纤维导电纸。
本发明将十二烷基磺酸钠(SDBS)、对位芳纶短切纤维和水混合，发生疏解，得到对位芳纶短切纤维分散液。在本发明中，所述十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维与水的质量比优选为0.05～0.1：1：200～300。
在本发明中，优选将所述十二烷基磺酸钠和对位芳纶短切纤维加入到温水，所述温水的温度优选为30～50℃，更优选为35～45℃。
在本发明中，所述混合的时间优选为3～5min。
本发明将聚氧化乙(PEO)烯、对位芳纶浆粕纤维和水混合，得到对位芳纶浆粕纤维分散液。在本发明中，所述聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维与水的质量比优选为0.05～0.1：1：200～300。
在本发明中，所述混合的时间优选为3～5min。
本发明将十二烷基硫酸钠(SDS)、碳纳米管和乙醇混合，得到碳纳米管分散液。在本发明中，所述混合优选依次包括超声和剪切。在本发明中，所述超声的时间优选为30～60min，所述剪切的时间优选为10～30min。在本发明中，所述剪切优选在高速乳化剪切机中进行。
在本发明中，所述十二烷基硫酸钠、碳纳米管和乙醇的质量比优选为0.05～0.1：1：200～300。
本发明将所述对位芳纶短切纤维分散液和对位芳纶浆粕纤维分散液混合，得到芳纶纤维浆料。
混合完成后，本发明优选将混合产物经打浆机打浆，得到芳纶纤维浆料。在本发明中，所述打浆的时间优选为5～10min。
得到所述碳纳米管分散液和芳纶纤维浆料后，本发明将所述碳纳米管分散液和芳纶纤维浆料混合后喷涂到基底上，然后依次经剥离基底和热压成型，得到碳纳米管/芳纶纤维导电纸。在本发明中，所述喷涂优选在高压无气喷涂机中进行。本发明对所述基底的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的基底即可。
在本发明中，所述热压成型的温度优选为150～180℃，优选为160℃，热压成型的压力优选为10～16Mpa，热压成型的时间优选为3～5min。在本发明中，所述热压成型优选在平板硫化机中进行。
本发明对所述抗电磁干扰防断裂数据线的制备方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的电缆的制备方法即可，具体的，如以聚酰亚胺纤维纸为绝缘阻隔层包裹电源线芯和数据线芯，中间包裹一层碳纳米管/芳纶纤维导电纸作为电磁屏蔽层，最外层再包裹一层护套层，护套层为芳纶绝缘纸。
下面结合实施例对本发明提供的抗电磁干扰防断裂数据线进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将聚酰亚胺纤维在十二烷基苯磺酸钠水溶液中进行剪切分散处理，用去离子水清洗干净；之后放入槽式打浆机中进行打浆，进行充分疏解分散，得到聚酰亚胺纤维浆料，以纤维素薄膜作为基底，将聚酰亚胺纤维浆料通过高压无气喷涂的方式喷涂到基底上，剥离基底，得到聚酰亚胺纤维纸(厚度为1mm)。
以十二烷基磺酸钠(SDBS)作为疏解剂，将对位芳纶短切纤维溶解在30℃温水中，搅拌3min，使其充分疏解，随后用去离子水洗涤数次待用。其中十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维与温水的质量比为0.05：1：200。
以聚氧化乙烯(PEO)为分散剂，将对位芳纶浆粕纤维溶解在去离子水中，搅拌3min，得到浆粕纤维分散液。其中聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维与去离子水的质量比为0.05：1：200。
以十二烷基硫酸钠(SDS)作为分散剂，将碳纳米管分散在乙醇溶剂中，经过超声30min，高速乳化剪切机剪切10min，得到碳纳米管分散液。其中SDS、碳纳米管和乙醇的质量为0.05：1：200。
将上述制得的对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维分散液混合后，通过打浆机打浆5min，制得芳纶纤维浆料。
将上述芳纶纤维浆料和碳纳米管分散液通过通过不锈钢流体混合机进行均匀混合，利用高压无气喷涂机将浆料均匀地喷涂到基底上，烘干箱中烘干，剥离基底，利用平板硫化机热压成型，制的碳纳米管/芳纶纤维导电纸(厚度为1mm)。其中，对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的质量比为3：7。
其中，碳纳米管和对位芳纶短切纤维与对位芳纶浆粕纤维总质量的比为1：3。上述所述的热压工艺为：热压温度：150℃，压力：10Mpa，热压时间：3min。
芳纶绝缘纸购自美国杜邦公司(厚度为1mm)。
制备抗电磁干扰防断裂数据线，如图1所示，绝缘阻隔层是由聚酰亚胺纤维纸组成，厚度为1mm；电磁屏蔽层由碳纳米管/芳纶纤维导电纸组成，厚度为1mm；护套层由芳纶绝缘纸组成，厚度为1mm。
实施例2
将聚酰亚胺纤维在十二烷基苯磺酸钠水溶液中进行剪切分散处理，用去离子水清洗干净；之后放入槽式打浆机中进行打浆，进行充分疏解分散，得到聚酰亚胺纤维浆料，以纤维素薄膜作为基底，将聚酰亚胺纤维浆料通过高压无气喷涂的方式喷涂到基底上，剥离基底，得到聚酰亚胺纤维纸(厚度为0.05mm)。
以十二烷基磺酸钠(SDBS)作为疏解剂，将对位芳纶短切纤维溶解在50℃温水中，搅拌5min，使其充分疏解，随后用去离子水洗涤数次待用。其中十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维与温水的质量比为0.1：1：300。
以聚氧化乙烯(PEO)为分散剂，将对位芳纶浆粕纤维溶解在去离子水中，搅拌5min，得到浆粕纤维分散液。其中聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维与去离子水的质量比为0.3：1：300。
以十二烷基硫酸钠(SDS)作为分散剂，将碳纳米管分散在乙醇溶剂中，经过超声60min，高速乳化剪切机剪切30min，得到碳纳米管分散液。其中SDS、碳纳米管和乙醇的质量为0.1：1：300。
将上述制得的对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维分散液混合后，通过打浆机打浆10min，制得芳纶纤维浆料。
将上述芳纶纤维浆料和碳纳米管分散液通过通过不锈钢流体混合机进行均匀混合，利用高压无气喷涂机将浆料均匀地喷涂到基底上，烘干箱中烘干，剥离基底，利用平板硫化机热压成型，制的碳纳米管/芳纶纤维导电纸(厚度为0.1mm)。其中，对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的质量比为7：3。
其中，碳纳米管和对位芳纶短切纤维与对位芳纶浆粕纤维总质量的比为4：7。上述所述的热压工艺为：热压温度：180℃，压力：16Mpa，热压时间：5min。
芳纶绝缘纸购自美国杜邦公司(厚度为0.1mm)。
制备抗电磁干扰防断裂数据线，如图1所示，绝缘阻隔层是由聚酰亚胺纤维纸组成，厚度为0.1mm；电磁屏蔽层由碳纳米管/芳纶纤维导电纸组成，厚度为0.1mm；护套层由芳纶绝缘纸组成，厚度为0.1mm。
对实施例1～2制得的抗电磁干扰防断裂数据线的性能进行测定，结果如下：在175～1600MHz频段电磁屏蔽效能达到39～46dB；可承受5000～10000次弯折实验而不发生明显裂纹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种抗电磁干扰防断裂数据线，由内向外包括内芯、电磁屏蔽层和护套层，所述内芯为电源线和数据传输线，所述电源线由内向外包括电源线芯和第一绝缘阻 隔层，所述数据传输线由内向外包括数据线芯和第二绝缘阻 隔层，所述第一绝缘阻隔层和第二绝缘阻隔层独立为聚酰亚胺纤维纸，所述电磁屏蔽层为碳纳米管/芳纶纤维导电纸，所述护套层为芳纶绝缘纸；所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸中芳纶纤维包括对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维，所述对位芳纶短切纤维和对位芳纶浆粕纤维的质量比为3：7～7：3。
2.根据权利要求1所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维纸的厚度为0.05～1mm。
3.根据权利要求1或2所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸的厚度为0.1～1.0mm。
4.根据权利要求1所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸中碳纳米管与芳纶纤维的质量比为1：4～3：7。
5.根据权利要求1所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述碳纳米管/芳纶纤维导电纸由包括以下步骤的方法制备得到：将十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维和水混合，发生疏解，得到对位芳纶短切纤维分散液；将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和水混合，得到对位芳纶浆粕纤维分散液；将十二烷基硫酸钠、碳纳米管和乙醇混合，得到碳纳米管分散液；将所述对位芳纶短切纤维分散液和对位芳纶浆粕纤维分散液混合，得到芳纶纤维浆料；将所述碳纳米管分散液和芳纶纤维浆料混合后喷涂到基底上，然后依次经剥离基底和热压成型，得到碳纳米管/芳纶纤维导电纸。
6.根据权利要求5所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述十二烷基磺酸钠、对位芳纶短切纤维与水的质量比为0.05～0.1：1：200～300。
7.根据权利要求5所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维与水的质量比为0.05～0.1：1：200～300。
8.根据权利要求5所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述十二烷基硫酸钠、碳纳米管和乙醇的质量比为0.05～0.1：1：200～300。
9.根据权利要求5所述的抗电磁干扰防断裂数据线，其特征在于，所述热压成型的温度为150～180℃，热压成型的压力为10～16Mpa，热压成型的时间为3～5min。
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