一种石墨烯数据线的制作方法

本发明属于电子产品配件技术领域，具体涉及一种石墨烯数据线。

背景技术：

随着科学的进步及电子技术、数字化信息产业的发展，电脑、数码相机、手机等电子产品逐步普及，已经成为人们工作、生活中的必需品，数据线作为一种用于电子设备的充电及数据传输的电子配件，已广泛应用于这些电子产品，起着传输电力、传递数据、图像、声音信息和实现电磁能量转换的作用，其质量的好坏直接影响着传输效果。为了满足人们对数据线传输质量好、速度快的要求，通常数据线需要具有良好的电性能、抗干扰、机械性能、化学性能和热性能。

目前，市面上常用的数据线在使用过程中，由于外界的拉力、自身的重力或反复的绕折和缠绕会易拉断或发生塑性形变，甚至出现数据线芯线损害，大大降低数据线的使用寿命。并且有时候电路不稳定会导致电流过大，长期使用容易导致数据线发热而可能引发火灾等问题，安全性能不足；另一方面，这些数据线的抗外部干扰性能和信号保真性较差，容易导致信号失真，因此信号传输不够稳定，传输的图像清晰度也难以达到高清的要求。

中国发明专利，申请公布号cn106009459a公开了一种新型数据线用柔软线缆，其采用tpu电缆料作为柔软保护层，但由于tpu电缆料组分中既含有高分子成分又含有无机小分子组分，形成高分子-高分子、高分子-无机小分子相分离，使用过程中易出现无机小分子渗透现象，从而影响材料性能，且其不具有电磁屏蔽层，容易产生电磁干扰和信号失真。中国发明专利，申请公布号cn105591247a公开了一种包含芯片的数据线，当电流达到阈值，警报控制器控制警报装置开启，但并不能自动断开，当人不在附近，仍然有可能会因为过热引发火灾，且芯片价格昂贵，增加了成本。

因此，有必要寻求更为有效的方法，制备价格低廉、导电性优异、抗电磁干扰能力强、机械性能好、阻燃性能强的数据线。

技术实现要素：

为克服现有技术中的缺陷，本发明提供了一种石墨烯数据线。该数据线制备方法简单、价格低廉、具有较高的导电率，抗电磁干扰能力强、机械性能好、阻燃性能强，循环使用寿命长。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种石墨烯数据线，包括电源适配器接头、石墨烯数据连接线缆、充电接头、温度开关；所述石墨烯数据连接线缆分别与电源适配器接头和充电接头连接，所述温度开关设置在电源适配器接头上；其中所述石墨烯数据连接线缆包括护套、双绞数据线芯和三角形隔离板，所述双绞数据线芯设在护套内，所述三角形隔离板将护套分隔成三个分别容纳双绞数据线芯的腔体，可将双绞数据线芯稳定地卡在各腔体中，保持双绞数据线芯的相对位置并加大对绞线组之间的距离，使双绞数据线芯之间不会相互接触，最大化地降低对线缆性能的影响，防止了双绞数据线芯之间的信号干扰；所述双绞数据线芯与护套之间的间隙内填充有弹性填充条；所述双绞数据线芯包括两个数据铜导线；所述两个数据铜导线各自均包覆有屏蔽绝缘层，屏蔽绝缘层外表面包覆有石墨烯层，一单面铝箔层包覆于两个石墨烯层外表面；所述石墨烯层与单面铝箔层之间的间隙内填充有弹性填充条；所述弹性填充条由弹性橡胶材料制作；所述弹性填充条具有一定的柔韧性和弹性，当数据线缆受外力弯曲时，在一定程度上保证了数据线缆具有弯曲而不发生不可逆形变的性能，使数据线缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了数据线缆的环境适应性；所述温度开关包括双金属片，当数据线正常工作时，触点处于闭合状态，当温度升高到动作温度50℃时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路，当温度降低时，又恢复正常工作。所述三角形隔离板由pvc塑料制得，pvc材料具有很强的抗压、抗拉性，再结合三角形结构的稳定性，三角形隔离板不仅能有效地对三个腔体内的双绞数据线芯进行隔离，减小线芯之间的信号干扰，而且还增强了数据线的抗压、抗拉性；同时，三角形隔离板的三个顶角做弧形处理，既增加了顶角与护套的接触面积，还避免了顶角过于坚硬对护套造成破坏。

所述屏蔽绝缘层为4-乙烯基苄氯-乙烯基磷酸二乙酯-马来酸酐共聚物通过聚吡咯的交联作用、四氯合铜酸钠和硼酸锌离子交换形成的掺杂型交联聚合物，其制备方法包括如下步骤：1)共聚物的制备：将4-乙烯基苄氯、乙烯基磷酸二乙酯、马来酸酐、丙烯腈和引发剂溶于极性溶剂中，在惰性氛围保护下进行聚合反应，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到共聚物；2)交联聚合物的制备：将经步骤1)制备得到的共聚物溶于n-甲基吡咯烷酮中，并在其中加入聚吡咯和碱，超声10-20min，40-60℃下搅拌反应24h，后用水沉降，过滤，水洗至中性，在70-80℃下烘干备用；3)掺杂型交联聚合物的制备：将经步骤2)制备得到的交联聚合物浸泡在60℃下的四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中48-72小时进行离子交换，经过洗涤干燥得到掺杂型交联聚合物；

其中，步骤1)所述4-乙烯基苄氯、乙烯基磷酸二乙酯、马来酸酐、丙烯腈、引发剂和极性溶剂的质量比为1:1:1:2:0.05:(10-15)；

所述惰性氛围为氮气氛围、氩气氛围、氦气氛围、氖气氛围中的一种或几种；所述极性溶剂选自：n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、n-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；所述引发剂选自偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种；所述聚合反应为溶液聚合，聚合反应温度为80～100℃，聚合时间为5～8h。

步骤2)所述共聚物、聚吡咯、碱和n-甲基吡咯烷酮的质量比为3:1:(2-3):(10-15)；所述碱选自氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸钾中的一种；

步骤3)中所述四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中四氯合铜酸钠、硼酸锌和水的质量比为5:5:90；

所述护套层由聚氯乙烯、聚氨酯中的一种制成；

所述双绞数据线芯的横截面为椭圆形或扇形。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

(1)本发明提供的石墨烯数据线制备所需原料易得，成本较低。

(2)本发明提供的石墨烯数据线，在电源适配器接头上设置有温度开关，当电路不稳定，导致数据线发热时，温度达到阀值，温度开关断开，从而有效的避免了数据线过热而可能引起的火灾及数据线的烧坏。

(3)本发明提供的石墨烯数据线，套内设置有三角形隔离板，且三角形隔离板由pvc塑料制得，pvc材料具有很强的抗压、抗拉性，再结合三角形结构的稳定性，三角形隔离板不仅能有效地对三个腔体内的双绞数据线芯进行隔离，减小线芯之间的信号干扰，而且还增强了数据线的抗压、抗拉性；同时，三角形隔离板的三个顶角做弧形处理，既增加了顶角与护套的接触面积，还避免了顶角过于坚硬而对护套造成破坏。

(4)本发明提供的石墨烯数据线，石墨层与单面铝箔层之间的间隙内填充有弹性填充条，所述弹性填充条由弹性橡胶材料制作，弹性填充条具有一定的柔韧性和弹性，当数据线缆受外力弯曲时，在一定程度上保证了数据线缆具有弯曲而不发生不可逆形变的性能，使数据线缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了数据线缆的环境适应性。

(5)本发明提供的石墨烯数据线，屏蔽绝缘层采用了4-乙烯基苄氯-乙烯基磷酸二乙酯-马来酸酐共聚物通过聚吡咯的交联作用、四氯合铜酸钠和硼酸锌离子交换形成的掺杂型交联聚合物，形成三维网络结构，提高了机械性能和化学稳定性，聚合物通过离子交换形成四氯合铜酸根和硼酸根的离子聚合物，没有其他小分子物质的加入，有效地避免了相分离及在使用过程中无机小分子的分子渗透现象的发生；另一方面，聚吡咯通过含铜盐掺杂，增强导电性，能起到电磁屏蔽的作用。

(6)本发明提供的石墨烯数据线，屏蔽绝缘层含有磷酸酯、硼酸、氮盐等能有效阻燃结构，协同作用使得其具有较好的阻燃性。

(7)本发明提供的石墨烯数据线，屏蔽绝缘层与单面铝箔层之间设有石墨烯层，由于石墨烯具有较好的导电性、抗腐蚀性、电磁屏蔽功能，能赋予数据线缆优异的电磁屏蔽性能及其抗腐蚀性。

附图说明

附图1为本发明一种石墨烯数据线实施例1的双绞数据线芯截面示意图；

附图2为本发明一种石墨烯数据线实施例1的石墨烯数据连接线截面示意图；

附图3为本发明一种石墨烯数据线实施例1的石墨烯数据线整体结构示意图。

附图标号说明：1-铜导线2-屏蔽绝缘层3-单面铝箔层4-弹性填充条5-双绞数据线芯6-三角形隔离板7-充电接头8-石墨烯数据连接线缆9-电源适配器接头10-温度开关11-护套12-石墨烯层。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。

实施例1

如图1至图3所示，一种石墨烯数据线，包括电源适配器接头9、石墨烯数据连接线缆8、充电接头7、温度开关10；所述石墨烯数据连接线缆8分别与电源适配器接头9和充电接头7连接，所述温度开关10设置在电源适配器接头9上，温度开关10包括双金属片，当数据线正常工作时，触点处于闭合状态，当温度升高到动作温度50℃时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路，当温度降低时，又恢复正常工作。

所述石墨烯数据连接线缆8包括护套11、双绞数据线芯5和三角形隔离板6，所述双绞数据线芯5设在护套11内，所述三角形隔离板6将护套11分隔成三个分别容纳双绞数据线芯5的腔体；所述双绞数据线芯5与护套11之间的间隙内填充有弹性填充条4；所述双绞数据线芯5包括两个数据铜导线1；所述两个数据铜导线1各自均包覆有屏蔽绝缘层2，屏蔽绝缘层外2表面包覆有石墨烯层12，一单面铝箔层3包覆于两个石墨烯层12外表面；所述石墨层12与单面铝箔层3之间的间隙内填充有弹性填充条4，所述弹性填充条4由弹性橡胶材料制作，弹性填充条4具有一定的柔韧性和弹性，当数据线缆受外力弯曲时，在一定程度上保证了数据线缆具有弯曲而不发生不可逆形变的性能，使数据线缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了数据线缆的环境适应性。所述三角形隔离板6由pvc塑料制得，pvc材料具有很强的抗压、抗拉性，再结合三角形结构的稳定性，三角形隔离板6不仅能有效地对三个腔体内的双绞数据线芯5进行隔离，减小线芯之间的信号干扰，而且还增强了数据线的抗压、抗拉性；同时，三角形隔离板6的三个顶角做弧形处理，既增加了顶角与护套11的接触面积，还避免了顶角过于坚硬对护套11造成破坏。

所述屏蔽绝缘层2为4-乙烯基苄氯-乙烯基磷酸二乙酯-马来酸酐共聚物通过聚吡咯的交联作用、四氯合铜酸钠和硼酸锌离子交换形成的掺杂型交联聚合物，其制备方法包括如下步骤：

1)共聚物的制备：将4-乙烯基苄氯100g、乙烯基磷酸二乙酯100g、马来酸酐100g、丙烯腈200g和偶氮二异丁腈5g溶于n,n-二甲基甲酰胺1000g中，在氮气氛围保护下进行溶液聚合，聚合反应温度为80℃，聚合时间为8h，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到共聚物；

2)交联聚合物的制备：将经步骤1)制备得到的共聚物300g溶于n-甲基吡咯烷酮1000g中，并在其中加入聚吡咯100g和氢氧化钾200g，超声10min，然后在40℃下搅拌反应24h，后用水沉降，过滤，水洗至中性，在70℃下烘干备用；

3)掺杂型交联聚合物的制备：将经步骤2)制备得到的交联聚合物浸泡在60℃下的四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中48小时进行离子交换，经过洗涤干燥得到掺杂型交联聚合物；

所述四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中四氯合铜酸钠、硼酸锌和水的质量比为5:5:90；

所述护套11由聚氯乙烯制成；

所述双绞数据线芯5的横截面为椭圆形。

实施例2

一种石墨烯数据线，包括电源适配器接头9、石墨烯数据连接线缆8、充电接头7、温度开关10；所述石墨烯数据连接线缆8分别与电源适配器接头9和充电接头7连接，所述温度开关10设置在电源适配器接头9上，温度开关10包括双金属片，当数据线正常工作时，触点处于闭合状态，当温度升高到动作温度50℃时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路，当温度降低时，又恢复正常工作。

所述石墨烯数据连接线缆8包括护套11、双绞数据线芯5和三角形隔离板6，所述双绞数据线芯5设在护套11内，所述三角形隔离板6将护套11分隔成三个分别容纳双绞数据线芯5的腔体；所述双绞数据线芯5与护套11之间的间隙内填充有弹性填充条4；所述双绞数据线芯5包括两个数据铜导线1；所述两个数据铜导线1各自均包覆有屏蔽绝缘层2，屏蔽绝缘层外2表面包覆有石墨烯层12，一单面铝箔层3包覆于两个石墨烯层12外表面；所述石墨层12与单面铝箔层3之间的间隙内填充有弹性填充条4，所述弹性填充条4由弹性橡胶材料制作，弹性填充条4具有一定的柔韧性和弹性，当数据线缆受外力弯曲时，在一定程度上保证了数据线缆具有弯曲而不发生不可逆形变的性能，使数据线缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了数据线缆的环境适应性。所述三角形隔离板6由pvc塑料制得，pvc材料具有很强的抗压、抗拉性，再结合三角形结构的稳定性，三角形隔离板6不仅能有效地对三个腔体内的双绞数据线芯5进行隔离，减小线芯之间的信号干扰，而且还增强了数据线的抗压、抗拉性；同时，三角形隔离板6的三个顶角做弧形处理，既增加了顶角与护套11的接触面积，还避免了顶角过于坚硬对护套11造成破坏。

所述屏蔽绝缘层2为4-乙烯基苄氯-乙烯基磷酸二乙酯-马来酸酐共聚物通过聚吡咯的交联作用、四氯合铜酸钠和硼酸锌离子交换形成的掺杂型交联聚合物，其制备方法包括如下步骤：

1)共聚物的制备：将4-乙烯基苄氯100g、乙烯基磷酸二乙酯100g、马来酸酐100g、丙烯腈200g和偶氮二异庚腈5g溶于二甲亚砜1100g中，在氩气氛围保护下进行溶液聚合，聚合反应温度为85℃，聚合时间为7h。，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到共聚物；

2)交联聚合物的制备：将经步骤1)制备得到的共聚物300g溶于n-甲基吡咯烷酮1200g中，并在其中加入聚吡咯100g和氢氧化钠250g，超声15min，然后在45℃下搅拌反应24h，后用水沉降，过滤，水洗至中性，在75℃下烘干备用；

3)掺杂型交联聚合物的制备：将经步骤2)制备得到的交联聚合物浸泡在60℃下的四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中56小时进行离子交换，经过洗涤干燥得到掺杂型交联聚合物；

所述四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中四氯合铜酸钠、硼酸锌和水的质量比为5:5:90；

所述护套11由聚氨酯制成；

所述双绞数据线芯5的横截面为扇形。

实施例3

一种石墨烯数据线，包括电源适配器接头9、石墨烯数据连接线缆8、充电接头7、温度开关10；所述石墨烯数据连接线缆8分别与电源适配器接头9和充电接头7连接，所述温度开关10设置在电源适配器接头9上，温度开关10包括双金属片，当数据线正常工作时，触点处于闭合状态，当温度升高到动作温度50℃时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路，当温度降低时，又恢复正常工作。

所述石墨烯数据连接线缆8包括护套11、双绞数据线芯5和三角形隔离板6，所述双绞数据线芯5设在护套11内，所述三角形隔离板6将护套11分隔成三个分别容纳双绞数据线芯5的腔体；所述双绞数据线芯5与护套11之间的间隙内填充有弹性填充条4；所述双绞数据线芯5包括两个数据铜导线1；所述两个数据铜导线1各自均包覆有屏蔽绝缘层2，屏蔽绝缘层外2表面包覆有石墨烯层12，一单面铝箔层3包覆于两个石墨烯层12外表面；所述石墨层12与单面铝箔层3之间的间隙内填充有弹性填充条4，所述弹性填充条4由弹性橡胶材料制作，弹性填充条4具有一定的柔韧性和弹性，当数据线缆受外力弯曲时，在一定程度上保证了数据线缆具有弯曲而不发生不可逆形变的性能，使数据线缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了数据线缆的环境适应性。所述三角形隔离板6由pvc塑料制得，pvc材料具有很强的抗压、抗拉性，再结合三角形结构的稳定性，三角形隔离板6不仅能有效地对三个腔体内的双绞数据线芯5进行隔离，减小线芯之间的信号干扰，而且还增强了数据线的抗压、抗拉性；同时，三角形隔离板6的三个顶角做弧形处理，既增加了顶角与护套11的接触面积，还避免了顶角过于坚硬对护套11造成破坏。

所述屏蔽绝缘层2为4-乙烯基苄氯-乙烯基磷酸二乙酯-马来酸酐共聚物通过聚吡咯的交联作用、四氯合铜酸钠和硼酸锌离子交换形成的掺杂型交联聚合物，其制备方法包括如下步骤：

1)共聚物的制备：将4-乙烯基苄氯100g、乙烯基磷酸二乙酯100g、马来酸酐100g、丙烯腈200g和偶氮二异丁腈5g溶于n-甲基吡咯烷酮1300g中，在氖气氛围保护下进行溶液聚合，聚合反应温度为90℃，聚合时间为6h，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到共聚物；

2)交联聚合物的制备：将经步骤1)制备得到的共聚物300g溶于n-甲基吡咯烷酮1400g中，并在其中加入聚吡咯100g和碳酸钠260g，超声18min，然后在54℃下搅拌反应24h，后用水沉降，过滤，水洗至中性，在76℃下烘干备用；

3)掺杂型交联聚合物的制备：将经步骤2)制备得到的交联聚合物浸泡在60℃下的四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中62小时进行离子交换，经过洗涤干燥得到掺杂型交联聚合物；

所述四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中四氯合铜酸钠、硼酸锌和水的质量比为5:5:90；

所述护套11由聚氯乙烯制成；所述双绞数据线芯5的横截面为椭圆形。

实施例4

一种石墨烯数据线，包括电源适配器接头9、石墨烯数据连接线缆8、充电接头7、温度开关10；所述石墨烯数据连接线缆8分别与电源适配器接头9和充电接头7连接，所述温度开关10设置在电源适配器接头9上，温度开关10包括双金属片，当数据线正常工作时，触点处于闭合状态，当温度升高到动作温度50℃时，双金属片受热产生内应力而迅速动作，打开触点，切断电路，当温度降低时，又恢复正常工作。

所述石墨烯数据连接线缆8包括护套11、双绞数据线芯5和三角形隔离板6，所述双绞数据线芯5设在护套11内，所述三角形隔离板6将护套11分隔成三个分别容纳双绞数据线芯5的腔体；所述双绞数据线芯5与护套11之间的间隙内填充有弹性填充条4；所述双绞数据线芯5包括两个数据铜导线1；所述两个数据铜导线1各自均包覆有屏蔽绝缘层2，屏蔽绝缘层外2表面包覆有石墨烯层12，一单面铝箔层3包覆于两个石墨烯层12外表面；所述石墨层12与单面铝箔层3之间的间隙内填充有弹性填充条4，所述弹性填充条4由弹性橡胶材料制作，弹性填充条4具有一定的柔韧性和弹性，当数据线缆受外力弯曲时，在一定程度上保证了数据线缆具有弯曲而不发生不可逆形变的性能，使数据线缆可以在反复弯曲的环境下使用，提高了数据线缆的环境适应性。所述三角形隔离板6由pvc塑料制得，pvc材料具有很强的抗压、抗拉性，再结合三角形结构的稳定性，三角形隔离板6不仅能有效地对三个腔体内的双绞数据线芯5进行隔离，减小线芯之间的信号干扰，而且还增强了数据线的抗压、抗拉性；同时，三角形隔离板6的三个顶角做弧形处理，既增加了顶角与护套11的接触面积，还避免了顶角过于坚硬对护套11造成破坏。

所述屏蔽绝缘层2为4-乙烯基苄氯-乙烯基磷酸二乙酯-马来酸酐共聚物通过聚吡咯的交联作用、四氯合铜酸钠和硼酸锌离子交换形成的掺杂型交联聚合物，其制备方法包括如下步骤：

1)共聚物的制备：将4-乙烯基苄氯100g、乙烯基磷酸二乙酯100g、马来酸酐100g、丙烯腈200g和偶氮二异庚腈5g溶于n,n-二甲基甲酰胺1400g中，在氦气氛围保护下进行溶液聚合，聚合反应温度为93℃，聚合时间为6.5h，反应结束之后，经过溶解、沉淀、洗涤和干燥得到共聚物；

2)交联聚合物的制备：将经步骤1)制备得到的共聚物300g溶于n-甲基吡咯烷酮1500g中，并在其中加入聚吡咯100g和碳酸钾300g，超声20min，然后在60℃下搅拌反应24h，后用水沉降，过滤，水洗至中性，在80℃下烘干备用；

3)掺杂型交联聚合物的制备：将经步骤2)制备得到的交联聚合物浸泡在60℃下的四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中72小时进行离子交换，经过洗涤干燥得到掺杂型交联聚合物；

所述四氯合铜酸钠和硼酸锌的混合水溶液中四氯合铜酸钠、硼酸锌和水的质量比为5:5:90；

所述护套11由聚氯乙烯制成；

所述双绞数据线芯5的横截面为扇形。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。