本发明涉及电缆导体材料技术领域，具体涉及一种弹性体阻燃碳纤维芯电缆。
背景技术：
目前，随着电力需求的不断增长，电缆作为电能传输的载体其需求量越来越大，对于电缆本身的要求也随之提高。传统的电缆导线多是采用钢芯铝绞线或钢芯铝合金导线，铝导体输送电，钢芯承载传递的负荷。钢芯铝绞线存在如下缺陷：一强度低；二导电率低，载流量小，导线运行中存在钢丝材料引起的磁损和热效应，运行温度高；三线膨胀系数大；四重量重；五不耐腐蚀、重量大；六不耐腐蚀，通过线铝线与镀锌钢线之间存在电化腐蚀的问题，同时现有技术中的电缆护套料的阻燃性能无法满足实际使用时的需求；
碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。碳纤维由于具有较高的耐热性和强度，因而以含有碳纤维和碳质基体的碳纤维增强碳复合材料的形式用于需要耐热性、化学稳定性以及强度的各种领域中。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维复合芯电缆是传统钢芯铝绞电缆的更新换代产品。这种新型电缆具有一系列优异性能，是电缆的高端产品。此类电缆在电网中已得到实际应用；随着电线电缆工业的发展，人们对线缆产品提出了更高更严格的性能要求。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明提供一种弹性体阻燃碳纤维芯电缆及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种弹性体阻燃碳纤维芯电缆，包括碳纤维复合芯和包裹碳纤维复合芯的金属导电层和最外层的弹性阻燃外套，碳纤维复合芯外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯包括碳纤维芯和包围着碳纤维芯的护套，该护套的外表面与上述金属导电层内壁通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯由以下原料按重量份制得：碳纤维40-70份、聚苯硫醚纳米纤维10-25份和粘结剂2-4复合而成。
所述金属导电层为铝或铜材料制成。
所述粘结剂由改性环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、防老化剂组成。
所述碳纤维为短切碳纤维。
所述聚苯硫醚纳米纤维的直径为100-500nm。
弹性体阻燃碳纤维芯电缆的制备方法，包括以下步骤：
s1、将碳纤维放在放纱架上分纱，确保每股纤维保持固定张力，纤维根数为10-17根；
s2、在碳纤维上喷涂溶剂，再采用真空孔注胶机进行改性环氧树脂注胶；
s3、将经过注胶的碳纤维通过预成型模进行预成型；
s4、将预成型后的碳纤维、聚苯硫醚纳米纤维和粘结剂一起进入固化模固化，得到固化的复合碳纤维线；
s5、将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和金属导电层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；
s6、将碳纤维复合芯线材收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将金属导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线，即可。
步骤s4所述固化采用两段固化，每段的固化模具长度为280-360mm，一段加热温度为100-130℃，二段加热温度为180-200℃。
本发明提供一种弹性体阻燃碳纤维芯电缆及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
本发明弹性体阻燃碳纤维芯电缆导电率高、载流量大、抗拉强度高、弛度小、重量轻，普通钢丝的拉伸强度为1200-1400mpa，而弹性体阻燃碳纤维芯电缆强度是前者的近两倍，抗弯曲强度大，承受弯曲应力时不易破裂；同时将碳纤维复合芯与金属导电层挤压成整体，避免了现有铝导体层采用缠绕的方式包覆在线芯外，铝导体层内壁与线芯的外之间会产生缝隙，可以随意从铝导体层中拉出的问题；在铝导体层会发生膨胀或收缩过程中，通过碳纤维芯棒的牵制，金属导电层不会向两端产生膨胀或收缩，因而金属导电层的长度并不会变化，最多金属导电层的外径会产生变化，而外径的变化不会促使产生弧垂，以及金属导电层不会产生拉动和推动支承塔的力，保证输导线使用的安全性，本发明的电缆护套料具有优异的阻燃性能，硬度高，韧性好，有效提高了本发明的电缆的综合性能。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例弹性体阻燃碳纤维芯电缆，包括碳纤维复合芯和包裹碳纤维复合芯的金属导电层和最外层的弹性阻燃外套，碳纤维复合芯外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯包括碳纤维芯和包围着碳纤维芯的护套，该护套的外表面与上述金属导电层内壁通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯由以下原料按重量份制得：碳纤维60份、聚苯硫醚纳米纤维20份和粘结剂3复合而成，所述金属导电层为铝或铜材料制成，所述粘结剂由改性环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、防老化剂组成，所述碳纤维为短切碳纤维，所述聚苯硫醚纳米纤维的直径为100-500nm。
弹性体阻燃碳纤维芯电缆的制备方法，包括以下步骤：
s1、将碳纤维放在放纱架上分纱，确保每股纤维保持固定张力，纤维根数为10-17根；
s2、在碳纤维上喷涂溶剂，再采用真空孔注胶机进行改性环氧树脂注胶；
s3、将经过注胶的碳纤维通过预成型模进行预成型；
s4、将预成型后的碳纤维、聚苯硫醚纳米纤维和粘结剂一起进入固化模固化，得到固化的复合碳纤维线；步骤s4所述固化采用两段固化，每段的固化模具长度为280-360mm，一段加热温度为100-130℃，二段加热温度为180-200℃。
s5、将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和金属导电层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；
s6、将碳纤维复合芯线材收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将金属导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线，即可。
实施例2：
本实施例弹性体阻燃碳纤维芯电缆，包括碳纤维复合芯和包裹碳纤维复合芯的金属导电层和最外层的弹性阻燃外套，碳纤维复合芯外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯包括碳纤维芯和包围着碳纤维芯的护套，该护套的外表面与上述金属导电层内壁通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯由以下原料按重量份制得：碳纤维40份、聚苯硫醚纳米纤维10份和粘结剂2复合而成，所述金属导电层为铝或铜材料制成，所述粘结剂由改性环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、防老化剂组成，所述碳纤维为短切碳纤维，所述聚苯硫醚纳米纤维的直径为100-500nm。
弹性体阻燃碳纤维芯电缆的制备方法，包括以下步骤：
s1、将碳纤维放在放纱架上分纱，确保每股纤维保持固定张力，纤维根数为10-17根；
s2、在碳纤维上喷涂溶剂，再采用真空孔注胶机进行改性环氧树脂注胶；
s3、将经过注胶的碳纤维通过预成型模进行预成型；
s4、将预成型后的碳纤维、聚苯硫醚纳米纤维和粘结剂一起进入固化模固化，得到固化的复合碳纤维线；步骤s4所述固化采用两段固化，每段的固化模具长度为280-360mm，一段加热温度为100-130℃，二段加热温度为180-200℃。
s5、将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和金属导电层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；
s6、将碳纤维复合芯线材收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将金属导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线，即可。
实施例3：
本实施例弹性体阻燃碳纤维芯电缆，包括碳纤维复合芯和包裹碳纤维复合芯的金属导电层和最外层的弹性阻燃外套，碳纤维复合芯外表面与金属导电层内表面通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯包括碳纤维芯和包围着碳纤维芯的护套，该护套的外表面与上述金属导电层内壁通过挤压形成一体；所述碳纤维复合芯由以下原料按重量份制得：碳纤维70份、聚苯硫醚纳米纤维25份和粘结剂4复合而成，所述金属导电层为铝或铜材料制成，所述粘结剂由改性环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、防老化剂组成，所述碳纤维为短切碳纤维，所述聚苯硫醚纳米纤维的直径为100-500nm。
弹性体阻燃碳纤维芯电缆的制备方法，包括以下步骤：
s1、将碳纤维放在放纱架上分纱，确保每股纤维保持固定张力，纤维根数为10-17根；
s2、在碳纤维上喷涂溶剂，再采用真空孔注胶机进行改性环氧树脂注胶；
s3、将经过注胶的碳纤维通过预成型模进行预成型；
s4、将预成型后的碳纤维、聚苯硫醚纳米纤维和粘结剂一起进入固化模固化，得到固化的复合碳纤维线；步骤s4所述固化采用两段固化，每段的固化模具长度为280-360mm，一段加热温度为100-130℃，二段加热温度为180-200℃。
s5、将多股固化的复合碳纤维线经过旋转缠绕机缠绕，再经旋转缠绕机将多股碳纤维复合线和金属导电层斜向拧合成一体，得到碳纤维复合芯线材；
s6、将碳纤维复合芯线材收卷到收卷盘上，安装到电缆绞线支架上，引入电缆绞线机上，同时将金属导体引入绞线机，按通用电缆绞线机通常的加工方法进行绞线加工，制成碳纤维复合材料芯导线，即可。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。