[發明專利]接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410596800.4
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104356571A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 詹清華;肖微;吳焯軍;龔若涵
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司佛山供電局;武漢大學
• 主分類號: C08L33/04
• 分類號: C08L33/04;C08L61/06;C08K9/00;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/06;C08K3/04;H01R4/66
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王園園;萬志香

技術領域

本發明涉及安全接地材料領域，特別是涉及一種接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料及其制備方法和應用。

背景技術

雷擊現象是一種較為嚴重的自然災害，輸電線路的防雷保護接地直接關系到電力系統的安全穩定性。

目前我國輸電線路接地形式大多是采用扁鋼、圓鋼等金屬和接地模塊混合使用的方式。傳統上，接地模塊中的導電填料主要由石墨、電解質等組成，將這些成分均勻混合后在與常規接地模塊填料凝固成型就成為接地模塊。這種接地模塊能起到一定的接地降阻作用，但是強度高、表面硬度大，與土壤難以接觸緊密，往往留有空隙，使得接地降阻效果大打折扣。

發明內容

基于此，本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料，由如下重量百分比的原料制備而成：

在其中一個實施例中，由如下重量百分比的原料制備而成：

在其中一個實施例中，所述化學分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉或乳化劑-op。

在其中一個實施例中，所述化學分散劑為十二烷基硫酸鈉或乳化劑-op。

在其中一個實施例中，所述樹脂膠粘劑為熱固型丙烯酸酯膠或酚醛樹脂膠。

在其中一個實施例中，所述樹脂膠粘劑為熱固型丙烯酸酯膠。

本發明還提供所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料的制備方法，包括如下步驟：

將所述碳纖維250-350℃高溫煅燒20-40min，再用濃硫酸浸泡3-5h后洗凈烘干，得到氧化后的碳纖維；

于水中加入所述化學分散劑，超聲振蕩分散后，加入所述氧化后的碳纖維，超聲振蕩分散，得分散液1；

將所述分散液1經1000～2000r/min低速離心0.1～1h后，取上層液體，得分散液2；

于所述分散液2中加入所述石墨粉，攪拌下，超聲振蕩分散，得分散液3；

于所述分散液3中加入所述樹脂膠粘劑，混合，即得所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料。

本發明還提供所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料在制作接地模塊中的應用。

本發明的原理及優點如下：

碳纖維具有許多優良性能，如軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好等。同時，碳纖維的導電性介于非金屬和金屬之間，具有良好的導電導熱性能及電磁屏蔽性。石墨的導電性則比一般非金屬礦高一百倍。

本發明所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料，將碳纖維和石墨粉以一定重量百分比復合用于制作接地模塊材料，可使制備得到的接地模塊兼具導電性和可塑性。在研究過程中發現，在碳纖維重量比一定的情況下，石墨粉在體系中所占的重量比對最終制備得到的接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料的可塑性有著較為明顯的影響，當其重量百分比過大時，最終制備得到的接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料的斷裂伸長率將明顯下降。經研究，當碳纖維的重量百分比為1％～4％時，控制石墨粉的重量百分比為5-14％，可以使制備得到的接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料兼具優良的導電性和可塑性。

此外，在本發明所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料實際制備過程中，碳纖維存在基底中難以完全分散均勻，其優良的導電性、機械性得不到充分利用。經過進一步研究之后發現，通過在配方中加入重量百分比為0.5-2.5％的化學分散劑，配合碳纖維的氧化、超聲振蕩、低速離心等方式，可解決這一問題，使碳纖維在基底中充分分散均勻，特別當所述化學分散劑為重量百分比為0.8％-1.2％的十二烷基硫酸鈉或乳化劑-op時，可以較好的發揮其優良的導電性和機械性能。

在本發明所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料的研究過程中還發現，樹脂膠粘劑作為占比較大的組分，其性能容易對石墨粉和碳纖維的分散造成影響，進而影響其導電性和機械性能的發揮。經過研究發現，本發明所述熱固型丙烯酸酯膠，可以促進石墨粉和碳纖維在樹脂膠粘劑中的分散，進一步增強本發明所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料的導電性和機械性能，同時，使本發明所述接地模塊用石墨碳纖維復合導電填料制作的接地模塊，適宜于各種土壤條件，具有耐高溫、抗高寒、不易脆斷，固化后柔韌性強、機械性能優良等特點。