[發(fā)明專利]一種羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910073336.3
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN109851385B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳廣寧;陳琦琛;高國強(qiáng);涂川俊;魏文賦;楊澤鋒;李響;左浩梓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/83
• 分類號(hào): C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李亞男

本發(fā)明公開了一種羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板及其制備方法，屬于受電弓滑板制備技術(shù)領(lǐng)域。其包括：按質(zhì)量份計(jì)，瀝青焦25～60份、石油焦15～35份、改質(zhì)煤瀝青15～40份、人造石墨粉8～20份和羥基功能化碳納米管3～8份。本發(fā)明的制備方法是將羥基功能化碳納米管超聲分散后與改質(zhì)煤瀝青混捏、熔融、冷卻后破碎磨粉，將得到的粉料與瀝青焦、石油焦和人工石墨粉混捏、軋片、研磨后再進(jìn)行混捏成型和焙燒，得到羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板。本發(fā)明的羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板導(dǎo)熱、導(dǎo)電、抗折強(qiáng)度性能好、電阻率低且耐熱性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及受電弓滑板制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板及其制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今，受電弓滑板是高速列車獲取能量的重要部件，其性能的好壞直接關(guān)系到高速列車的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。隨著列車運(yùn)載量和運(yùn)行速度的不斷提升，電能傳輸功率相應(yīng)提高，導(dǎo)致弓網(wǎng)系統(tǒng)之間的沖擊振動(dòng)更為劇烈，因此，人們對(duì)受電弓滑板的性能要求也越來越高。

目前，在鐵路行業(yè)常使用樹脂基受電弓滑板作為受電弓滑板材料，但隨著電能傳輸功率不斷提高，樹脂基受電弓滑板大多是采用能能環(huán)氧樹脂等樹脂作為原材料，由于樹脂性質(zhì)的原因?qū)е聵渲茈姽逡呀?jīng)不能滿足更高的鐵路運(yùn)行需求。與樹脂基受電弓滑板不同的是瀝青基受電弓滑板其致密度高，導(dǎo)熱迅速，能夠傳輸更高功率的電能，受到了鐵路行業(yè)的廣泛關(guān)注，但由于瀝青流動(dòng)態(tài)粘度較大，不易與骨料相結(jié)合，因此，如何增強(qiáng)瀝青與骨料相的結(jié)合成為一個(gè)重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種一種羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板及其制備方法，以解決現(xiàn)有在瀝青基受電弓滑板制備中瀝青與骨料相結(jié)合差的的問題，并且在增強(qiáng)瀝青與骨料相的結(jié)合程度的同時(shí)提高受電弓滑板導(dǎo)熱導(dǎo)電抗折強(qiáng)度性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

一種羥基功能化碳納米管增強(qiáng)受電弓滑板，其包括：按質(zhì)量份計(jì)，瀝青焦25～60份、石油焦15～35份、改質(zhì)煤瀝青15～40份、人造石墨粉8～20份和羥基功能化碳納米管3～8份。

本發(fā)明利用羥基功能化碳納米管具有的較高的抗折、抗彎、抗拉強(qiáng)度和較好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能作為受電弓滑板的增強(qiáng)相以此來提高受電弓滑板導(dǎo)熱導(dǎo)電抗折強(qiáng)度性能，并且經(jīng)羥基功能化后的碳納米管自身不易發(fā)生團(tuán)聚，能與骨料更好的結(jié)合。此外，由于碳納米管的中空管狀結(jié)構(gòu)，能為載流子輸運(yùn)提供了更高效的傳輸通道，從而降低了受電弓滑板的電阻率，從而進(jìn)一步提高了受電弓滑板的電荷輸運(yùn)效率，增強(qiáng)了其電氣性能。

在燒結(jié)過程中，改質(zhì)煤瀝青會(huì)生成少量活潑的氫原子和碳?xì)浠衔锏淖杂苫@些氫原子或自由基通過化學(xué)作用重新組合形成低分子烴類氣體，隨著能量和作用時(shí)間的增加，這些烴類氣體則會(huì)形成碳?xì)渚酆衔锘虍愘|(zhì)碳粒等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致受電弓滑板出現(xiàn)原始裂紋，嚴(yán)重影響受電弓滑板的性能。而本發(fā)明采用的碳納米管為多壁型管狀碳納米級(jí)晶體，其表面具有吸附性的大π鍵結(jié)構(gòu)，能夠吸附改質(zhì)煤瀝青在熱分解過程中產(chǎn)生的自由基，有效的減少了自由基與氫原子產(chǎn)物的生成，從而有效避免了因其造成的微裂紋擴(kuò)展、介電損耗加劇等連鎖反應(yīng)，并且提高了受電弓滑板的耐熱性能，進(jìn)而降低了受電弓滑板的機(jī)械、電氣損耗。此外，在燒結(jié)過程中碳納米管上的羥基官能團(tuán)易發(fā)生斷裂，斷裂的羥基與煤瀝青和骨料石墨表面形成新的官能團(tuán)，由于其化學(xué)鍵力要比單純的范德華力作用效果更強(qiáng)，從而增強(qiáng)了新型受電弓滑板的機(jī)械強(qiáng)度。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述受電弓滑板包括：按質(zhì)量份計(jì)，瀝青焦35～50份、石油焦20～30份、改質(zhì)煤瀝青20～35份、人造石墨粉10～15份和羥基功能化碳納米管4～7份。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述受電弓滑板包括：按質(zhì)量份計(jì)，瀝青焦45份、石油焦25份、改質(zhì)煤瀝青30份、人造石墨粉13份和羥基功能化碳納米管5份。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，上述羥基功能化碳納米管為羥基功能化多壁碳納米管。