一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料及其制備方法，包括內(nèi)芯和采用復(fù)合石墨線繞內(nèi)芯編織獲得的復(fù)合石墨編織外層，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得，其中：內(nèi)芯由鋅芯石墨線和銅芯石墨線構(gòu)成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復(fù)合石墨外層，第一復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞鋅纖維芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復(fù)合石墨外層，第二復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞銅纖維芯捻制獲得；復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設(shè)于兩層石墨層間的無(wú)機(jī)纖維，無(wú)機(jī)纖維外層包覆有粘合劑層。本發(fā)明接地材料具有耐腐蝕、高電導(dǎo)率和提供陰極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可有效解決電力系統(tǒng)及其他領(lǐng)域接地網(wǎng)的腐蝕問題。
【專利說(shuō)明】一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)接地材料，尤其涉及一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]輸電線路是電力系統(tǒng)的基本組成部分，頻繁的雷擊跳閘事故一直是輸電線路面臨的最主要的自然災(zāi)害故障。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，桿塔接地電阻偏大是引起線路反擊跳閘的主要原因，“防雷在于接地”，低阻值、長(zhǎng)期穩(wěn)定的輸電線路桿塔接地網(wǎng)是減少輸電線路雷擊事故、維護(hù)電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要電力裝置。
[0004]我國(guó)電力系統(tǒng)輸電線路接地網(wǎng)采通常采用扁鋼、不銹鋼、銅等金屬類接地材料，以及含電鍍金屬層的鍍鋅鋼、不銹鋼包鋼、銅包鋼金屬接地材料。除了運(yùn)輸及施工難度大、易發(fā)生偷盜現(xiàn)象外，金屬接地材料最大的瓶頸問題是接地材料的腐蝕。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鍍鋅鋼、扁鋼等接地材料腐蝕較快，一般運(yùn)行3-7年即發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。
[0005]石墨材料導(dǎo)電性能優(yōu)異，具有良好的可塑性和穩(wěn)定性，同時(shí)又是很好的耐腐蝕材料，在我國(guó)有豐富的儲(chǔ)藏量。石墨電極在冶煉、電池等工業(yè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在電力系統(tǒng)接地方面，石墨接地模塊(長(zhǎng)方體、圓柱體)已成為一種接地改造的材料。鋅具有優(yōu)良的抗大氣腐蝕性能，在常溫下表面易生成一層保護(hù)膜。因此，鋅材常用于鋼材和鋼結(jié)構(gòu)件的表面鍍層(如鍍鋅板)，廣泛用于汽車、建筑、船舶、輕工等行業(yè)。此外，鋅材由于其特殊的化學(xué)性質(zhì)，還常常被用于海上燈塔、輸油管道等高腐蝕設(shè)備的陰極保護(hù)以達(dá)到防腐的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有接地網(wǎng)主體材料金屬易腐蝕的問題，本發(fā)明提供了一種耐腐蝕、高電導(dǎo)率的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料及其制備方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，包括內(nèi)芯和采用復(fù)合石墨線繞內(nèi)芯編織獲得的復(fù)合石墨編織外層，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得，其中:
內(nèi)芯由31飛O根鋅芯石墨線和f 30根銅芯石墨線構(gòu)成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復(fù)合石墨外層，第一復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞鋅纖維芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復(fù)合石墨外層，第二復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞銅纖維芯捻制獲得；
復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨層間的無(wú)機(jī)纖維，無(wú)機(jī)纖維外層包覆有粘合劑層。
[0008]上述陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料的制備方法，包括步驟:
步驟1，對(duì)蠕蟲石墨進(jìn)行輥壓制成表面光滑平整無(wú)明顯凹陷的蠕蟲石墨紙；
步驟2，將無(wú)機(jī)纖維表面浸潤(rùn)粘合劑，并鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復(fù)合石墨紙；
步驟3，裁切復(fù)合石墨紙得到復(fù)合石墨帶；
步驟4，以鋅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得鋅芯石墨線；
步驟5，以銅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得銅芯石墨線；
步驟6，以31飛O根鋅芯石墨線和廣30根銅芯石墨線為芯，外層采用復(fù)合石墨線雙向編織，獲得陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料；所述的復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得。
[0009]步驟I米用的螺蟲石墨優(yōu)選為聞純螺蟲石墨，碳含量聞?dòng)?5%。
[0010]步驟I犾得的螺蟲石墨紙厚度優(yōu)選為0.1 1mm，過(guò)厚的螺蟲石墨紙?jiān)趽尵€時(shí)易發(fā)生復(fù)合石墨帶的斷裂。
[0011]步驟2中，粘合劑優(yōu)選為丙烯酸乙酯水溶性粘合劑。
[0012]步驟2中，無(wú)機(jī)纖維主要起“骨架”支撐作用，可以采用一種或多種無(wú)機(jī)纖維，例如，可以為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、凱芙拉纖維和陶瓷纖維中的一種或多種。
[0013]作為優(yōu)選，步驟2中無(wú)機(jī)纖維等間距鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，相鄰無(wú)機(jī)纖維間距 0.2mm。
[0014]步驟2中熱固工藝參數(shù)為:熱固溫度8(Tl20°C，熱固時(shí)間6(Tl00s。
[0015]步驟3中復(fù)合石墨帶寬度優(yōu)選為10mnT25mm。
[0016]步驟Γ5中，鋅纖維和銅纖維直徑優(yōu)選為0.5_，鋅芯石墨線和銅芯石墨線中金屬纖維芯數(shù)量不多于3。
[0017]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
1、常規(guī)接地接地網(wǎng)主體金屬材料易腐蝕銹斷，進(jìn)而導(dǎo)致接地系統(tǒng)降阻效果失效、接地電阻超標(biāo)等問題；本發(fā)明接地材料具有耐腐蝕、高電導(dǎo)率和提供陰極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可充分滿足接地網(wǎng)的降阻需求，并延緩現(xiàn)有接地網(wǎng)主體及其他被保護(hù)對(duì)象的腐蝕速率，從而有效解決電力系統(tǒng)及其他領(lǐng)域接地網(wǎng)的腐蝕問題。
[0018]2、本發(fā)明接地材料制備簡(jiǎn)單、成本低廉，適合大規(guī)模工程應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明接地材料工藝流程示意圖；
圖2是金屬纖維芯石墨線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]其中，1-金屬纖維芯；2-復(fù)合石墨外層。
具體實(shí)施例
[0021]下面將說(shuō)明本發(fā)明制服方法的具體步驟:
步驟I，對(duì)螺蟲石墨進(jìn)行棍壓制成螺蟲石墨紙。
[0022]蠕蟲石墨原材料碳含量一般應(yīng)高于85%，經(jīng)輥壓制備的蠕蟲石墨紙厚度以
0.f Imm為宜，且表面光滑平整無(wú)明顯凹陷。
[0023]步驟2，將無(wú)機(jī)骨架纖維和無(wú)機(jī)增韌纖維表面浸潤(rùn)粘合劑，并鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復(fù)合石墨紙。
[0024]本具體實(shí)施中，選用成本低廉、抗腐蝕的玻璃纖維和抗拉強(qiáng)度大的凱夫拉纖維作為無(wú)機(jī)纖維，凱夫拉纖維在起“骨架”作用的同時(shí)還具有“增韌”作用。將直徑為0.08、.2mm的玻璃纖維和凱芙拉纖維置于丙烯酸乙酯水溶性粘合劑中，使得表層均勻浸潤(rùn)后，將玻璃纖維和凱芙拉纖維等間距鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，相鄰纖維間距0.5mnTl.2mm，玻璃纖維和凱芙拉纖維數(shù)量比為10:1。
[0025]熱固工藝依據(jù)采用的粘合劑設(shè)定，本具體實(shí)施中，熱固溫度為8(Tl20°C，熱固時(shí)間約6(T100S。熱固完成后，經(jīng)兩次輥壓得到復(fù)合石墨紙。
[0026]步驟3，裁切復(fù)合石墨紙得到復(fù)合石墨帶。
[0027]將復(fù)合石墨紙裁切為寬10mnT25mm的復(fù)合石墨帶，所得復(fù)合石墨帶表面光滑平整，無(wú)纖維裸露出復(fù)合石墨帶表層。
[0028]步驟4，以鋅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得鋅芯石墨線。
[0029]以直徑0.5_的鋅纖維為芯，鋅纖維芯數(shù)量不多于3根，外層采用單條石墨帶通過(guò)單向繞線進(jìn)行捻線，得到鋅芯石墨線。
[0030]步驟5，以銅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得銅芯石墨線。
[0031]以直徑0.5_的銅纖維為芯，銅纖維芯數(shù)量不多于3根，外層采用單條石墨帶通過(guò)單向繞線進(jìn)行捻線，得到銅芯石墨線。
[0032]步驟6，以31飛O根鋅芯石墨線和廣30根銅芯石墨線為芯，外層采用復(fù)合石墨線雙向編織獲得陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料；其中復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得。
[0033]下面將提供幾組實(shí)施例以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0034]實(shí)施例1
采用的蠕蟲石墨原材料含碳量95%，玻璃纖維直徑0.15mm,玻璃纖維表層涂覆丙烯酸乙酯粘合劑，經(jīng)熱固、棍壓、裁切制備的玻璃纖維復(fù)合石墨帶寬22mm、厚0.28mm,玻璃纖維復(fù)合石墨帶表面光滑平整無(wú)纖維裸露。選擇玻璃纖維石墨帶分別對(duì)直徑0.5_的銅纖維和鋅纖維進(jìn)行繞線和捻制，得到銅芯石墨線和鋅芯石墨線。采用30根銅芯石墨線和31根鋅芯石墨線作為內(nèi)層石墨繩，玻璃纖維復(fù)合石墨線作為外層石墨繩，經(jīng)雙向編織獲得直徑約3.8mm的石墨復(fù)合接地材料。
[0035]采用四極法微電阻測(cè)量方法測(cè)試本實(shí)施例接地材料，長(zhǎng)度為Im的本實(shí)施例接地材料樣品電阻約0.5ι?Ω。
[0036]實(shí)施例2
采用的蠕蟲石墨原材料含碳量95%，玻璃纖維直徑0.15mm,玻璃纖維表層涂覆丙烯酸乙酯粘合劑，經(jīng)熱固、輥壓、裁切制備的玻璃纖維石墨帶寬度22mm，厚0.28mm,玻璃纖維復(fù)合石墨帶表面光滑平整無(wú)纖維裸露。選擇玻璃纖維石墨帶分別對(duì)直徑0.5_的銅纖維和鋅纖維進(jìn)行繞線和捻制，得到銅芯石墨線和鋅芯石墨線。采用I根銅芯石墨線和60根鋅芯石墨線作為內(nèi)層石墨繩，玻璃纖維石墨線作為外層石墨繩，經(jīng)雙向編織獲得直徑約3.8mm的石墨復(fù)合接地材料。
[0037]采用四極法微電阻測(cè)量方法測(cè)試本實(shí)施例接地材料，長(zhǎng)度為Im的本實(shí)施例接地材料樣品電阻約1.3ι?Ω。
[0038]上述實(shí)施例所述是用以具體說(shuō)明本專利，文中雖通過(guò)特定的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說(shuō)明，但不能以此限定本專利的保護(hù)范圍，熟悉此【技術(shù)領(lǐng)域】的人士可在了解本專利的精神與原則后對(duì)其進(jìn)行變更或修改而達(dá)到等效目的，而此等效變更和修改，皆應(yīng)涵蓋于權(quán)利要求范圍所界定范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于，包括: 內(nèi)芯和采用復(fù)合石墨線繞內(nèi)芯編織獲得的復(fù)合石墨編織外層，復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得，其中: 內(nèi)芯由31飛O根鋅芯石墨線和f 30根銅芯石墨線構(gòu)成，鋅芯石墨線包括鋅纖維芯和第一復(fù)合石墨外層，第一復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞鋅纖維芯捻制獲得；銅芯石墨線包括銅纖維芯和第二復(fù)合石墨外層，第二復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞銅纖維芯捻制獲得; 復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲石墨層和鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨層間的無(wú)機(jī)纖維，無(wú)機(jī)纖維外層包覆有粘合劑層。
2.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于: 所述的鋅芯石墨線中鋅纖維芯數(shù)量不多于3。
3.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于: 所述的銅芯石墨線中銅纖維芯數(shù)量不多于3。
4.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于: 所述的復(fù)合石墨帶中螺蟲石墨層厚度為0.1?1_。
5.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于: 所述的復(fù)合石墨帶中，無(wú)機(jī)纖維等間距鋪設(shè)于兩層石墨層間，相鄰無(wú)機(jī)纖維間距0.2mm。
6.如權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料，其特征在于: 所述的無(wú)機(jī)骨架纖維為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、凱芙拉纖維和陶瓷纖維中的一種或多種。
7.陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料的制備方法，其特征在于，包括步驟: 步驟I，對(duì)螺蟲石墨進(jìn)打棍壓制成螺蟲石墨紙； 步驟2，將無(wú)機(jī)纖維表面浸潤(rùn)粘合劑，并鋪設(shè)于兩層蠕蟲石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓得到復(fù)合石墨紙； 步驟3，裁切復(fù)合石墨紙得到復(fù)合石墨帶； 步驟4，以鋅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得鋅芯石墨線； 步驟5，以銅纖維為芯，外層采用復(fù)合石墨帶進(jìn)行繞線和捻制，獲得銅芯石墨線； 步驟6，以31飛O根鋅芯石墨線和廣30根銅芯石墨線為芯，外層采用復(fù)合石墨線雙向編織獲得陰極保護(hù)用石墨復(fù)合接地材料；其中復(fù)合石墨線由復(fù)合石墨帶捻制獲得。
【文檔編號(hào)】H01B5/12GK104464874SQ201410819424
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】阮江軍, 龔若涵, 葛賀飛 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)