一种矿热炉用炭素电极高导连接剂及其制备的涂层电极制造技术

本发明专利技术涉及一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其包括如下组分：新型碳纳米材料和有机溶剂；所述新型碳纳米材料和有机溶剂的质量比为1∶1000~1∶10。本发明专利技术制得的高导连接剂可降低电极接触电阻。本发明专利技术同时涉及一种利用上述高导连接剂制备的涂层电极。本发明专利技术可降低电极接触电阻、有效抵抗大电流扰动力及生产操作侧压力。

【技术实现步骤摘要】
一种矿热炉用炭素电极高导连接剂及其制备的涂层电极
本专利技术涉及一种高导连接剂
，具体涉及一种矿热炉用炭素电极高导连接剂及其制备的电极。
技术介绍
目前，碳元素系列电极主要包括炭电极和石墨电极。电极在使用过程中采用螺纹式连接方式，即使加工精度再精确也无法实现电极与电极之间的理想连接，都会存有接触电阻，严重降低了电极的使用效率。由于碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能而被人们广泛研究，特别是对于具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯更是研究的热点。如何将碳纳米材料应用到炭电极中，提高成品电极的理学性能，成为电极生产和研发过程中的新课题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可降低电极接触电阻的矿热炉用炭素电极高导连接剂和使用上述连接剂制备的涂层电极。本专利技术采用如下技术方案：一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其包括如下组分：新型碳纳米材料和有机溶剂；所述新型碳纳米材料和有机溶剂的质量比为1∶1000~1∶10。作为优选的，所述新型碳纳米材料和有机溶剂的质量比为1∶1000~1∶100。所述高导连接剂通过如下方法制备：取上述一定比例的原料，将新型碳纳米材料，加入到有机溶剂中，超声混合1~2h。进一步的，所述新型碳纳米材料为以碳原子为主要骨架，具有大比表面积、高电导率的纳米级材料。进一步的，所述新型碳纳米材料为碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯。进一步的，所述碳纳米管为管径在6nm以下的多层碳纳米管。进一步的，所述石墨烯为具有10~20层结构的石墨烯。进一步的，所述碳纳米纤维为空心或实心的高导电性的纳米级碳纤维。进一步的，所述有机溶剂为无水乙醇、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮或正丁醇。一种利用上述高导连接剂制备的涂层电极，电极本体上均匀涂覆有所述高导连接剂。上述涂层电极的制备方法为：（a）取上述一定比例新型碳纳米材料和有机溶剂，将新型碳纳米材料加入到有机溶剂中，超声混合1~2h，得到高导连接剂。（b）在涂层电极本体上的电极接触部位均匀涂覆步骤（a）得到的高导连接剂，待有机溶剂挥发后即得涂层电极。所述涂层电极本体为普通石墨电极、高功率石墨电极、超高功率石墨电极、普通炭电极、高功率炭电极或超高功率炭电极。碳纳米管作为一维纳米材料，可看作是石墨烯片层卷曲而成，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米纤维是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米炭材料，它的直径一般在10nm至500nm，长度分布在0.5m~100m，是介于纳米碳管和普通碳纤维之间的准一维碳材料，具有较高的结晶取向度、较好的导电和导热性能。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达200000cm2•(V•s)-1，赋予了石墨烯良好的导电性。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的高导连接剂，利用高导电性碳纳米材料分散在有机溶剂中，制备成碳纳米材料浆料，在电极接触部位进行涂覆，形成搭桥网络，大大降低涂层电极的接触电阻，有效抵抗大电流扰动力及生产操作侧压力，大幅度降低电极断裂风险。应用本专利技术的高导连接剂制备的电极，利用新型碳纳米材料高离子迁移率的特性，在电极接触表面涂覆一层新型碳纳米材料浆料，达到理想连接，降低电极接触电阻，提高成品电极的使用性能。附图说明图1为不同新型碳纳米材料和有机溶剂比例条件下电极的电阻率曲线。具体实施方式下面结合图1和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本专利技术保护的范围。下述实施例1~8中所使用的电极规格相同。实施例1（1）碳纳米材料浆料：取0.1g的碳纳米管，加入到100g无水乙醇中，超声混合1h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例2（1）碳纳米材料浆料：取0.1g的碳纳米管，加入到50g无水乙醇中，超声混合1h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例3（1）碳纳米材料浆料：取0.1g的碳纳米管，加入到10g无水乙醇中，超声混合1h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例4（1）碳纳米材料浆料：取1g的碳纳米管，加入到10g无水乙醇中，超声混合1h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例5（1）碳纳米材料浆料：取0.1g的石墨烯，加入到100g丙酮中，超声混合1h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例6（1）碳纳米材料浆料：取1g的石墨烯，加入到100g的N,N-二甲基甲酰胺中，超声混合1.5h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例7（1）碳纳米材料浆料：取0.1g的碳纳米纤维，加入到100g的N-甲基吡咯烷酮中，超声混合2h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。实施例8（1）碳纳米材料浆料：取1g的碳纳米纤维，加入到100g的正丁醇中，超声混合1h；（2）把碳纳米材料浆料均匀涂覆在石墨电极的电极接触部位，晾之，待溶剂挥发后测接触电阻率。对比例1直接取同实施例1等规格的电极小样测接触电阻率。效果例1实施例1~4以及对比例1所得产品指标见表1。表1由表1中的数据可知，高导连接剂涂覆下的涂层电极其接触电阻明显降低，并随着碳纳米管添加量的增加，电极的接触电阻越来越小，当达到一定值后将不再增加，可能达到了碳纳米管导电性的饱和点，可以得出，该高导连接剂能大大降低电极间的使用电阻，提高电极的使用理化性能。从图1中同样可以看出电阻率降低的这一规律，当碳纳米管∶无水乙醇比例在1∶1000~1∶100区间时，电阻率的降低更为明显。效果例2实施例1~8以及对比例1所得产品指标见表2。表2从表2中的数据对比可以看出，三种新型碳纳米材料制备的连接剂对降低炭素电极接触电阻都有效果，且在等比例条件下，可以看出，石墨烯的效果更佳，碳纳米纤维的效果较碳纳米管次之，并且都随着添加量的增加而增加，可以得出，该类型的高导连接剂能大大降低电极间的使用电阻，提高电极的使用理化性能。上述各实施例和对比例选用石墨电极作为涂层电极本体，同样的，选用炭电极也可得出上述结论。根据上述的实施例对本专利技术作了详细描述。需说明的是，以上的实施例仅为了举例说明专利技术而已。在不偏离本专利技术的精神和实质的前提下，本领域技术人员可以设计出本专利技术的多种替换方案和改进方案，其均应被理解为在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其特征在于，其包括如下组分：新型碳纳米材料和有机溶剂；所述新型碳纳米材料和有机溶剂的质量比为1∶1000~1∶10。

【技术特征摘要】
1.一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其特征在于，其包括如下组分：新型碳纳米材料和有机溶剂；所述新型碳纳米材料和有机溶剂的质量比为1∶1000~1∶10。2.根据权利要求1所述的一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其特征在于，所述新型碳纳米材料为以碳原子为主要骨架，具有大比表面积、高电导率的纳米级材料。3.根据权利要求2所述的一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其特征在于，所述新型碳纳米材料为碳纳米管、碳纳米纤维或石墨烯。4.根据权利要求3所述的一种矿热炉用炭素电极高导连接剂，其特征在于，所述碳纳米管为管径在6nm以下的多层碳纳米管。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金铎，杨海春，陶国新，李童，姜艳华，
申请(专利权)人：河北顺天电极有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13