一种金属纤维芯低阻石墨线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属纤维芯低阻石墨线及其制备方法，包括金属纤维芯和包裹于金属纤维芯外侧的复合石墨外层，其中，复合石墨外层采用复合石墨带绕金属纤维芯进行捻制或编织获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨带间的无机纤维构成，无机纤维外侧包覆有粘合剂层。本发明专利技术石墨线电阻率可显著降低，导电性明显提高，有利于制备导电性良好的石墨复合接地材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力系统接地材料，尤其涉及。
技术介绍
输电线路是电力系统的基本组成部分，频繁的雷击跳闸事故一直是输电线路面临的最主要自然灾害故障。实际运行经验表明，杆塔接地电阻偏大是引起线路反击跳闸的主要原因，“防雷在于接地”，低阻值、长期稳定的输电线路杆塔接地网是减少输电线路雷击事故、维护电力设备安全稳定运行的重要电力装置。 我国电力系统输电线路接地网通常采用扁钢、不锈钢、铜等金属类接地材料，以及含电镀金属层的镀锌钢、不锈钢包钢、铜包钢金属接地材料。除了运输及施工难度大、易发生偷盗现象外，金属接地材料最大的瓶颈问题是接地材料的腐蚀。实际运行经验表明，镀锌钢、扁钢等接地材料腐蚀较快，一般运行3-7年即发生严重腐蚀。铜的耐腐蚀能力是钢的3?4倍，过高的材料成本是限制其在输电线路杆塔接地网应用的主要原因。 针对金属材料输电线路杆塔接地网的腐蚀问题，一些非金属接地材料应运而生。如专利号ZL201320654859.5的《新型石墨复合接地材料》，提出了一种石墨复合接地材料，可有效避免金属接地材料的腐蚀等问题。石墨作为一种良导体，其导电特性满足一般接地特性的要求，但是，对于距离较长的接地网，接地材料自身电阻率直接影响接地网的有效接地长度。因此，尽可能降低石墨复合接地材料的电阻率是降低接地网接地电阻、延长其有效接地长度的有效措施。 另外，经实际试验，上述石墨复合接地材料的制备中，当采用辊压方式将金属纤维置于石墨纸中，由于石墨纸厚度较小，金属纤维容易裸露出石墨纸表面，破坏石墨带完整性。此外，与玻璃纤维或其他纤维不同的是，金属纤维极易卷曲，使得采用辊压方式将直径较大的金属纤维复合在石墨纸中存在一定困难。
技术实现思路
针对现有石墨复合接地材料中石墨线电阻率较闻的缺点，本专利技术提供了。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案:一种金属纤维芯低阻石墨线，包括金属纤维芯和包裹于金属纤维芯外侧的复合石墨外层，其中，复合石墨外层采用复合石墨带绕金属纤维芯进行捻制或编织获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨带间的无机纤维构成，无机纤维外侧包覆有粘合剂层。 上述金属纤维芯为不多于3根的金属纤维。 上述粘合剂可为热固性高分子胶或导电胶，其中，热固性高分子胶可以为丙烯酸树脂胶、聚氨酯/PU胶、氨基树脂胶、酚醛树脂胶、环氧树脂胶、呋喃树脂胶、间笨二酚-甲醛树脂胶、二甲笨-甲醛树脂胶、不饱和聚酯胶、复合型树脂胶、聚酰亚胺胶或脲醛树脂胶等。 上述无机纤维可为玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、凯芙拉纤维或陶瓷纤维。 上述金属纤维可为铜纤维、不锈钢纤维或镍纤维。 上述金属纤维芯低阻石墨线的制备方法，包括步骤:步骤I，对螺虫石墨进打棍压制成螺虫石墨纸；步骤2，将无机纤维表面浸润粘合剂，并敷设于两层蠕虫石墨纸间，经热固、辊压得到复合石墨纸；步骤3，裁切复合石墨纸得到复合石墨带；步骤4，以金属纤维为芯，采用复合石墨带绕金属纤维芯进行捻制或编织，得到金属纤维芯低阻石墨线。 作为优选，螺虫石墨纸厚度为0.1?1mm。 作为优选，无机纤维直径为0.08^0.2mm。 作为优选，无机纤维等间隔敷设于两层蠕虫石墨纸间，无机纤维间隔0.5^1.2mm。 作为优选,复合石墨带宽度为10mnT25mm。 作为优选，金属纤维芯包括不多于3根的金属纤维。 上述金属纤维直径lmnTlOmm。 步骤4中，在金属纤维芯外层采用单条复合石墨带通过单向绕线进行捻制获得复合石墨外层，或者，在金属纤维芯外层采用两条复合石墨带进行反向绞线编织获得复合石墨外层。 和现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果:1、本专利技术石墨线电阻率显著降低，和现有石墨复合接地材料中石墨线相比，本专利技术石墨线电阻率可降低一个数量级以上，导电性明显提高，有利于制备导电性良好的石墨复合接地材料。 2、制备简单，当使用较大直径金属纤维时，也不存在金属纤维裸露出石墨带表面的问题。 【附图说明】 图1是粘合剂涂覆无机纤维不意图；图2是双向绞线式金属纤维芯石墨线示意图；图3是单向捻线式金属纤维芯石墨线示意图；其中，1-无机纤维；2_粘合剂层；3_金属纤维芯；4_复合石墨带内设的无机纤维；5、6-复合石墨带；7_双向绞线式金属纤维芯石墨线；8_单向捻线式金属纤维芯石墨线。 【具体实施方式】 具体实施中，主要制备原料包括碳含量高于85%的高纯蠕虫石墨、丙烯酸乙酯水溶性粘合剂、玻璃纤维和金属纤维，金属纤维可以为铜纤维、不锈钢纤维、镍纤维等低电阻率金属纤维。 对蠕虫石墨进行滚压制成表面光滑平整无明显凹陷的蠕虫石墨纸，蠕虫石墨纸厚度以0.f Imm为宜。采用抗腐蚀、成本低的无机纤维如玻璃纤维作为复合石墨带的“骨架纤维”。 复合石墨带制备方法如下:选用直径0.08、.2mm的玻璃纤维，采用丙烯酸乙酯水溶性粘合剂将玻璃纤维表层均匀浸润，并等间距敷设于上下两层蠕虫石墨纸间，玻璃纤维间隔0.5mnTl.2mm ;于8(Tl2(TC温度保持6(Tl00s进行热固处理，同时经两次以上辊压得到复合石墨纸。裁切复合石墨纸得到宽度10mnT25mm的复合石墨带，所得复合石墨带表面光滑平整，无纤维裸露出石墨带表层。 选用抗腐蚀良好的金属纤维，如铜纤维、不锈钢纤维等，金属纤维直径可以选择ImnTlOmm,数量以3根以下为宜。以单根或多根金属纤维为芯，外层采用单条复合石墨带通过单向绕线进行捻制获得复合石墨外层。另外，也可以选择2条复合石墨带，在金属纤维芯外层经反向绞线编织，得到直径更大的金属纤维芯石墨线。制备的金属纤维芯石墨线直径一般为1.8?4_。 本专利技术提供的低电阻率石墨线的几种具体实施例如下:实施例1原材料包括含碳量约95%的蠕虫石墨、直径0.15mm的玻璃纤维、丙烯酸乙酯水溶性粘合剂和直径1.5mm的铜纤维。采用辊压方式制备蠕虫石墨纸；见图1，采用丙烯酸乙酯水溶性粘合剂将玻璃纤维表层均匀浸润，将玻璃纤维等间距敷设于两层蠕虫石墨纸间，经热固、棍压、裁切，得到宽度22_、厚度0.28mm的复合石墨带,复合石墨带表面光滑平整无纤维裸露。 见图2，选择2条复合石墨带(5，6)，I条铜纤维(3)，利用绞线装置制备双向绞线式金属纤维芯石墨线(7)，其直径约3.8_。采用四极法微电阻测量本实施例双向绞线式金属纤维芯石墨线电阻，长度为Im的双向绞线式金属纤维芯石墨线电阻约0.14Ω，而长度为Im的不含金属纤维的复合石墨线电阻约4.5 Ω。 实施例2原材料包括含碳量约95%的蠕虫石墨、直径0.15mm的玻璃纤维、丙烯酸乙酯水溶性粘合剂和直径1_的铜纤维。采用辊压方式制备蠕虫石墨纸；见图1，采用丙烯酸乙酯水溶性粘合剂将玻璃纤维表层均匀浸润，将玻璃纤维等间距敷设于两层蠕虫石墨纸间，经过热固、棍压、裁切，得到宽度22_、厚度0.28mm的复合石墨带,复合石墨带表面光滑平整无纤维裸露。 见图3，选择I条复合石墨带(9)，I条铜纤维(3)，利用捻线装置制备单向捻线式金属纤维芯石墨线(8)，其直径约2.2_。采用四极法微电阻测量本实施例单向捻线式金属纤维芯石墨线电阻，长度为Im的单向捻线式金属纤维芯低阻石墨线电阻约0.23Ω，而长度为Im的不含金属纤维的复合石墨线电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属纤维芯低阻石墨线，其特征在于：包括金属纤维芯和包裹于金属纤维芯外侧的复合石墨外层，其中，复合石墨外层采用复合石墨带绕金属纤维芯进行捻制或编织获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨带间的无机纤维构成，无机纤维外侧包覆有粘合剂层。

【技术特征摘要】
1.一种金属纤维芯低阻石墨线，其特征在于: 包括金属纤维芯和包裹于金属纤维芯外侧的复合石墨外层，其中，复合石墨外层采用复合石墨带绕金属纤维芯进行捻制或编织获得，复合石墨带包括两层蠕虫石墨层和敷设于两层石墨带间的无机纤维构成，无机纤维外侧包覆有粘合剂层。2.如权利要求1所述的金属纤维芯低阻石墨线，其特征在于: 所述的金属纤维芯为不多于3根的金属纤维。3.权利要求1所述的金属纤维芯低阻石墨线的制备方法，其特征在于，包括步骤: 步骤I，对螺虫石墨进打棍压制成螺虫石墨纸； 步骤2，将无机纤维表面浸润粘合剂，并敷设于两层蠕虫石墨纸间，经热固、辊压得到复合石墨纸； 步骤3，裁切复合石墨纸得到复合石墨带； 步骤4，以金属纤维为芯，采用复合石墨带绕金属纤维芯进行捻制或编织，得到金属纤维芯低阻石墨线。4.如权利要求3所述的金属纤维芯低阻石墨线的制备方法，其特征在于:所述的蠕虫石墨纸厚度为0.1?1mm。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮江军，龚若涵，胡元潮，文武，周军，刘振武，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42