一种改性复合石墨线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种改性复合石墨线及其制备方法，其石墨线包括上层蠕虫石墨纸⑴、纤维层、下层蠕虫石墨纸⑵从上至下依次设置，所述纤维层为平行等距设置的玻璃纤维⑶和凯夫拉纤维⑷，玻璃纤维⑶和凯夫拉纤维⑷外表面浸润有碳纳米管导电胶；所述玻璃纤维⑶与凯夫拉纤维⑷的数量比例为3:1至5:1。其优点是：以石墨为主体，辅以碳纳米管有效改性，具有高电导率；以凯夫拉纤维为核心，辅以碳纳米管改性，具有优良的抗拉性能和柔韧性；由于石墨线柔性的物理特点，可以保证与土壤的良好接触，增强降阻效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于制备石墨复合接地材料的改性复合石墨线及其制备方法，主要用于发、变电站、输电线路、铁路牵引站、通信杆塔、厂矿、高层建筑等领域的防雷接地工程。
技术介绍
电力系统现行接地材料主要为金属接地材料，尤其以钢、镀锌钢、不锈钢、铜、铜包钢等金属为主。这些金属接地材料在实际使用中存在以下不足:(1)耐腐蚀性差。一般来看，钢或者镀锌钢7-8年基本已经腐蚀掉近一半，铜和铜包钢接地材料腐蚀性优于钢，但其材料成本太贵，因此实际使用率不高；(2)运输及施工困难；由于钢或铜金属接地材料比重大，一般长度较长不便运输，加之不便弯曲，难以根据地形选择施工方式；(3)与土壤结合度不高；土壤作为胶体，与金属接地体之间易形成缝隙，一方面加大了二者之间的接触电阻，另一方面，形成的氧浓差原电池也加速了金属接地体的腐蚀速度；(4)偷盗及人为破坏问题严重；由于铜、钢等金属材料的二次利用价值高，因此接地体遭受人为盗窃、破坏的事故层出不穷，给电力系统带来严重隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供，生产制备力学性能及导电性能均有所提高的改性复合石墨线。 一种改性复合石墨线，包括上层蠕虫石墨纸1、纤维层、下层蠕虫石墨纸2从上至下依次设置，所述纤维层为平行等距设置的玻璃纤维3和凯夫拉纤维4，玻璃纤维3和凯夫拉纤维4外表面浸润有碳纳米管导电胶；所述玻璃纤维3与凯夫拉纤维4的数量比例为3:1至 5:1。 所述碳纳米管导电胶为多壁碳纳米管与丙烯酸脂的超声混合液，其中碳纳米管在混合液中所占质量百分比为1.3-2.6%。 所述改性复合石墨线的制备方法，包含如下步骤:1、准备蠕虫石墨纸:选择含碳量85%以上的蠕虫石墨，经过两次以上的辊压成型制成；2、准备碳纳米管导电胶:采用化学分散剂与超声波振荡法将碳纳米管均匀分散于水中，制备碳纳米管分散液，然后采用搅拌法将碳纳米管分散液与水溶性粘合剂按一定比例混合，得到碳纳米管导电胶；3、将表面浸润碳纳米管导电胶的玻璃纤维与凯夫拉纤维等间距敷设在下层蠕虫石墨纸上，之后覆盖上层石墨纸同时进行热固与辊压，得到复合石墨纸；4、裁切复合石墨纸，得到复合石墨带；5、选择1-2条复合石墨带，在捻线机上经过单向捻制得到改性复合石墨线。 根据石墨线的直径要求,螺虫石墨纸厚度为0.1 mm -1.2 mm。 本专利技术改性复合石墨线及其制备方法的优点是:以石墨为主体，辅以碳纳米管有效改性，具有高电导率；以凯夫拉纤维为核心，辅以碳纳米管改性，具有优良的抗拉性能和柔韧性；由于石墨线柔性的物理特点，可以保证与土壤的良好接触，增强降阻效果。 【附图说明】 图1为复合石墨带的结构示意图。 图2为本专利技术的整体结构示意图。 图中，I为上层蠕虫石墨纸；2为下层蠕虫石墨纸；3为玻璃纤维；4为凯夫拉纤维；5为改性复合石墨线。 【具体实施方式】 下面结合附图，对本专利技术进行进一步说明，如图1、图2所示。 实施例一蠕虫石墨含碳量约为92.5%，辊压成型的单层蠕虫石墨纸厚度为0.15_。制备复合石墨带的宽度为22mm，其中玻璃纤维9根，凯夫拉纤维3根。导电胶采用多壁碳纳米管与丙烯酸脂超声混合液，混合液中碳纳米管的质量百分数约1.5%。辊压复合石墨带时选择热固温度约为95°C，热固时间约45s。制备成型的复合石墨带厚度约为0.28mm，表面光滑平整。选择一根复合石墨带进行单向捻制，得到的改性复合石墨线的直径约为2.2_。经实际测量，长度为Im的改性复合石墨线样品其电阻约为3.2Ω，其最大抗拉强度为63.5N。 实施例二蠕虫石墨含碳量约为95%，单层蠕虫石墨纸厚度为0.12_。制备复合石墨带的宽度为16mm，其中玻璃纤维7根，凯夫拉纤维2根。导电胶仍采用多壁碳纳米管与丙烯酸脂超声混合液，混合液中碳纳米管的质量百分数约2.3%。辊压复合石墨带时选择热固温度约为95°C，热固时间约45s。制备成型的复合石墨带厚度约为0.22_。将复合石墨带进行单向捻制成的改性复合石墨线直径约为2.2_。选择长度为Im的改性复合石墨线样品，伸直后用四极法进行测量，其直流电阻约为3.8 Ω，其最大抗拉强度为45.SN。 实施例三蠕虫石墨的含碳量约为95%，单层蠕虫石墨纸厚度为0.12mm。制备复合石墨带的宽度为22mm，其中玻璃纤维10根，凯夫拉纤维2根。导电胶仍采用多壁碳纳米管与丙烯酸脂超声混合液，混合液中碳纳米管的质量百分数约1.5%。辊压复合石墨带时选择热固温度约为95°C，热固时间约45s。复合石墨带厚度约为0.28mm。将2根复合石墨带重叠后再进行单向抢制成的改性复合石墨线直径约为3.2_。选择长度为Im的改性复合石墨线样品,伸直后用四极法进行测量，其直流电阻约为2.9 Ω，其最大抗拉强度为97.2N。 以上实施例表明，采用本专利技术制成的改性复合石墨线其导电和力学性能良好，为进一步制备石墨复合接地材料提供条件。 上述实施例所述是用以具体说明本申请，文中虽通过特定的术语进行说明，但不能以此限定本申请的保护范围，熟悉此
的人士可在了解本申请的精神与原则后对其进行变更或修改而达到等效目的，而此等效变更和修改，皆应涵盖于权利要求范围所界定范畴内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性复合石墨线，包括上层蠕虫石墨纸⑴、纤维层、下层蠕虫石墨纸⑵从上至下依次设置，其特征在于：所述纤维层为平行等距设置的玻璃纤维⑶和凯夫拉纤维⑷，玻璃纤维⑶和凯夫拉纤维⑷外表面浸润有碳纳米管导电胶；所述玻璃纤维⑶与凯夫拉纤维⑷的数量比例为3:1至5:1。

【技术特征摘要】
1.一种改性复合石墨线，包括上层蠕虫石墨纸⑴、纤维层、下层蠕虫石墨纸⑵从上至下依次设置，其特征在于:所述纤维层为平行等距设置的玻璃纤维⑶和凯夫拉纤维⑷，玻璃纤维⑶和凯夫拉纤维⑷外表面浸润有碳纳米管导电胶；所述玻璃纤维⑶与凯夫拉纤维⑷的数量比例为3:1至5:1。2.如权利要求1所述的改性复合石墨线，其特征在于:所述碳纳米管导电胶为多壁碳纳米管与丙烯酸脂的超声混合液，其中碳纳米管在混合液中所占质量百分比为1.3-2.6%。3.—种如权利要求1或2所述改性复合石墨线的制备方法，其特征在于:包含如下步骤: ⑴准备蠕虫石墨纸:选择含碳量85%以上的蠕虫...

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