一种石墨防雷接地模块及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防雷接地地极领域，具体涉及一种石墨防雷接地模块及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 传统接地体多为金属导体、最常见的有圆钢、角钢、钢管、铜棒、铜网等。其缺点是 用料多，耗资大，寿命短、稳定性差。复合材料接地模块多是由非金属导电材料为主体，导电 率低，性能稳定。埋入土壤中不降解，不含腐蚀性离子，安全环保。但这种接地模块抗压强度 低，运输过程中和安装时容易破坏。而且应用范围有局限性，对一些贵重精密仪器、广播电 视设备、电子医疗设备等工作接地和保护接地和各种高层建筑及高大构筑物、名胜古建筑、 高大纪念塔等防雷接地已经不能适用了。
[0003] 专利申请201410158454. 1公开了一种石墨接地极，由膨胀石墨1000份、玻璃纤维 140?170份及提高接地极抗拉强度和导电性能的物质20?60份编织而成。
[0004] 专利申请201110440187. 3公开了一种石墨接地模块，包括由石墨导电混凝土浇 注的石墨模块主体、与该模块主体相连的金属钢棒，石墨导电混凝土材料按重量组分比：水 20份，娃酸盐水泥30?40份、石墨5?15份、砂石10?15份、保湿剂2?5份、膨润土 10?25份、电解质5?10份。通过在模块内部埋设金属骨架和改进现有的石墨导电混 凝土，增强石墨接地模块的强度，以解决制造大体积预制模块的问题；石墨导电混凝土的改 进在于降低石墨含量加强混凝土强度，通过加入少量的保湿材料和电解质以保证其导电性 能。
[0005] 专利申请201310375011. 3公开了一种复合石墨接地导体、制备方法以及使用方 法，包括耐腐蚀的套管，套管内填充有高碳石墨内芯，所述套管上分布有一组通孔。该申请 采用了带孔高强度热镀锌管或带孔不锈钢管包裹膨胀石墨芯的办法，导电主要是由石墨芯 来完成的，但该发明会发生金属铠甲氧化生锈的现象。
[0006] 由于石墨地极需要满足性能稳定，自身电阻率低，并且对耐腐蚀性具有较高的要 求，现有技术中的石墨地极并不能完全满足上述性能。鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0007] 本发明的首要发明目的在于提出了一种石墨防雷接地模块。
[0008] 为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：
[0009] 本发明提出了一种石墨防雷接地模块，所述石墨防雷接地模块的原料为石墨粉、 石墨粒和沥青，其制备方法包括以下步骤：
[0010] (1)配料：将石墨破碎、筛分得到石墨粒和石墨粉，按照质量比5?7 :3?5进行 混合，石墨粒的粒径为〇· 8?1mm，石墨粉的粒径为0· 075?0· 5mm ;
[0011] ⑵混捏：将步骤⑴配料后的石墨粉与沥青按照质量比为78?82 :18?22进 行混捏得到可塑糊料，混捏的时间为20?40分钟，混捏的温度为130?145°C ;并经过轧 片机进行轧片；(3)制备生坯：将步骤（2)得到的轧片糊料研磨成100?300目的粉料，将 粉料经振动成型压制成密度为1. 60?I. 65g/cm3的生坯；
[0012] (4)焙烧：将生坯置于的高温炉中，生坯用填充料焦粉覆盖，逐步升温至950°C? 1050°C，获得焙烧品；
[0013] (5)后加工，得到石墨防雷接地模块。
[0014] 本发明的第一优选技术方案为：在步骤（1)中，石墨粒和石墨粉的比例为3?4 : 6?7〇
[0015] 本发明的第二优选技术方案为：在步骤（2)中，混捏前，先将沥青边抽真空边进行 加热，加热的温度为130?150°C，真空度500?5000Pa，优选500?2000Pa ;在该条件下 搅拌10?30分钟。
[0016] 本发明的第三优选技术方案为：在步骤（2)中，石墨粉与沥青按照质量比为80? 82 :18?20 ;混捏的时间为20?30分钟，混捏的温度为130?140°C。
[0017] 本发明的第四优选技术方案为：在步骤（2)中，所述的沥青为中温煤沥青，沥青的 软化点为85?95°C。
[0018] 本发明的第五优选技术方案为：在步骤（3)中，乳片糊料磨成200?300目的粉 料，优选200目；振动成型的频率为30?35Hz，压力为12?15Mpa ;优选频率是32?35Hz， 压力是12?14Mpa。
[0019] 本发明的第六优选技术方案为：在步骤（3)中，生还的密度为L 62?I. 65g/cm3， 优选 1. 62 ?I. 64g/cm3。
[0020] 本发明的第七优选技术方案为：在步骤（3)中，制备得到的生坯具有石墨防雷接 地模块的形状。
[0021] 本发明的第八优选技术方案为：，在步骤（4)中，升温曲线为：0?300°C，升温速 度为8?12°C /小时，在300?500°C时，升温速度为3?5°C /小时，在500?700°C时， 升温速度为2?3°C /小时，在700?1050°C时，升温速度为5?8. 5°C /小时；优选0? 300 °C，升温速度为9?11°C /小时，在300?500 °C时，升温速度为4?5 °C /小时，在500? 700°C时，升温速度为2?3°C /小时，在700?1050°C时，升温速度为6?8°C /小时。
[0022] 本发明制备得到的石墨防雷接地模块的性能参数为：密度多I. 65g/cm3,抗拉强度 15?30Mpa，电阻率〈0· 01 Ω · m，冲击电流1?5A，电阻变化率〈1. 2 %，工频电流8?10A， 工频接地电阻〈1. 2 Ω，年腐蚀率〈0. 03%。
[0023] 下面对本发明的内容做进一步的解释和说明：
[0024] 本发明以人造石墨粉、石墨粒和中温煤沥青为原料经过混捏、乳片、磨粉、模压成 型、一次焙烧、机械加工等工序制造而成。将原料破碎及筛分成指定尺寸的骨料颗粒，一部 分原料磨成细粉，按照配方称量后混合组成各种颗粒的混合料。在加热状态下将定量的各 种颗粒的混合料与定量的沥青混均，在一定时间和特定温度下捏合成可塑糊料。经过乳片 机进行轧片。将轧片的糊料全部磨成200目的粉料。经过模压机在以将粉料压制成具有一 定形状及较高密度的生坯。将生坯置于专门设计的高温炉中，生坯用填充料焦粉覆盖，逐步 升温至950°C?1050°C左右，使黏结剂炭化，从而获得焙烧品。从而获得人造再生石墨所需 要的物理化学性能。按照使用要求，对毛坯进行表面车削、端面加工。石墨接地模块内置镀 锌金属极芯与接地网地线紧密连接，加以人造石墨基质模块之优秀导电率及优良的土壤亲 和性、吸水性及保水性，降低土壤与接地模块间阻抗，使破坏冲击电流迅速释放到大地中进 而达到保护功能。埋设后释放电解质，使与其接触之土壤碱离子化，不断增大接地体本身释 放电流面积，减低接地模块与土壤层间接触电阻，石墨基质模块本身具有极强的吸水保湿 和释放电解质的特性（这些特性是金属材料所没有的），进而发挥本接地模块优秀的降阻 能力。
[0025] 本发明公开了一种石墨防雷接地模块，原料为石墨粉、石墨粒和中温煤沥青，石墨 粒的粒径为0· 8?1mm，石墨粉的粒径为0· 075?0· 5mm ;本发明选用了两种粒径的石墨材 料，从而准确控制了产品的密度和强度，从而使石墨的紧密更加堆积，从而可以使石墨材料 的空隙率低、孔洞的尺寸小，并具有强度高、抗氧性强的优势。在本发明的混捏步骤中，将配 料得到的石墨粉与中温煤沥青按照质量比为78?80 :20?22进行混捏得到糊料。并优选 先将中温煤沥青边抽真空边进行加热，加热的温度为130?150°C，真空度500?5000Pa， 优选500?200Pa ;在该条件下搅拌10?30分钟。本发明通过中度真空环境，从而可以将 中温煤沥青内的轻质挥发份的彻底挥发，从而避免了在焙烧过程中由于气体挥发从而在炭 料中形成空隙。因为，在挥发性成分挥发过程中形成的空隙或气泡是非常不规则的，会使炭 料形成不规则的、较大的裂隙或空泡，降低成品的机械性能，使模具的不良率增加。同时，本 发明中加热的时间较短，加热的温度较低，从而避免了中温煤沥青加热而造成的流动性下 降。本发明在实践过程中发现，中温煤沥青经较高温度、较长的时间加热后其流动性会大大 降低，因此需要分批次加入到骨料中进行混捏。而通过本发明的预处理办法，中温煤沥青的 流动性较好，因此，无需分批加入就可以混合均匀。本发明选用的中度真空条件，不仅可以 完全满足本发明的要求，并且在工业上很容易实现，适合大规模的推广应用。
[0026