新型防雷叶片及应用于其上的导电胶的制作方法

本发明涉及防雷领域，具体涉及一种新型防雷叶片及应用于其上的导电胶。

背景技术：

随着建构筑物及飞行器行业的飞速发展，防雷设施成为不可缺少的重要部分，防雷安全问题一直以来都是社会各界的高度重视，现有的叶片多采用安装接闪器进行接闪，本种方式因为接闪器个体的大小限定，使其接闪区域受限；

目前，风力发电机组叶片的防雷系统主要来源于建筑物的防雷模型，其主要原理是在叶片上安装金属尖端或者叶片表面安装金属导体，形成上行先导优势并实现接闪并传导雷电流。然而，由于现有技术问题导致防雷系统的有效接闪率不高，叶片的损坏率高达70％左右；传统的风能叶片防雷主要由叶片尖端金属接闪器、叶片内部敷设的单根或者多根导雷电缆，IEC61400-24《风力发电机组雷电防护》标准中对于叶片内部引下线的布置、线径已经做了较为明确的规定，但这种基础性的固定方式仍然无法明显改善叶片本体的雷击损坏比例。因此，对于叶片的防雷系统而言急需一种新型的防雷装置，以提高接闪率降低其因雷损坏率，从而提高叶片的外表面雷电传导与疏散，本申请采取了一种增加叶片表面闪络能力的外部接闪、传导防雷叶片。

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性能的胶黏剂，它通常以基体树脂和导电填料即导电粒子为主要组成成分，通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。由于导电胶的基体树脂是一种胶黏剂，可以选择适宜的固化温度进行粘接，同时，由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展，而导电胶可以制成浆料，实现很高的线分辨率。而且导电胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，所以导电胶是替代铅锡焊接，实现导电连接的理想选择。

传统的导电胶主要是以基体树脂和导电填充料为主，其中导电填多以一种金属或半导体为主；此种导电胶无法应用在大电流尤其是雷电流的传导领域，易因过大电流而失效；现有的市面上也有含有多种金属导电填料的导电胶，但存在导热、导电性能不如金属粘接的问题。

中温用绝热材料，使用温度在100～700℃之间。中温用纤维质材料有气凝胶毡、石棉、矿渣棉和玻璃纤维等；多孔质材料有硅酸钙、膨胀珍珠岩、蛭石和泡沫混凝土等。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种结构简单、使用方便，可有效将叶片上的接闪器相导通，从而实现提高接闪面积的新型防雷叶片。

本发明提供的技术方案为：新型防雷叶片，包括叶片本体，所述叶片本体上两侧固设有对称设有至少一条槽，所述槽沿叶片本体的叶尖到叶根布置，所述槽内涂覆有绝热涂层，所述绝热涂层上填充有导电胶层，导电胶层与叶片本体引下线相连，所述叶片本体上还设有若干个接闪器，相邻的接闪器通过导线经导电胶层相互导通。

进一步地，所述导电胶层表面与叶片本体表面平齐，所述槽截面呈U型。

进一步地，所述槽深度不小于5mm，所述槽深度不大于1cm。基于集肤原理，按照雷电流频带下限100KHz集肤电流在金属表面的传导深度0.2089mm，随着频率的增加其传导深度进一步降低，考虑到雷电流的平均频率在4000KHz，其传导深度基本在金属导体表面传导；因此本发明所述导电胶层的表面厚度达到为0.5mm时则可以满足雷电传导的技术要求。

进一步地，所述导电胶为中温固化导电胶，其固化温度适中，与电子元器件的耐温能力和使用温度相匹配，力学性能也较优异。

进一步地，所述绝热涂层采用中温用绝热材料制成。

本发明另一方面还公开了一种导电胶，填充于前述的新型防雷叶片的槽中，由以下重量比的原料制成：铜粉25-35％，银粉3-8％,石墨3-8％,金粉30-40％，硅胶10-20％，溶剂3-8％，稳定剂3-8％。

优选地，由以下重量比的原料制成：铜粉30％，银粉5％,石墨5％,金粉35％，硅胶15％，溶剂5％，稳定剂5％。

优选地，所述溶剂为甲苯。

优选地，所述固化剂为正硅酸乙酯。

优选地，所述铜粉、银粉、金粉的球体直径不大于0.2um,石墨粉末直径不大于0.1um。

本发明公开的新型防雷叶片及应用于其上的导电胶相比较现有技术具有如下优点：

1、结构简单、使用方便，使用者通过将接连接闪器的导线预埋进导电胶内，与可有效将叶片上的接闪器相导通，从而实现提高接闪面积的新型防雷叶片。

2、槽内设有的绝热涂层可有效防止在导电胶层接闪后产生的热量损伤叶片内部结构，绝热涂层采用中温用绝热材料制成，可有效对100℃以上的热量进行隔热。

3、槽呈U型便于使用者进行加工，也便于使用者进行填充导电胶作业。

4、导电胶层表面与叶片本体表面平齐，使本叶片表面美观、实用。

5、本导电胶，通过多种金属复合组成的导电填料可具有良好的导电特性，亦可常温下固化、具有良好的散热能力、固态状态稳定、粘接性强等特点。

6、本导电胶含有的石墨成分，因此具有良好的耐磨性，并且在稳定剂的作用下，胶体在5分钟内达到初步固化，30分钟内完全固化,表面具有一定的抗摩擦能力。

7、与传统导电胶的电压等级不同；本发明由于针对的是高频电流和高电压条件，因此与传统的单一组分的产品相比较其混合体内阻均高于传统导电凝胶。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是A-A向视图。

如图所示：1为叶片本体，2为槽，3为绝热涂层，4为导电涂层，5为接闪器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如附图所示的新型防雷叶片，包括叶片本体1，所述叶片本体1上两侧固设有对称设有至少一条槽2，所述槽2沿叶片本体1的叶尖到叶根布置，所述槽2内涂覆有绝热涂层3，所述绝热涂层3上填充有导电胶层4，所述导电胶层4表面与叶片本体1表面平齐，所述叶片本体1上还设有若干个接闪器5，相邻的接闪器5通过导线经导电胶层4相互导通。

进一步地，所述槽2截面呈U型。

进一步地，所述槽2深度不小于5mm，所述槽2深度不大于1cm。基于集肤原理，按照雷电流频带下限100KHz集肤电流在金属表面的传导深度0.2089mm，随着频率的增加其传导深度进一步降低，考虑到雷电流的平均频率在4000KHz，其传导深度基本在金属导体表面传导；因此本发明所述导电胶层的表面厚度达到为0.5mm时则可以满足雷电传导的技术要求。

进一步地，所述导电胶层4为采用中温固化导电胶填充，其固化温度适中，与电子元器件的耐温能力和使用温度相匹配，力学性能也较优异。

进一步地，所述绝热涂层3采用中温用绝热材料制成。

本新型防雷叶片安装过程如下：在叶片本体1安装完毕后，使用者将导电胶填充于槽2内，接闪器5通过导线预埋于导电胶中，经其固化后，形成导电胶层4，固化后表面需要进行抛光，使导电胶层4表面与叶片本体1表面平齐，使得叶片本体1表面美观。

本新型防雷叶片上的导电胶层4亦可用于对叶片本体1内的引下线进行检测，使用者对导电胶层4施加电压，检测该位置的引下线实时电阻值，使用者通过至少5组的电阻值进行比对，从而可有效找出叶片本体1中的引下线中局部通断情况。

本导电胶填充于前述的新型防雷叶片的槽中，作为本实施例较佳实施方案是铜粉30％，银粉5％,石墨5％,金粉35％，硅胶15％，溶剂5％，稳定剂5％。

在混合配比的导电凝胶结构内，当使用粉末导体时，测试比例从20、30、40、50、60％进行高电压电流密度测试时，混合体的电流比度与频率变化如表1所示

表1

如表1所示通过对单一导体混合凝胶的电流密度测试表明，采用单一导体时，金、银、石墨并不是良导体，本导电胶由于其存在较低的电流密度通过性，在进行混合时通过对电流密度通过率较高的铜进行混比时导电性低的导体分散了优质导体在电流通过时产生的热量，因此不会造成混合体的温度升高。

同时在对混合体比例调配时发现，电流活动顺序差的金属，其单一组份只提高一半时高频电流的电荷密度通过率并没有获得直线上升，而电流活动优质的导体在组份配比提高超过30％的时候，其电流密度呈快速增长状态，由于其发热导致电荷密度咋不同截面的不同导体上的分布不均匀而产生的热量释放，引起混合胶体发生爆炸的问题；因此通过测试表明，良导体的配比不能够超过总份的30％，通过增加惰性导体与良导体的混合，提高混合胶体内部热平衡。

本产品导电胶与传统导电胶的区别在与首先改变了单一导体组份，采用了符合导体组份的结构。这种组份的改变主要表现在以下几个方面：

1、单一导体组份无法满足高频电流的表面趋肤特性的电流传导，当采用单一组份或者采用金属活动顺序临近的金属组份时，在进行高频电流测试时，高频测试电流无法完全延胶体表面传导，而会通过胶体内部传导，造成胶体本体内导体发生升华而产生大量热导致胶体本体爆炸或破裂；对本导电胶进行电流测试如表2所示：

表2

如表2所示，对本导电胶进行按直击雷波形的电流对导电胶层进行电击测试，导电胶层表面在不同电流强度下，其胶层表面温度适中，胶层表面未发生龟裂，符合标准IEC61643-1；GB18802.1-2002。

2、混合胶体的单位电阻率较高使本产品属于半导体：本产品混合后的胶体由于包裹在微米金属颗粒和石墨颗粒，导致胶体整体呈现电容和电阻双重特性，电子特性在常温和工频条件下胶体并不属于良导体，而属于半导体，只有施加在胶体两端的电压超过胶体内的击穿电压才会导致胶体导通，而击穿电压与胶体长度成正比；

3、导电凝胶内部上行先导产生的时序性：由于采用了不同金属活动顺序的金属导体粉末与石墨材料混合，在高电压状态下不同金属活动顺序产生的对外放电有限性在内部会以雪崩方式产生内部上行先导优势，而不是传统单一金属材料的同步产生上行先导。

4、组份配比的不同：通过表明，在单一导体在混合物内的比例超过50％时，混合体的电物理特性保持金属导体的工频特性；即混合体的电特性与金属导体的特性一致，但由于在传导电荷是会产生热量因此会导致胶体爆炸；而采用混合组分时，在实验室高电压特性条件下混合金属显示的电特性变化是存在动态变化，随着电压的升高，混合体的感应电压发生不同程度变化；同时在动态电流测试时，由于石墨粉的加入促进了混合体的热传导，降低了不同金属的混合物内放电时产生的热量。因此避免了本导电胶遇雷后的爆炸问题。

本导电胶的制备方法如下：将本导电胶中的铜粉、银粉、金粉按前述比例的充分混合，其中铜、银、金粉末球体直径不大于0.2um,石墨粉末直径不大于0.1um。经充分混合搅拌后在与硅胶进行混合其中为了促进铜粉、银粉、金粉与硅胶的接触面积按比例添加甲苯作为溶剂增加硅胶活性便于充分包裹导体。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。