一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块及其制备方法，属于安全接地技术领域。长方形圆柱体或长方体的接地模块本体内部与金属芯极穿接，该接地模块本体均匀分布穿透圆形孔洞，该圆形孔洞的内部填充满化学降阻剂。将聚氨酯原料和碳纳米管加入到搅拌器进行搅拌，得到混合均匀的导电发泡聚氨酯备料，将导电发泡聚氨酯备料注入接地模块本体的穿透孔洞中，聚氨酯在穿透孔洞中进行发泡固化。优点是碳纳米管不会随着使用时间的延长而流失，因此本发明所述的接地模块长期降阻效果明显，经发泡工艺处理的碳纳米管改性的强电解质材料在单位面积上最大化了接地材料的接触面积，因此提高了消散电流能力。
【专利说明】
一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及安全接地技术领域，尤其涉及到一种碳纳米管与高分子材料发泡结合的强降阻接地模块及其制备方法，用于工作接地、安全接地及防雷接地。
【背景技术】
[0002]为了工作和安全的需要，在电力、通信、铁路、系统及智能建筑物、弹药仓库等建筑物上需要安装各种避雷针、避雷器和避雷网，将雷电的瞬间强大电流通过接地系统引入大地，以保护各种设施的安全，所以接地模块的好坏就关系到防雷的效果。目前所知的接地模块降阻材料，主要由石墨、电解质和粘合剂组成，这些成分混合均匀后加水凝固成型或在机器上压制成型，制备为接地模块，填入电解质的目的是为了实现化学降阻，提高整体接地电阻，因为电解质长期渗入土壤容易导致电解质的流失，影响接地模块的降阻效果，因此实际应用时化学降阻效果并不明显。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块及其制备方法，以解决降阻接地模块实际应用时化学降阻效果不明显的问题。
[0004]本发明采取的技术方案是:长方形圆柱体或长方体的接地模块本体内部与金属芯极穿接，该接地模块本体均匀分布穿透圆形孔洞，该圆形孔洞的内部填充满化学降阻剂。
[0005]本发明所述长方形圆柱体或长方体的接地模块本体由石墨和粘合剂凝固加工成型。
[0006]本发明所述金属芯极为牺牲阳极内芯。
[0007]本发明一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块的制备方法:包括下列步骤:
(一)长方形圆柱体或长方体的接地模块本体的制备:由石墨和粘合剂凝固加工成型，并将金属芯极位于中部，作为接地模块本体，同时在接地模块本体的表面制造出均匀分布的不损伤接地模块机械强度的穿透圆形孔洞，作为物理降阻部分；
(二)化学降阻剂部分包括下列重量份数的原料和制备步骤:
碳纳米管0.5-0.6份
聚醚95?105份无水乙醇95?105份二异氰酸酯100-180份催化剂:有机锡1-4份泡沫稳定剂:娃油1-4份
(I )、碳纳米管表面处理及分散:利用强酸硫酸、硝酸或高锰酸钾作为强氧化剂，对碳纳米管进行表面改性处理，增加碳纳米管表面的羧基、醛基活性基团的数量，将表面处理过的碳纳米管、无水乙醇以及聚醚进行混合，超声作用下进行分散，形成分散好的碳纳米管聚醚多元醇悬浊液； (2)、混合:将催化剂有机锡、泡沫稳定剂硅油加入到碳纳米管聚醚多元醇悬浊液中，用搅拌器搅拌均匀；
(3)、发泡聚合:搅拌的状态下，将二异氰酸酯加入到混合溶液中，当有气体产生时，迅速将混合物浇筑到接地模块本体的穿透圆形孔洞中；
(4)、熟化:待混合物发泡完全充满接地模块本体的穿透圆形孔洞后，将充满发泡聚氨酯的接地模块本体放进大型烘箱中，90-110C下固化3-5小时；
(三)、打开烘箱，取出样品，将溢出接地模块本体发泡聚氨酯切割掉。
[0008]本发明的优点是:
1、长期降阻效果明显:本发明所制得的碳纳米管改性聚氨酯发泡材料，原位聚合的方式可以提高碳纳米管的有效添加量，在使用的过程中，碳纳米管不会随着使用时间的延长而流失，因此本发明所述的接地模块长期降阻效果明显。
[0009]2、消散电流能力强:经发泡工艺处理的碳纳米管改性的强电解质材料在单位面积上最大化了接地材料的接触面积，因此提高了消散电流能力。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的A-A剖视图；
图3是本发明穿透圆形孔洞的放大图。
【具体实施方式】
[0011]长方形圆柱体或长方体的接地模块本体I内部与金属芯极2穿接，该接地模块本体I均匀分布穿透圆形孔洞3，该圆形孔洞3的内部填充满化学降阻剂4;
所述长方形圆柱体或长方体的接地模块本体由石墨和粘合剂凝固加工成型；
所述金属芯极为牺牲阳极内芯。
[0012]实施例1
本发明一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块的制备方法:包括下列步骤:
(一)长方形圆柱体或长方体的接地模块本体的制备:由石墨和粘合剂凝固加工成型，并将金属芯极位于中部，作为接地模块本体，同时在接地模块本体的表面制造出均匀分布的不损伤接地模块机械强度的穿透圆形孔洞，作为物理降阻部分；
(二)化学降阻剂部分包括下列重量份数的原料和制备步骤:
碳纳米管0.5份
聚醚95份无水乙醇95份二异氰酸酯100份催化剂:有机锡I份泡沫稳定剂:娃油I份
(I )、碳纳米管表面处理及分散:利用强酸硫酸、硝酸或高锰酸钾作为强氧化剂，对碳纳米管进行表面改性处理，增加碳纳米管表面的羧基、醛基活性基团的数量，将表面处理过的碳纳米管、无水乙醇以及聚醚进行混合，超声作用下进行分散，形成分散好的碳纳米管聚醚多元醇悬浊液；
(2)、混合:将催化剂有机锡、泡沫稳定剂硅油加入到碳纳米管聚醚多元醇悬浊液中，用搅拌器搅拌均匀；
(3)、发泡聚合:搅拌的状态下，将二异氰酸酯加入到混合溶液中，当有气体产生时，迅速将混合物浇筑到接地模块本体的穿透圆形孔洞中；
(4)、熟化:待混合物发泡完全充满接地模块本体的穿透圆形孔洞后，将充满发泡聚氨酯的接地模块本体放进大型烘箱中，90°C下固化3小时；
(三)、打开烘箱，取出样品，将溢出接地模块本体发泡聚氨酯切割掉。
[0013]实施例2
本发明一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块的制备方法:包括下列步骤:
(一)长方形圆柱体或长方体的接地模块本体的制备:由石墨和粘合剂凝固加工成型，并将金属芯极位于中部，作为接地模块本体，同时在接地模块本体的表面制造出均匀分布的不损伤接地模块机械强度的穿透圆形孔洞，作为物理降阻部分；
(二)化学降阻剂部分包括下列重量份数的原料和制备步骤:
碳纳米管0.55份
聚醚100份无水乙醇100份二异氰酸酯140份催化剂:有机锡2.5份泡沫稳定剂:硅油2.5份
(I )、碳纳米管表面处理及分散:利用强酸硫酸、硝酸或高锰酸钾作为强氧化剂，对碳纳米管进行表面改性处理，增加碳纳米管表面的羧基、醛基活性基团的数量，将表面处理过的碳纳米管、无水乙醇以及聚醚进行混合，超声作用下进行分散，形成分散好的碳纳米管聚醚多元醇悬浊液；
(2)、混合:将催化剂有机锡、泡沫稳定剂硅油加入到碳纳米管聚醚多元醇悬浊液中，用搅拌器搅拌均匀；
(3)、发泡聚合:搅拌的状态下，将二异氰酸酯加入到混合溶液中，当有气体产生时，迅速将混合物浇筑到接地模块本体的穿透圆形孔洞中；
(4)、熟化:待混合物发泡完全充满接地模块本体的穿透圆形孔洞后，将充满发泡聚氨酯的接地模块本体放进大型烘箱中，100 °C下固化4小时；
(三)、打开烘箱，取出样品，将溢出接地模块本体发泡聚氨酯切割掉。
[0014]实施例3
本发明一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块的制备方法:包括下列步骤:
(一)长方形圆柱体或长方体的接地模块本体的制备:由石墨和粘合剂凝固加工成型，并将金属芯极位于中部，作为接地模块本体，同时在接地模块本体的表面制造出均匀分布的不损伤接地模块机械强度的穿透圆形孔洞，作为物理降阻部分；
(二)化学降阻剂部分包括下列重量份数的原料和制备步骤:
碳纳米管0.6份
聚醚105份无水乙醇105份
二异氰酸酯180份
催化剂:有机锡4份
泡沫稳定剂:娃油4份
(I )、碳纳米管表面处理及分散:利用强酸硫酸、硝酸或高锰酸钾作为强氧化剂，对碳纳米管进行表面改性处理，增加碳纳米管表面的羧基、醛基活性基团的数量，将表面处理过的碳纳米管、无水乙醇以及聚醚进行混合，超声作用下进行分散，形成分散好的碳纳米管聚醚多元醇悬浊液；
(2)、混合:将催化剂有机锡、泡沫稳定剂硅油加入到碳纳米管聚醚多元醇悬浊液中，用搅拌器搅拌均匀；
(3)、发泡聚合:搅拌的状态下，将二异氰酸酯加入到混合溶液中，当有气体产生时，迅速将混合物浇筑到接地模块本体的穿透圆形孔洞中；
(4)、熟化:待混合物发泡完全充满接地模块本体的穿透圆形孔洞后，将充满发泡聚氨酯的接地模块本体放进大型烘箱中，110 °C下固化5小时；
(三)、打开烘箱，取出样品，将溢出接地模块本体发泡聚氨酯切割掉。
【主权项】
1.一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块，其特征在于:长方形圆柱体或长方体的接地模块本体内部与金属芯极穿接，该接地模块本体均匀分布穿透圆形孔洞，该圆形孔洞的内部填充满化学降阻剂。2.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块，其特征在于:所述长方形圆柱体或长方体的接地模块本体由石墨和粘合剂凝固加工成型。3.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块，其特征在于:所述金属芯极为牺牲阳极内芯。4.如权利要求1所述的一种基于碳纳米管改性的降阻接地模块的制备方法，其特征在于，包括下列步骤: (一)长方形圆柱体或长方体的接地模块本体的制备:由石墨和粘合剂凝固加工成型，并将金属芯极位于中部，作为接地模块本体，同时在接地模块本体的表面制造出均匀分布的不损伤接地模块机械强度的穿透圆形孔洞，作为物理降阻部分； (二)化学降阻剂部分包括下列重量份数的原料和制备步骤: 碳纳米管0.5-0.6份 聚醚95?105份 无水乙醇95?105份 二异氰酸酯100-180份 催化剂:有机锡1-4份 泡沫稳定剂:娃油1-4份 (1)、碳纳米管表面处理及分散:利用强酸硫酸、硝酸或高锰酸钾作为强氧化剂，对碳纳米管进行表面改性处理，增加碳纳米管表面的羧基、醛基活性基团的数量，将表面处理过的碳纳米管、无水乙醇以及聚醚进行混合，超声作用下进行分散，形成分散好的碳纳米管聚醚多元醇悬浊液； (2)、混合:将催化剂有机锡、泡沫稳定剂硅油加入到碳纳米管聚醚多元醇悬浊液中，用搅拌器搅拌均匀； (3)、发泡聚合:搅拌的状态下，将二异氰酸酯加入到混合溶液中，当有气体产生时，迅速将混合物浇筑到接地模块本体的穿透圆形孔洞中； (4)、熟化:待混合物发泡完全充满接地模块本体的穿透圆形孔洞后，将充满发泡聚氨酯的接地模块本体放进大型烘箱中，90-110C下固化3-5小时； (三)、打开烘箱，取出样品，将溢出接地模块本体发泡聚氨酯切割掉。
【文档编号】H01R4/66GK105958226SQ201610474825
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】林海丹, 列剑平, 赵春明, 王佳颖, 刘絮飞, 张益云, 孙友群, 杨明, 闫浩, 于群英
【申请人】国网吉林省电力有限公司电力科学研究院, 吉林省电力科学研究院有限公司, 国家电网公司