一种防雷工程用的石墨烯接地材料制备方法与流程

本发明涉及接地材料，具体涉及一种防雷工程用的石墨烯接地材料制备方法。

背景技术：

1、电力系统的防雷接地一般由水平接地、垂直接地，为了实现各种电气设备的零电位点与大地作良性电气连接，各种电气设备零电位部位与金属接地体连接，并通过金属接地体与大地的良好导通实现工作接地、保护接地、防雷电等系统需求，壳层土壤结构的差异，要保障金属接地体与各种土壤(尤其是大电阻率的土壤)良好电气连接，在金属接地体和土壤的界面间需要一种性能稳定、电导率高、不腐蚀金属接地体、能吸纳电解质的材料。接地系统是隐蔽工程，其设计要求与周围设施的寿命相当，一般≥30年，接地网长期处于地下恶劣环境中，不仅承受土壤的化学腐蚀和电化学腐蚀，还要承受散流和杂散电流的腐蚀，尤其是在腐蚀性较强的土壤地区，腐蚀更加严重。

2、目前采用的接地材料主要为镀锌钢和纯铜，采用镀锌钢做接地材料存在的主要问题是在土壤中腐蚀速率较高，运行5～10年的镀锌接地材料出现严重腐蚀，甚至锈断，导致接地电阻升高，散流减小，在遭受雷电或短路时引起事故，无法保证电网安全运行。纯铜是良好的接地体材料，其导通和散流能力强，耐土壤腐蚀性能好，可保证接地网可靠运行25～30年。但铜在土壤中的大量埋入会造成重金属污染，在我国土壤环境质量标准gb15618-1995中已被限制使用(规定土壤中铜离子含量应低于400mg/kg)，且铜的价格高，其接地网造价是镀锌钢的5～6倍，提高了电网的运营成本。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种防雷工程用的石墨烯接地材料制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种防雷工程用的石墨烯接地材料，包括不锈钢编织网层、石墨编织带层、不锈钢镂空钢板和添加剂，所述石墨编织带层包括如下原料：玻璃纤维、高温胶水、可膨胀鳞片石墨。

4、其石墨编织带层具体配方包括以下原料：1.5g玻璃纤维、0.5g高温胶水、3g可膨胀鳞片石墨。

5、优选地，所述石墨编织带层的制备方法包括如下步骤：

6、s1、选取可膨胀鳞片石墨置于球磨罐中，在600-800r/min下球磨1-2h，过200目筛，收集得到可膨胀鳞片石墨粉备用；

7、s2、将可膨胀鳞片石墨粉与高温胶水搅拌混合并置于双螺杆复合纺丝机中，控制纺丝机温度为240-280℃，同时调整纺丝压力为20-25mpa，经牵引拉伸得到石墨纤维丝；

8、s3、以玻璃纤维为内芯，采用编织机将石墨纤维丝编织于玻璃纤维的外侧，得到石墨编织带层。

9、优选地，所述玻璃纤维为长纤维，所述高温胶水为耐高温酚醛树脂耐受800℃以上温度。所述玻璃纤维还经过改性处理：

10、玻璃纤维先加入到2-5倍的质量分数5％的壳聚糖水溶液中搅拌均匀，然后加入玻璃纤维总量1-5％的草酸钠、2-3％的氯化镧，搅拌充分，再水洗、干燥；

11、将0.1-0.3份磷酸二异辛酯、0.3-0.5份四正丙基锆酸酯加入到10-20份乙醇溶剂中，随后加入1-3份木质素磺酸钠、2-5份ph值为4.5的磷酸缓冲溶液，搅拌充分，得到球磨剂，将上述处理的玻璃纤维中加入总量10-15％的球磨剂，球磨20-30min，球磨转速为1000-1500r/min，球磨结束，水洗、干燥，即可。

12、玻璃纤维具有填补效果，经过改性优化后与产品原料协调效果增强，进一步的提高了产品的性能效果。

13、优选地，所述不锈钢编织网层和不锈钢镂空钢板均为304不锈钢。

14、优选地，所述添加剂包括如下质量分数原料：0.5-0.8g导电胶水、2-3g缓释材料、0.8-1.2g金属纤维。

15、优选地，所述添加剂的制备方法包括如下步骤：

16、s1、取导电胶水放入搅拌机中，以300r/min搅拌10-15min并缓慢加热至60-80℃后备用；

17、s2、将缓释材料粉进行风干，接着放入粉碎机中粉碎，过80-100目筛收集粉末颗粒备用；

18、s3、缓释材料粉末和金属纤维依次放入导电胶水中，并继续搅拌1-2h，待冷却至室温后保温备用。

19、优选地，所述缓释材料为电离子粉，所述金属纤维为铜、铜合金、铝、不锈钢中的一种或多种短纤维混合。

20、本发明还提供了一种防雷工程用的石墨烯接地材料的制备方法，包括以下步骤：

21、步骤一、取不锈钢镂空钢板放入去离子水中，将其加热到50-60℃用超声波震荡处理30-45s对不锈钢镂空钢板进行清洗备用；

22、步骤二、将镂空钢板放平，随后将保温的添加剂溶液倒入不锈钢镂空钢板内的空腔中，振荡处理1-2min后排除气泡后，自然冷却凝结后成为一体；

23、步骤三、将不锈钢镂空钢板的表面涂刷一层导电胶水并缠绕石墨编织带，直至形成3-5mm厚的石墨编织带层；

24、步骤四、将石墨编织带层的表面涂刷一层导电胶水并缠绕不锈钢编织带，直至形成0.5-1mm厚的不锈钢编织网层，最后将其送入压力机中成型，得到石墨烯接地材料。

25、优选地，所述骤三和步骤四中的石墨编织带和不锈钢编织带紧密缠绕，所述导电胶水的喷涂量为2g-5g/平方米。

26、优选地，所述步骤四中的压力为10-20吨，压力停留时间为20-50秒，确保导电胶水已充分完成物理固化，最后卸压之后得到成品。

27、本发明制备的防雷工程用的石墨烯接地材料制备方法，表面的不锈钢编织网层和石墨编织带层可明显提高耐腐蚀性，增加了接地材料的使用寿命，通过导电胶水固定表面掉落的鳞片石墨，增加了导电性，在不锈钢镂空钢板内增加缓释电离子粉，用于对接地带周边土壤环境导电率进行改善，增加金属纤维，使接地带释放雷电流的能力更强，金属氧化后还可改善周边土壤导电能力，并且成本低，降低了电网的运营成本。

28、与现有与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

29、本发明将不锈钢编织网层、石墨编织带层、不锈钢镂空钢板和添加剂进行有效组合，使得防雷接地材料具有良好的导电性，可以起到较好的均压、泄流、散流的作用，提高了防雷接地材料阻抗的稳定性与强度，性价比高，实用性强。

技术特征：

1.一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，包括不锈钢编织网层(1)、石墨编织带层(2)、不锈钢镂空钢板(3)和添加剂(4)，所述石墨编织带层(2)包括如下原料：玻璃纤维、高温胶水、可膨胀鳞片石墨；

2.根据权利要求1所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，所述石墨编织带层(2)的制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，所述玻璃纤维为长纤维，所述高温胶水为耐高温酚醛树脂耐受800℃以上温度；

4.根据权利要求1所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，所述不锈钢编织网层(1)和不锈钢镂空钢板(3)均为304不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，所述添加剂(4)包括如下质量分数原料：0.5-0.8g导电胶水、2-3g缓释材料、0.8-1.2g金属纤维。

6.根据权利要求1所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，所述添加剂(4)的制备方法包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料，其特征在于，所述缓释材料为电离子粉，所述金属纤维为铜、铜合金、铝、不锈钢中的一种或多种短纤维混合。

8.根据权利要求1-7任一项所述的防雷工程用的石墨烯接地材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种如权利要求8所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料的制备方法，其特征在于，所述骤三和步骤四中的石墨编织带和不锈钢编织带紧密缠绕，所述导电胶水的喷涂量为2g-5g/平方米。

10.根据权利要求9所述的一种防雷工程用的石墨烯接地材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中的压力为10-20吨，压力停留时间为20-50秒，确保导电胶水已充分完成物理固化，最后卸压之后得到成品。

技术总结
本发明公开了一种防雷工程用的石墨烯接地材料制备方法，包括不锈钢编织网层、石墨编织带层、不锈钢镂空钢板和添加剂，所述石墨编织带层包括如下原料：玻璃纤维、高温胶水、可膨胀鳞片石墨；本发明表面的不锈钢编织网层和石墨编织带层可明显提高耐腐蚀性，增加了接地材料的使用寿命，通过导电胶水固定表面掉落的鳞片石墨，增加了导电性，在不锈钢镂空钢板内增加缓释电离子粉，用于对接地带周边土壤环境导电率进行改善，增加金属纤维，使接地带释放雷电流的能力更强，金属氧化后还可改善周边土壤导电能力，并且成本低，降低了电网的运营成本。

技术研发人员：吴汉斌,王开定,徐光彬,欧阳峰,袁广水,余乐,张智阳,龚磊,郭剑
受保护的技术使用者：华能应城热电有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16