[发明专利]碳纳米管改性接地模块的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及接地模块制备技术领域，具体地指一种碳纳米管改性接地模块的制备方法。

背景技术

碳纳米管是20世纪90年代初发现的一种纳米尺寸管状结构炭材料，它是由单层或多层石墨烯片卷曲而成的无缝中空管，具有奇异的物理化学性能，在复合材料增强、纳米器件、场发射、催化剂等领域具有潜在的应用价值。大量研究表明，纳米碳管杨氏模量值高达5TPa，比强度为50GPa/(mg/m3)，约为钢的100倍，同时具有优良的热稳定性和良好的润滑性能，成为理想的纳米纤维材料。

目前，接地模块主要采用石墨和炭黑作为导电介质。申请号为CN201310174709.9的中国发明专利采用占总质量10～20％的石墨和60～75％的煅后焦作为主要原料。申请号为CN201510040464.X的中国发明专利采用纯度在99％以上的鳞片石墨作为主要原料压制烧结而成。在微观形貌下，石墨呈片状，炭黑呈颗粒状，它们各自互相接触形成导电网络所需的添加量较大，而且外力稍加破坏即被断开网络。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种既高效又经济的碳纳米管改性接地模块的制备方法。

为实现此目的，本发明所设计的碳纳米管改性接地模块的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：将碳纳米管与树脂颗粒进行复合，使得碳纳米管嵌入树脂颗粒中，形成结合牢固的复合颗粒，所述碳纳米管的添加量为树脂颗粒质量的1～15％；

步骤2：将步骤1得到的复合颗粒与砂石混合均匀，上述复合颗粒的质量为砂石质量的20％～50％；

步骤3：将均匀混合后的复合颗粒与砂石进行热压烧结，最终制得碳纳米管改性接地模块。

步骤1中，所述树脂颗粒为环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种及以上的组合。

本发明的有益效果：

1)本发明导电填料采用碳纳米管，碳纳米管具有长径比较大的特点，这样在接地模块基体中容易形成导电网络，大大增强了接地模块的泄流能力；

2)本发明采用树脂颗粒作为粘结剂，一方面能够填补砂石之间的孔隙，另一方面增加了接地模块的冲击韧性；

3)本发明的制备方法所需设备成本较低，操作方便，制备周期较短；所用原材料绿色环保，适用于工业化批量生产。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

本发明的碳纳米管改性接地模块的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1：将碳纳米管与树脂颗粒(树脂变形能力好，而且与树脂结合能力好)进行复合，使得碳纳米管嵌入树脂颗粒中，形成结合牢固的复合颗粒，所述碳纳米管的添加量为树脂颗粒质量的1～15％(只有在这个范围内碳纳米管才能完全溶于树脂中，超过这个范围加不进去了，因为碳纳米管体积比太大)；

步骤2：将步骤1得到的复合颗粒与砂石(砂石有很高的强度，能够保证模块的硬度和抗压强度)混合均匀，上述复合颗粒的质量为砂石质量的20％～50％(砂石是模块的主要承压材料，故质量比较大)；

步骤3：将均匀混合后的复合颗粒与砂石进行热压烧结(加热能够使树脂颗粒软化，同时加压可以使砂石和树脂结合更紧密)，最终制得碳纳米管改性接地模块。

上述技术方案的步骤1中，所述树脂颗粒为环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚酯树脂中的任意一种或两种及以上的组合。

上述技术方案的所述步骤1中，碳纳米管与树脂颗粒通过双螺杆挤出机(该设备是最常用的进行固体树脂粉末和填料糅合的设备)进行复合。

上述技术方案中，所述双螺杆挤出机的转速范围为5～40r/min。

上述技术方案的步骤2中，复合颗粒与砂石由搅拌机混合均匀。

上述技术方案中，所述搅拌机的搅拌速度范围为1000～5000r/min(高速搅拌可以使复合颗粒和砂石混合得更加均匀)。

上述技术方案的步骤3中，采用热压炉将均匀混合后的复合颗粒与砂石进行热压烧结，所述热压烧结的压强范围为100～300MPa。

上述技术方案中，所述热压烧结的温度范围为50～200℃(这个温度是树脂软化的最佳温度，也是其能承受的最佳温度，超过这个温度，树脂结构会被破坏)。