[发明专利]一种碳纳米管改性的接地模块及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于接地体领域，具体是指一种碳纳米管改性的接地模块及其制备方法。

背景技术

传统的接地体多为金属导体，缺点是用料多，耗资大，寿命短、稳定性差，逐渐被复合材料接地模块代替。复合材料接地模块大多是由非金属导电材料为主体，不仅接地模块的导电率低，而且性能稳定，埋入土壤中不降解，不含腐蚀性离子，安全环保。但这种接地模块的抗压强度低，运输过程中和安装时容易破坏。

公开号为CN201310126870.9的发明专利公开了一种接地模块，它是按焦碳粉13-17份,水泥1.5-8份,石墨粉0.3-5份，离子释放剂0.3-5份的比例制备得到的。但是该接地模块的导电性能有限，须配合以离子释放器，才能达到快速降低接地电阻的目的，实用性不强。

公开号为CN201410782553.7的发明专利公开了一种石墨防雷接地模块。首先将石墨破碎、筛分得到石墨粒和石墨粉，按比进行混合，然后将配料后的石墨与沥青按比进行混捏得到可塑糊料，并经过轧片机进行轧片，将轧片糊料研磨成粉料，最后将粉料经振动成型压制成生坯，将生坯置于高温炉中，获得焙烧品，加工得到石墨防雷接地模块。该方法工艺繁琐，不便于大规模工业化生产。

公开号为CN201410596800.4的发明专利公开了一种用于接地模块的导电填料。它是按照碳纤维1-4％、石墨粉5-14％、化学分散剂0.5-2.5％、树脂胶粘剂40-50％、水余量的配方制备得到的，然后将该导电填料制备成接地模块，提高接地模块本身的电导率，但接地模块的抗压强度较低。

发明内容

本发明的目的是根据上述不足提供一种碳纳米管改性的接地模块及其制备方法，该接地模块不仅具有低电阻率，而且抗压强度高，制备方法也简单方便，成本低。

本发明是通过以下方式实现的：一种碳纳米管改性的接地模块，其特征在于：它的原料包括质量百分数为1-30％的碳纳米管，18-75％的有机硅树脂，18-75％的煅后焦以及2-10％的膨润土。

本发明的另一个目的是通过以下方式实现的：一种制备上述碳纳米管改性的接地模块的方法，其步骤包括：

(1)将质量百分数为1-30％的碳纳米管与质量百分数为18-72％的有机硅树脂混合，在有机溶剂中分散均匀得到导电粘合剂；

(2)将质量百分数为18-72％的煅后焦与质量百分数2-10％的膨润土粉碎后混合得到复合填料；

(3)将步骤(1)中的导电粘合剂与步骤(2)中的复合填料搅拌混合后，用模具压制成型，并烘干固化后得到所述碳纳米管改性的接地模块。

优选的，所述步骤(1)中的有机溶剂为二甲苯、苯、正丁醇、氯仿、无水乙醇、1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、石油醚、C5-C16的烷烃中的任意一种或两种以上的混合。更优选的，有机溶剂为二甲苯、苯、正丁醇、氯仿、无水乙醇、丙酮或石油醚中的一种。

优选的，所述步骤(1)中的分散是采用球磨分散。更优选的，球磨机转速为300-600r/min。

优选的，所述步骤(2)中煅后焦与膨润土粉碎至粒径为10-60um。

优选的，所述步骤(3)中压制成型的压力为0.1-2Mpa。

优选的，所述步骤(3)中烘干固化的烘干温度为80-600℃。

优选的，所述步骤(3)中固化时间为15-100min。

本发明制备上述碳纳米管改性的接地模块的方法优选的技术方案为：一种制备上述碳纳米管改性的接地模块的方法，其步骤包括：

(1)将质量百分数为1-30％的碳纳米管与质量百分数为18-72％的有机硅树脂混合，在有机溶剂中球磨分散均匀得到导电粘合剂；

(2)将质量百分数为18-72％的煅后焦与质量百分数2-10％的膨润土粉碎后混合得到复合填料；

(3)将步骤(1)中的导电粘合剂与步骤(2)中的复合填料搅拌混合后，用模具在0.1-2Mpa下压制成型，并在80-600℃下烘干固化15-100min后得到所述碳纳米管改性的接地模块。

碳纳米管自1991年被发现以后，由于其轻质高强的力学性能，以及良好的导电性能、传热性能以及光学性能，被广泛应用于各大复合材料中作为增强相。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。碳纳米管作为复合材料的增强剂不仅能大幅度提高结构的界面强度，还可作为功能增强剂填充到聚合物中，提高其导电性、散热能力等。