[发明专利]一种羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板及其制备方法，属于受电弓滑板制备技术领域。其包括：按质量份计，沥青焦25～60份、石油焦15～35份、改质煤沥青15～40份、人造石墨粉8～20份和羟基功能化碳纳米管3～8份。本发明的制备方法是将羟基功能化碳纳米管超声分散后与改质煤沥青混捏、熔融、冷却后破碎磨粉，将得到的粉料与沥青焦、石油焦和人工石墨粉混捏、轧片、研磨后再进行混捏成型和焙烧，得到羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板。本发明的羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板导热、导电、抗折强度性能好、电阻率低且耐热性能好。

技术领域

本发明涉及受电弓滑板制备技术领域，具体涉及一种羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板及其制备方法。

背景技术

现如今，受电弓滑板是高速列车获取能量的重要部件，其性能的好坏直接关系到高速列车的安全、可靠、稳定运行。随着列车运载量和运行速度的不断提升，电能传输功率相应提高，导致弓网系统之间的冲击振动更为剧烈，因此，人们对受电弓滑板的性能要求也越来越高。

目前，在铁路行业常使用树脂基受电弓滑板作为受电弓滑板材料，但随着电能传输功率不断提高，树脂基受电弓滑板大多是采用能能环氧树脂等树脂作为原材料，由于树脂性质的原因导致树脂基受电弓滑板已经不能满足更高的铁路运行需求。与树脂基受电弓滑板不同的是沥青基受电弓滑板其致密度高，导热迅速，能够传输更高功率的电能，受到了铁路行业的广泛关注，但由于沥青流动态粘度较大，不易与骨料相结合，因此，如何增强沥青与骨料相的结合成为一个重要的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种一种羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板及其制备方法，以解决现有在沥青基受电弓滑板制备中沥青与骨料相结合差的的问题，并且在增强沥青与骨料相的结合程度的同时提高受电弓滑板导热导电抗折强度性能。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种羟基功能化碳纳米管增强受电弓滑板，其包括：按质量份计，沥青焦25～60份、石油焦15～35份、改质煤沥青15～40份、人造石墨粉8～20份和羟基功能化碳纳米管3～8份。

本发明利用羟基功能化碳纳米管具有的较高的抗折、抗弯、抗拉强度和较好的导电导热性能作为受电弓滑板的增强相以此来提高受电弓滑板导热导电抗折强度性能，并且经羟基功能化后的碳纳米管自身不易发生团聚，能与骨料更好的结合。此外，由于碳纳米管的中空管状结构，能为载流子输运提供了更高效的传输通道，从而降低了受电弓滑板的电阻率，从而进一步提高了受电弓滑板的电荷输运效率，增强了其电气性能。

在烧结过程中，改质煤沥青会生成少量活泼的氢原子和碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过化学作用重新组合形成低分子烃类气体，随着能量和作用时间的增加，这些烃类气体则会形成碳氢聚合物或异质碳粒等杂质，这些杂质会导致受电弓滑板出现原始裂纹，严重影响受电弓滑板的性能。而本发明采用的碳纳米管为多壁型管状碳纳米级晶体，其表面具有吸附性的大π键结构，能够吸附改质煤沥青在热分解过程中产生的自由基，有效的减少了自由基与氢原子产物的生成，从而有效避免了因其造成的微裂纹扩展、介电损耗加剧等连锁反应，并且提高了受电弓滑板的耐热性能，进而降低了受电弓滑板的机械、电气损耗。此外，在烧结过程中碳纳米管上的羟基官能团易发生断裂，断裂的羟基与煤沥青和骨料石墨表面形成新的官能团，由于其化学键力要比单纯的范德华力作用效果更强，从而增强了新型受电弓滑板的机械强度。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述受电弓滑板包括：按质量份计，沥青焦35～50份、石油焦20～30份、改质煤沥青20～35份、人造石墨粉10～15份和羟基功能化碳纳米管4～7份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述受电弓滑板包括：按质量份计，沥青焦45份、石油焦25份、改质煤沥青30份、人造石墨粉13份和羟基功能化碳纳米管5份。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述羟基功能化碳纳米管为羟基功能化多壁碳纳米管。