CN101329925B - 表面包覆导电粉的骨料颗粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于静电防护技术领域，具体涉及一种表面包覆导电粉的骨料颗粒及其制备方法和应用。在干燥、无导电性的非金属矿物颗粒表面包覆碳或镍粉，即得骨料颗粒，其中，非金属矿物颗粒与碳或镍粉的质量比为1∶0.1～1∶0.01。具体步骤如下：将石英砂或石灰石颗粒、碳或镍粉、苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸钠溶液混合均匀，其中，石英砂或石灰石颗粒∶碳或镍粉∶苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸钠溶液的质量比为1∶0.1～0.01∶0.1，石英砂或石灰石颗粒粒径为0.5-2.5mm。所得混合物凝结、硬化后，经分散得到所需产品。本发明可应用在导电或防静电的水泥基材料或树脂类材料中。采用本发明，在碳粉掺量4％的条件下制备的导电水泥砂浆的电阻率，与单纯掺加20％碳粉、2％碳纤维条件下制备的导电水泥砂浆的电阻率基本相同，但强度大幅度提高。

Description

表面包覆导电粉的骨料颗粒及其制备方法和应用 
技术领域
本发明属于静电防护技术领域，具体涉及一种表面包覆导电粉的骨料颗粒及其制备方法和应用。 
背景技术
在军工、化工、石油等行业，保证安全生产、防止出现火灾和爆炸事件具有重要意义。静电起电是这些行业引起火灾、爆炸等事故的主要诱发因素之一。因此，静电防护是各行业最关注的安全问题之一。静电的产生几乎是难以避免的，但可以通过各种行之有效的措施加以防护，以其降低到可以接受的程度，并尽可能地减少危害。目前，工业上消除静电最广泛、切实可行的方法为接地泄漏法：其特点是采用接地、增湿、加入抗静电剂、铺设导电橡胶或喷涂导电涂料等措施让静电荷尽快地从带电体上泄漏消失，避免静电的积累，从而消除静电的危害。防静电结构材料系采用电阻率较低的材料制作，电阻性能应调节在合适的范围内，通常电阻率所取范围是106-109Ω·cm。 
目前，国内外对导电水泥基材料进行广泛深入的研究。导电水泥基材料可能应用于：接地装置，建筑物的避雷设备，消除静电装置，建筑采暖地面，环境加热，机敏混凝土，金属防腐阴极保护技术，高速公路的自动控监控以及运动中的重量称重，工程上还可以利用导电混凝土的电阻率变化，对大型结构如核电场设施与大坝的微裂纹进行监测等。 
导电或导静电材料主要是依靠加入导电骨料、形成部分通路达到导电或静电荷泄漏目的。 
在众多的导电材料中，碳粉或碳纤维最适宜作为导电水泥基材料的骨料。由于颜色较深，在树脂行业可采用导电云母粉作为骨料。铜、铁的电阻率极低，但由于水泥浆体呈强碱性，在金属表面形成氧化膜，其电阻率比金属大得多，所以不适于作为导电混凝土中的导电相材料。镍粉在水泥浆体中不会氧化，亦可作为导电水泥基材料的骨料，但成本高。 
但是现有的碳制材料、导电云母粉或镍粉加入胶凝材料后，严重影响浆体的流动性，碳纤维易于结团，制备的材料物理力学性能差；此外掺量大，经济性差。 
发明内容
本发明目的在于提供一种表面包覆导电粉的骨料颗粒及其制备方法和应用。 
本发明提出的表面包覆导电粉的骨料颗粒，在干燥、无导电性的非金属矿物颗粒表面包覆有碳或镍粉，其中，非金属矿物颗粒与碳或镍粉的质量比为1∶0.1～1∶0.01。 
本发明中，所述非金属矿物颗粒为石英砂或石灰石颗粒。 
本发明提出的表面包覆导电粉的骨料颗粒的制备方法，具体步骤如下： 
(1)将石英砂或石灰石颗粒、碳或镍粉、苯乙烯-丙烯酸乳液或丙烯酸乳液或硅酸钠溶液混合均匀，其中，石英砂：碳或镍粉：苯乙烯-丙烯酸乳液或丙烯酸乳液或硅酸钠溶液的质量比为1∶(0.1～0.01)∶0.1，石英砂或石灰石颗粒粒径为0.5-2.5mm； 
(2)将步骤(1)所得混合物凝结、硬化后，经分散得到所需产品。 
本发明提出的表面包覆导电粉的骨料颗粒在导电或防静电的水泥基材料或树脂类材料中的应用。 
本发明提出的表面包覆导电粉的骨料颗粒制备导电或防静电的水泥基材料，具体步骤如下：将水泥、表面包覆导电粉的骨料颗粒和水，搅拌均匀，即形成水泥其材料，其中：水泥与表面包覆导电粉的骨料颗粒质量比为1∶(1～5)，水与水泥质量比为(0.4-0.6)∶1。在上述制备过程中，还可以加入普通水泥砂浆中普遍使用的外加剂、掺合料，以改善水泥砂浆的工作性与物理力学性能。外加剂、掺合料的加入量与普通水泥砂浆制备中的加入量相同。 
本发明提出的表面包覆导电粉的骨料颗粒制备导电或防静电的树脂类材料，具体步骤如下：将聚合物树脂、表面包覆导电粉的骨料颗粒和固化剂，搅拌均匀，即形成树脂类材料，其中：聚合物树脂与表面包覆导电粉的骨料颗粒质量比为1∶1～5。在上述制备过程中，还可以加入普通聚合物树脂砂浆中普遍使用的添加剂、填料，以改善聚合物树脂砂浆的工作性与物理力学性能。添加剂与填料的加入量与普通水泥砂浆制备中的加入量相同。 
本发明的效果：采用本发明所述工艺，在碳粉掺量4％的条件下制备的导电水泥砂浆的电阻率，与单纯掺加20％碳粉、2％碳纤维条件下制备的导电水泥砂浆的电阻率基本相同。但强度大幅度提高。 
具体实施方式
下面结合具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的： 
实施例1：采用胶粘工艺方法制备表面包覆碳骨料颗粒并以此制备用于导电或防静电的水泥基材料制品： 
(1)按1∶0.05∶0.1质量比分别称取石英砂∶碳∶苯乙烯-丙烯酸乳液，石英砂粒径1～2.5mm； 
(2)将上述粉体与乳液均匀搅拌得到混合物； 
(3)混合物凝结、硬化后，经分散得到表面包覆碳颗粒。 
(4)将上述表面包覆碳或镍粉颗粒作为骨料用于水泥砂浆，砂浆的配合比如下： 水泥∶水∶导电颗粒∶细砂(粒度0.16～0.6mm)＝1∶0.42∶2.0∶1。可制得导电或导静电水泥砂浆。 
实施例2：采用胶粘工艺方法制备表面包覆镍粉骨料颗粒并以此制备用于导电或防静电的水泥基材料制品： 
(1)按1∶0.2∶0.1质量比分别称取石英砂∶镍粉∶苯乙烯-丙烯酸乳液，石英砂粒径1～2.5mm； 
(2)将上述粉体与乳液均匀搅拌得到混合物； 
(3)混合物凝结、硬化后，经分散得到表面包覆镍粉颗粒。 
(4)将上述表面包覆碳或镍粉颗粒作为骨料用于水泥砂浆，砂浆的配合比如下：水泥∶水∶导电颗粒∶细砂(粒度0.16～0.6mm)＝1∶0.41∶2.0∶1.2。可制得导电或导静电水泥砂浆。 
实施例3：采用胶粘工艺方法制备表面包覆镍粉骨料颗粒并以此制备用于导电或防静电的水泥基材料制品： 
(1)按1∶0.01∶0.1质量比分别称取石英砂∶镍粉∶苯乙烯-丙烯酸乳液，石英砂粒径1～2.5mm； 
(2)将上述粉体与乳液均匀搅拌得到混合物； 
(3)混合物凝结、硬化后，经分散得到表面包覆碳或镍粉颗粒。 
(4)将上述表面包覆碳或镍粉颗粒作为骨料用于水泥砂浆，砂浆的配合比如下：水泥∶水∶导电颗粒∶细砂(粒度0.16～0.6mm)＝1∶0.44∶2.1∶1.2。可制得导电或导静电水泥砂浆。 
实施例4.采用胶粘工艺方法制备表面包覆碳粉骨料颗粒并以此制备用于导电或防静电的树脂类材料制品： 
(1)按1∶0.05∶0.1质量比分别称取石英砂∶碳粉∶丙烯酸乳液，石英砂粒径0.5～1.5mm； 
(2)将上述粉体与乳液均匀搅拌得到混合物； 
(3)混合物凝结、硬化后，经分散得到表面包覆碳粉颗粒。 
(4)将上述表面包覆碳或镍粉颗粒作为骨料用于环氧树脂砂浆中，砂浆的配合比如下：环氧树脂∶固化剂∶导电颗粒∶石英砂(粒度0.16～0.6mm)＝1∶0.30∶2.0∶1.0。可制得导静电环氧树脂砂浆。 
实施例5.采用胶粘工艺方法制备表面包覆镍粉骨料颗粒并以此制备用于导电或防静电的树脂类材料制品： 
(1)按1∶0.2∶0.1质量比分别称取石英砂∶镍粉∶丙烯酸乳液，石英砂粒径0.5～1.5mm； 
(2)将上述粉体与乳液均匀搅拌得到混合物； 
(3)混合物凝结、硬化后，经分散得到表面包覆镍粉颗粒。 
(4)将上述表面包覆碳或镍粉颗粒作为骨料用于环氧树脂砂浆中，砂浆的配合比如下：环氧树脂∶固化剂∶导电颗粒∶石英砂(粒度0.16～0.6mm)＝1∶0.35∶1.8∶1.2。 
实施例6.采用胶粘工艺方法制备表面包覆碳粉骨料颗粒并以此制备用于导电或防静电的树脂类材料制品： 
(1)按1∶0.01∶0.1质量比分别称取石英砂∶碳粉∶丙烯酸乳液，石英砂粒径0.5～1.5mm； 
(2)将上述粉体与乳液均匀搅拌得到混合物； 
(3)混合物凝结、硬化后，经分散得到表面包覆碳粉颗粒。 
(4)将上述表面包覆碳或镍粉颗粒作为骨料用于环氧树脂砂浆中，砂浆的配合比如下：环氧树脂∶固化剂∶导电颗粒∶石英砂(粒度0.16～0.6mm)＝1∶0.30∶2.2∶1.2。 

Claims (7)

1.一种表面包覆导电粉的骨料颗粒，其特征在于在干燥、无导电性的非金属矿物颗粒表面包覆碳或镍粉，制得导电骨料颗粒，其中，非金属矿物颗粒与碳或镍粉的质量比为1∶0.1～1∶0.01；所述非金属矿物颗粒为石英砂或石灰石颗粒。
2.一种如权利要求1所述的表面包覆导电粉的骨料颗粒的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
(1)将石英砂或石灰石颗粒、碳或镍粉、苯乙烯-丙烯酸乳液或丙烯酸乳液或硅酸钠溶液混合均匀，其中，石英砂或石灰石颗粒∶碳或镍粉∶苯乙烯-丙烯酸乳液或丙烯酸乳液或硅酸钠溶液的质量比为1∶(0.1～0.01)∶0.1，石英砂或石灰石颗粒粒径为0.5-2.5mm；
(2)将步骤(1)所得混合物凝结、硬化后，经分散得到所需产品。
3.一种如权利要求1所述的表面包覆导电粉的骨料颗粒在导电或防静电的水泥基材料或树脂类材料中的应用。
4.如权利要求3所述的表面包覆导电粉的骨料颗粒在导电或防静电的水泥基材料的应用，其特征在于具体步骤如下：将水泥、表面包覆导电粉的骨料颗粒和水，搅拌均匀，即形成水泥基材料，其中：水泥与表面包覆导电粉的骨料颗粒质量比为1∶(1～5)，水与水泥质量比为(0.4-0.6)∶1。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于还加入外加剂、掺合料。
6.如权利要求3所述的表面包覆导电粉的骨料颗粒在导电或防静电的树脂类材料的应用，其特征在于具体步骤如下：将聚合物树脂、表面包覆导电粉的骨料颗粒和固化剂，搅拌均匀，即形成树脂类材料，其中：聚合物树脂与表面包覆导电粉的骨料颗粒的质量比为1∶1～1∶5。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于还加入添加剂、填料。
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