CN106064907A - 一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂，主要由钠基膨润土、碳纤维、石墨烯、炭黑、锌粉、镍粉、苯胺、过硫酸铵、间氨基苯磺酸、氯化铵、氧化钙、多聚磷酸钠、苯甲酸钠、水泥、缓凝剂混合而成。本发明在常温常压下配制，不易产生粉尘，易溶于水，不含有毒有害物质，环境影响小、施工简便、成本低廉。制备的降阻剂具有电阻率低和防腐性能好、稳定性好、保水性好，适用于酸碱性环境土壤、沙地、山区、岩石区等电阻率高和含水量易发生较大变化，特别适用于土壤电阻率高和酸性的地区。

Description

一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂

技术领域

本发明一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂，主要涉及用于电力接地、防雷接地等接地工程的高效物理降阻剂，属于导电接地材料技术领域。

技术背景

降阻剂是一种在电力接地和防雷接地等领域广泛运用的工程材料，特别是在接地电阻较高的地区，具有良好的降阻和防腐效果。

为解决早期化学降阻剂易流失和有效导电成分不能稳定存在的问题，从而研制出导电高分子类有机化学降阻剂。导电高分子类有机化学降阻剂克服了导电成分易流失的缺点，但对接地装置的腐蚀非常严重，且有机化学降阻剂含有有毒物质，容易污染周边环境和地下水。为解决这一问题，科学家研发出新型的降阻剂－物理降阻剂，它是以非电解质固体粉末为导电材料，可有效降低接地电阻，其中的强碱弱酸胶凝物易附在接地体上，使其腐蚀性较低且稳定性好，其中以膨润土为基体的降阻剂种类最多。如李景录等人研制的钙基膨润土基降阻剂，能有效降低接地电阻和防止接地体腐蚀。

膨润土基降阻剂是未来降阻剂研究开发的主流方向，膨润土主要分为钙基膨润土和钠基膨润土，钠基膨润土在吸水膨胀性、粘结性以及抗渗性能、膨胀容、CEC等各项性能都优于钙基膨润土，但若直接采用钠基膨润土作为降阻剂，会因电阻率过大而不满足电力行业对降阻剂的低电阻率的要求。钠基膨润土具有扩散层厚度大、较强的离子交换性特点，有关学者利用这一特性而进行聚苯胺改性膨润土，大大降低其电阻率，但其存在不溶水、亲水性较差和在碱性环境易失效的缺点。本发明的磺化聚苯胺改性钠基膨润土不仅具有电阻率低，而且易溶于水和具有较好的亲水性，在酸碱性环境下均能保持较低的电阻率。本发明还添加了导电颗粒从而使降阻剂的电阻率达到更低的水平。同时还添加缓蚀剂使降阻剂防腐性能更加优越。同其他降阻剂相比，本发明的降阻剂具有电阻率低、防腐性好、稳定性好，易溶于水，施工方便简单，无毒无害，对环境友好，将在降阻剂市场上具有良好的发展前景，必将获得更大的发展空间。

发明内容

本发明的工作机理是：

本发明降阻剂以磺化聚苯胺改性钠基膨润土为基材，磺化聚苯胺改性钠基膨润土具有较低的电阻率，改性钠基膨润土的层状结构并未发生变化，这种结构具有很强的吸水性和保水性，因此它的含水量不会随四季变化而发生大波动；同时选用电阻率低的石墨烯、碳纤维、锌粉、铝粉、镍粉作为导电材料，同时对磺化聚苯胺改性膨润土，磺化聚苯胺能与这些导电物质结合，从而形成空间导电通道，形成较好的导电回路，从而使降阻剂的电阻率较低；在降阻中添加多聚磷酸钠和苯甲酸钠二种缓蚀剂，在缓释剂的保护下，减缓接地系统的腐蚀速率；现有的降阻剂在酸性条件下多出现失效现象，在降阻剂中添加氧化钙和氯化铵，对酸性条件具有缓冲作用；本降阻剂中使用普通建筑425#水泥作为黏结剂，为延长水泥的水化硬化时间，在其中加入一定量的石膏缓凝剂，使其能在较长时间内保持塑性，从而使降阻剂充分的与接地体接触，降低接地电阻。

本发明的目的针对降阻剂存在降阻效果差、防腐效果不好、酸性条件下易失效、含有有毒有害物质和保水性差的缺点，提出一种降阻效果好、防腐性能好的磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂。

本发明所述的降阻剂以氯化铵和氧化钙为酸碱缓冲剂，多聚磷酸钠和苯甲酸钠为缓蚀剂，通过以下步骤制备：

（1）将钠基膨润土、氯化铵、苯胺、间氨基苯磺酸、多聚磷酸钠、苯甲酸钠加入水中，搅拌均匀后得到混合溶液；按质量计，其中水与钠基膨润土的加入量之比为2:3。

（2）步骤(1) 的混合溶液静置10-60 min后加入过硫酸铵，搅拌反应5-45min后静置10-18h。

(3)在步骤(2)的反应产物中，加入氧化钙、碳纤维、石墨烯、炭黑、锌粉、铝粉、镍粉，并混合均匀。

(4)在步骤(3)的反应混合物中，继续加入水泥和缓凝剂，并将含水量调节到15wt%~50wt%范围，混合均匀后得到磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂。

上述各组分按质量百分比计：钠基膨润土1%-80%，水泥10%-55%，碳纤维1%-20%，石墨烯0.1%-6%，炭黑1%-20%，氯化铵0.1%-25%，氧化钙0.1%-25%，锌粉0.1%-35%，铝粉0.1%-35%，镍粉 0.1%-35%，苯胺1%-40%，间氨基苯磺酸1%-40%，过硫酸铵1%-40%，多聚磷酸钠0.1%-10%，苯甲酸钠0.1%-10%，缓凝剂0.1%-10%。

所述的钠基膨润土的目数小于300目。

所述的水泥为425#水泥。

所述的缓凝剂为熟石膏。

本发明的有益效果：

本发明具有以下优点：对钠基膨润土磺化聚苯胺改性，克服了高分子类降阻剂不易溶于水的缺点，解决了聚苯胺改性膨润土基降阻剂在碱性条件易失效的问题；添加酸碱缓冲剂，能够扩大降阻剂在不同酸碱度的适用范围；添加碳纤维和导电粉末，其中碳纤维作为导电通道的骨架，但其比表面积小，接触面积小容易导致接触不良，导电粉末比碳纤维的比表面积大，增大接触面积，从而有效的降低降阻剂的电阻率。

本发明降阻剂是一种物理型降阻剂，具有电阻率低、防腐性能好、易溶于水、稳定性好，特别适用于酸碱性土壤地区、山区、岩石、沙地、高腐蚀地区，降阻剂中无毒无害，对周边环境友好，具有价格低廉、用量少、施工方便等优点，将会对接地系统产生良好的经济效应。

具体实施方式

实施例1

(1) 将20份钠基膨润土、8份氯化铵、10份苯胺、10份间氨基苯磺酸、2份多聚磷酸钠、2份苯甲酸钠加入水中，搅拌均匀后得到混合溶液；按质量计，其中水与钠基膨润土的加入量之比为2:3；

(2)步骤(1)的混合溶液静置15 min后加入10份过硫酸铵，搅拌反应30min后静置14h；

(3)在步骤(2)的反应产物中，加入5份氧化钙、2份碳纤维、5份炭黑、1份锌粉、1份铝粉，并混合均匀；

(4)在步骤(3)的反应混合物中，继续加入23份水泥和1份缓凝剂，将含水量调节到15%~50%范围，混合均匀后得到磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂。

实施例2

将26份钠基膨润土、8份氯化铵、8份苯胺、8份间氨基苯磺酸、1.5份多聚磷酸钠、1.5份苯甲酸钠加入水中，搅拌均匀后得到混合溶液；按质量计，其中水与钠基膨润土的加入量之比为2:3；

⑵ 步骤⑴ 的混合溶液静置20 min后加入8份过硫酸铵，搅拌反应15min后静置16h；

⑶ 在步骤⑵ 的反应产物中，加入5份氧化钙、2份碳纤维、1份石墨烯、4份炭黑、2份锌粉、2份铝粉、1份镍粉，并混合均匀；

⑷ 在步骤⑶的反应混合物中，继续加入20份水泥和2份缓凝剂，将含水量调节到15%~50%范围，混合均匀后得到磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂。

实施例3

⑴ 将30份钠基膨润土、5份氯化铵、10份苯胺、10份间氨基苯磺酸、2份多聚磷酸钠、2份苯甲酸钠加入水中，搅拌均匀后得到混合溶液；按质量计，其中水与钠基膨润土的加入量之比为2:3；

⑵ 步骤⑴ 的混合溶液静置30min后加入10份过硫酸铵，搅拌反应20min后静置18h；

⑶ 在步骤⑵ 的反应产物中，加入2.5份氧化钙、3份碳纤维、2份炭黑、0.5份锌粉、0.5份铝粉、0.5份镍粉，并混合均匀；

⑷ 在步骤⑶的反应混合物中，继续加入20份水泥和1份缓凝剂，将含水量调节到15%~50%范围，混合均匀后得到磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂。

实施例4

⑴ 将35份钠基膨润土、5份氯化铵、5份苯胺、5份间氨基苯磺酸、1.5份多聚磷酸钠、1.5份苯甲酸钠加入水中，搅拌均匀后得到混合溶液；按质量计，其中水与钠基膨润土的加入量之比为2:3；

⑵ 步骤⑴ 的混合溶液静置40min后加入5份过硫酸铵，搅拌反应25min后静置12h；

⑶ 在步骤⑵ 的反应产物中，加入5份氧化钙、1份碳纤维、2份石墨烯、1份炭黑、1份锌粉、2份铝粉、2份镍粉，并混合均匀；

⑷ 在步骤⑶的反应混合物中，继续加入25份水泥和3份缓凝剂，将含水量调节到15%~50%范围，混合均匀后得到磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂。

以上所述，仅是本发明的实施例，并非对本发明的的技术范围作任何限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上的实施例所作的任何修改等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂，其特征在于：所述的降阻剂以氯化铵和氧化钙为酸碱缓冲剂，多聚磷酸钠和苯甲酸钠为缓蚀剂，通过以下步骤制备：

(1)将钠基膨润土、氯化铵、苯胺、间氨基苯磺酸、多聚磷酸钠、苯甲酸钠加入水中，搅拌均匀后得到混合溶液；按质量计，其中水与钠基膨润土的加入量之比为2:3；

(2)步骤(1)的混合溶液静置10-60 min后加入过硫酸铵，搅拌反应5-45min后静置10-18h；

(3)在步骤(2)的反应产物中，加入氧化钙、碳纤维、石墨烯、炭黑、锌粉、铝粉、镍粉，并混合均匀；

(4)在步骤(3)的反应混合物中，继续加入水泥和缓凝剂，并将含水量调节到15wt%~50wt%范围，混合均匀后得到磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂；

上述各组分按质量百分比计：钠基膨润土1%-80%，水泥10%-55%，碳纤维1%-20%，石墨烯0.1%-6%，炭黑1%-20%，氯化铵0.1%-25%，氧化钙0.1%-25%，锌粉0.1%-35%，铝粉0.1%-35%，镍粉 0.1%-35%，苯胺1%-40%，间氨基苯磺酸1%-40%，过硫酸铵1%-40%，多聚磷酸钠0.1%-10%，苯甲酸钠0.1%-10%，缓凝剂0.1%-10%。

2.根据权利要求1所述的一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂，其特征在于：所述的钠基膨润土的目数小于300目。

3.根据权利要求1所述的一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂，其特征在于：所述的水泥为425#水泥。

4.根据权利要求1所述的一种磺化聚苯胺改性钠基膨润土基降阻剂，其特征在于：所述的缓凝剂为熟石膏。