CN110224248B - 一种复合接地极及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合接地极及其制备方法，包括金属芯体，以及由内向外依次包覆于所述金属芯体外部的第一防护层和第二防护层；其中，所述第一防护层的材料为有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，所述第二防护层的材料为聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料。本发明提供的复合接地极，第一防护层可使金属表面钝化形成氧化膜层，降低腐蚀电流，同时，还能保证金属接地极材料具有良好的导电性和散流能力；采用在第一防护层上涂覆聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料，两种涂层之间具有较高的结合强度，可有效提高接地极的耐腐性，且聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂层还可使接地极表面具有具有较高的硬度，从而赋予接地极优异的耐磨性。

Description

一种复合接地极及其制备方法

技术领域

本发明涉及电气接地技术领域，尤其涉及一种复合接地极及其制备方法。

背景技术

电力系统是保障电力设备安全运行以及人员安全的重要电力设施。接地系统是电力系统的一个重要组成部分，负责把电气设备与大地连接，从而提供稳定的参考地电位，为工作电流、故障电流、雷击电流提供释放通道，因此接地系统的稳定性对电力系统的安全运行具有重要意义。接地系统多采用金属体接地材料，通常情况下金属接地体容易被腐蚀，如果检查不及时就会给电力系统以及附近人员造成严重的电力事故。

目前，电镀金属层的合金类金属接地材料和非金属接地材料(例如石墨接地极材料)作为新型接地材料已被广泛使用。但部分电镀金属层的合金类金属接地材料由于施工和运输环节的不规范操作，导致镀层容易出现划痕、磕碰等问题，降低其防腐效果。在使用一段时间之后，接地模块或接地极的腐蚀程度与预期有一定的差距。而石墨接地材料虽有效避免了上述情况发生，但因其无法承受雷电造成的巨大电流，容易导致接地极防雷作用失效的问题。因此，研制一种在保证接地极抗腐蚀强度的前提下，同时具有较强的阳极保护和屏蔽作用的接地极具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术中接地极无法同时达到具有较高耐腐蚀性和阳极保护以及屏蔽作用的问题，本发明提供一种复合接地极及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种复合接地极，包括金属芯体，以及由内向外依次包覆于所述金属芯体外部的第一防护层和第二防护层；

其中，所述第一防护层的材料为有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，所述第二防护层的材料为聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料。

相对于现有技术，本发明提供的复合接地极，采用在金属芯体表面涂覆有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，可使金属表面钝化形成氧化膜层，降低腐蚀电流，使接地接本体具备良好的耐腐性，同时，还能保证金属接地极材料具有良好的导电性和散流能力；采用在有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层上涂覆聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料，两种涂层之间具有较好的层间附着力，使两种涂层之间具有较高的结合强度，可有效提高接地极的耐腐性，且聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂层还可使接地极表面具有较高的硬度，从而赋予接地极优异的耐磨性，有效避免因施工方法不当和运输颠簸造成的涂层磨损，进而导致接地极耐腐蚀性下降问题的出现。

优选的，所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料中所述有机蒙脱土改性聚苯胺与所述丙烯酸叔氟共聚乳液的质量比为1:1.5-3。

优选的有机蒙脱土改性聚苯胺与丙烯酸叔氟共聚乳液的质量比，可使接地极具备最佳的耐腐蚀性、导电性和散流能力。

优选的，所述聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料中所述聚四氟乙烯与所述聚苯硫醚的质量比为3-5:1。

优选的聚四氟乙烯和聚苯硫醚的质量比，可使复合涂料具有较低的摩擦系数，从而使涂料具备优异的摩擦性能，同时还具有较高的硬度，将聚四氟乙烯和聚苯硫醚按照本发明提供的质量比复配，可得到具有高硬度、高韧性、防磨、减磨功能的复合涂料，进而有效避免因施工方法不当和运输颠簸造成的涂层磨损。

优选的，所述第一防护层的厚度为45-55μm。

优选的，所述第二防护层的厚度为0.4-0.6mm。

优选的第一防护层的厚度能有效的密封金属芯体，保证其隔绝空气，避免水和离子成分的侵蚀，同时还能保证接地极具有良好的导电性；优选的第二防护层的厚度可赋予接地极表面优异的抗划伤能力，有效防止涂层的磨损；两者协同共同使得接地极具有优异的耐腐蚀性，同时还具有较强的阳极保护和屏蔽作用。

优选的，所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的原料按照质量份数计包括如下组分：苯胺30-50份，过硫酸铵20-30份，氨水35-45份，成膜助剂10-20份，pH调节剂5-10份，蒙脱土原土5-10份，氯化钠2-5份，双氧水20-30份，十六烷基三甲基溴化铵4-8份，反应型乳化剂7-15份，甲基丙烯酸甲酯10-20份，α-甲基丙烯酸2-5份，丙烯酸六氟丁酯10-20份，叔碳酸乙烯酯20-30份，碳酸氢钠2-5份和去离子水80-130份。

本发明制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的设计思路为：通过对蒙脱土原土进行改性得到有机蒙脱土，并使苯胺在有机蒙脱土的层间发生聚合，得到有机蒙脱土改性聚苯胺，提高聚苯胺与丙烯酸叔氟共聚乳液之间的相容性；采用丙烯酸单体和含氟单体通过聚合反应制备得到丙烯酸叔氟共聚乳液，叔碳酸乙烯酯叔碳连接3个取代基，是高度支链化的疏水基团，其与含氟单体共聚，利用自身较大的空间位阻协同C-F键，对其周围基团形成强大的保护作用，从而使得制备的丙烯酸叔氟共聚乳液具有优异的耐水性、耐光性和耐碱性；通过将制备的有机蒙脱土改性聚苯胺与丙烯酸叔氟共聚乳液复配，可使制得的复合涂料成膜后致密性好，防渗漏，具有优异的化学稳定性，耐候性以及较高的硬度。

优选的，所述反应型乳化剂为烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵。

优选的乳化剂与传统的乳化剂相比，其反应性官能团可以参与至乳液聚合的过程中，在反应过程中以共价键的方式键合到聚合物粒子的表面，大大减少了聚合物表面的亲水基团，提高了乳液的稳定性、耐水性和力学性能。

优选的，所述成膜助剂为十二碳醇酯。

优选的成膜助剂可显著降低涂料的最低成膜温度，且以本发明优选的比例加入涂料体系中，还可提高涂料的附着力。

优选的，所述pH调节剂为质量浓度为3-5％的盐酸、硫酸、硝酸或醋酸中的一种或几种。

优选的，所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的制备方法包括以下步骤：

步骤a，制备有机改性蒙脱土：

以蒙脱土原土、氯化钠和十六烷基三甲基溴化为原料制得有机改性蒙脱土；

步骤b，制备水性丙烯酸叔氟共聚乳液：

将称取的60-70wt％的反应型乳化剂加入称取的20-40wt％的去离子水中，混合均匀，加入称取的甲基丙烯酸甲酯、α-甲基丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯和叔碳酸乙烯酯，混合均匀，得混合单体预乳化液；将剩余的反应型乳化剂和称取的碳酸氢钠加入30-40wt％的去离子水中，混合均匀，得混合溶液；

将称取的过硫酸铵溶于剩余的去离子水中，得过硫酸铵溶液，于70-90℃，将所述过硫酸铵溶液和混合单体预乳化液加入所述混合溶液中，继续反应2-3h，得水性丙烯酸叔氟共聚乳液；

步骤c，制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

将称取的苯胺加入所述有机改性蒙脱土中，混合均匀，加入所述pH调节剂调节pH至3-4，得有机蒙脱土苯胺溶液，加入称取的双氧水，于55-65℃反应11-13h，得得有机蒙脱土改性聚苯胺；向所述有机蒙脱土改性聚苯胺中加入所述水性丙烯酸叔氟共聚乳液，混合均匀，加入称取的成膜物质，混合均匀，得所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料。

上述制备过程自由基聚合反应更充分，原料利用率更高，制得的有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料具有更加优异的耐热性、耐化学品性、耐候性、柔韧性和导电性。

优选的，所述有机改性蒙脱土的制备方法具体包括如下步骤：

向所述蒙脱土原土中加入其质量8-10倍的去离子水，分散均匀后静置5-7h，取上层悬浮液，向所述悬浮液中加入称取的氯化钠，于65-75℃搅拌5-7h，过滤，洗涤，干燥，研磨至细度6-8μm，得钠基蒙脱土；

将所述钠基蒙脱土分散于去离子水中，得质量分数为3-4％的钠基蒙脱土分散液；向所述钠基蒙脱土分散液中加入称取的十六烷基三甲基溴化铵，于40-50℃反应4-6h，过滤，洗涤，干燥，研磨至细度6-8μm，得所述有机改性蒙脱土。

蒙脱土具有特殊的片层结构，经上述方法改性后的有机蒙脱土与聚苯胺具有更好的亲和力和相容性，聚苯胺可充分填充至有机改性蒙脱土的片层且稳定存在在于有机改性蒙脱土的片层结构中，从而能有效阻止氧气或腐蚀离子的流动，进而赋予接地极优异的防腐性能，同时作为聚苯胺的载体，还可提高聚苯胺与丙烯酸叔氟共聚乳液、聚四氟乙烯和聚苯硫醚之间的相容性，从而提高了聚苯胺与丙烯酸叔氟共聚乳液、聚四氟乙烯和聚苯硫醚之间的协同作用。

优选的，步骤b中，所述过硫酸铵溶液和混合单体预乳化液采用同时滴加的方式加入至所述混合溶液中，滴加速率为5-6mL/min。

滴加速率过快，会导致聚合反应速度过快，聚合过程产生大量的反应热，导致聚合体系温度波动较大，影响聚合体系的稳定性；滴加速率过慢，聚合反应速度也较慢，导致单体转化率低。

本发明还提供了一种复合接地极的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：

步骤a，将所述金属芯体打磨，丙酮浸泡，得预处理金属芯体；

步骤b，将所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料涂刷或喷涂至所述预处理金属芯体的表面，于30-35℃干燥，重复上述操作2-4次，然后于45-55℃烘干2-4h，得预处理接地极；

步骤c，将所述聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料涂刷或喷涂至所述预处理接地极的表面，于40-45℃干燥，重复上述操作2-4次，然后于67-70℃烘干2-4h，得所述复合接地极。

上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，制备的复合接地极可有效隔绝土壤中的酸、碱、盐等有害物质对接地极的侵蚀，同时，还大大提高了对雷电的导出效果，经久耐用，安全环保，具有广阔的市场前景。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明实施例提供一种复合接地极，其制备方法包括如下步骤：

1.制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的原料按照质量份数计包括如下组分：苯胺30份，过硫酸铵25份，氨水45份，十二碳醇酯15份，3wt％的盐酸溶液5份，蒙脱土原土8份，氯化钠2份，双氧水20份，十六烷基三甲基溴化铵4份，烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂15份，甲基丙烯酸甲酯20份，α-甲基丙烯酸5份，丙烯酸六氟丁酯15份，叔碳酸乙烯酯30份，碳酸氢钠5份和去离子水80份。

上述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的制备步骤如下：

步骤a，制备有机改性蒙脱土：

向所述蒙脱土原土中加入其质量8倍的去离子水，分散均匀后静置7h，取上层悬浮液，向所述悬浮液中加入称取的氯化钠，于65℃搅拌6h，过滤，洗涤，70℃干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度6-8μm，得钠基蒙脱土；

将所述钠基蒙脱土分散于去离子水中，得质量分数为3-4％的钠基蒙脱土分散液；向所述钠基蒙脱土分散液中加入称取的十六烷基三甲基溴化铵，于40℃反应6h，过滤，洗涤，50℃干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度6-8μm，得所述有机改性蒙脱土；

步骤b，制备水性丙烯酸叔氟共聚乳液：

将称取的60wt％的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂加入称取的30wt％的去离子水中，混合均匀，加入称取的甲基丙烯酸甲酯、α-甲基丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯和叔碳酸乙烯酯，混合均匀，得混合单体预乳化液；将剩余的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂和称取的碳酸氢钠加入40wt％的去离子水中，升温至80℃，然后以5-6mL/min的速度同时滴加过硫酸铵和混合单体预乳化液，滴加结束后继续反应2.5h，降温至35℃以下，得水性丙烯酸叔氟共聚乳液；

步骤c，制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

将称取的苯胺加入所述有机改性蒙脱土中，混合均匀，加入所述盐酸溶液调节pH至3，得有机蒙脱土苯胺溶液，加入称取的双氧水，于65℃反应11h，洗涤，抽滤，干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度为4-6μm，得蒙脱土-聚苯胺复合材料；向所述蒙脱土-聚苯胺复合材料中加入所述水性丙烯酸叔氟共聚乳液，混合均匀，加入称取的十二碳醇酯，混合均匀，得所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料。

2.制备聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料：

按照3:1的质量比将聚四氟乙烯乳液和聚苯硫醚粉末混合均匀，加入聚四氟乙烯乳液质量0.25倍的消泡剂和流平剂，混合均匀，得聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料。

3.制备复合接地极：

步骤一、将金属芯体依次用粗砂纸、细砂纸和金相砂纸打磨，用丙酮浸泡清洗，除去表面油污；

步骤二、在金属芯体表面喷涂上述制备得到的有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，喷涂过程中注意避免产生气泡，30℃干燥，重复上述操作2次，膜厚控制为45-55μm，然后在50℃烘干3h；

步骤三、在已喷涂有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层的金属芯体表面，喷涂上述制备的聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂料，喷涂过程中注意避免产生气泡，于40℃恒温干燥，重复上述操作3次，控制膜层厚度为0.4-0.6mm，然后60℃烘干3h，自然冷却至常温，得所述复合电极。

实施例2

本发明实施例提供一种复合接地极，其制备方法包括如下步骤：

1.制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的原料按照质量份数计包括如下组分：苯胺40份，过硫酸铵20份，氨水35份，十二碳醇酯20份，1wt％的硫酸溶液8份，蒙脱土原土5份，氯化钠4份，双氧水25份，十六烷基三甲基溴化铵6份，烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂10份，甲基丙烯酸甲酯15份，α-甲基丙烯酸3份，丙烯酸六氟丁酯20份，叔碳酸乙烯酯25份，碳酸氢钠2份和去离子水130份。

上述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的制备步骤如下：

步骤a，制备有机改性蒙脱土：

向所述蒙脱土原土中加入其质量10倍的去离子水，分散均匀后静置5h，取上层悬浮液，向所述悬浮液中加入称取的氯化钠，于75℃搅拌5h，过滤，洗涤，70℃干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度6-8μm，得钠基蒙脱土；

将所述钠基蒙脱土分散于去离子水中，得质量分数为3-4％的钠基蒙脱土分散液；向所述钠基蒙脱土分散液中加入称取的十六烷基三甲基溴化铵，于50℃反应4h，过滤，洗涤，50℃干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度6-8μm，得所述有机改性蒙脱土；

步骤b，制备水性丙烯酸叔氟共聚乳液：

将称取的65wt％的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂加入称取的20wt％的去离子水中，混合均匀，加入称取的甲基丙烯酸甲酯、α-甲基丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯和叔碳酸乙烯酯，混合均匀，得混合单体预乳化液；将剩余的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂和称取的碳酸氢钠加入30wt％的去离子水中，升温至90℃，然后以5-6mL/min的速度同时滴加过硫酸铵和混合单体预乳化液，滴加结束继续反应2h，降温至35℃以下，得水性丙烯酸叔氟共聚乳液；

步骤c，制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

将称取的苯胺加入所述有机改性蒙脱土中，混合均匀，加入所述硫酸溶液调节pH至4，得有机蒙脱土苯胺溶液，加入称取的双氧水，于60℃反应12h，洗涤，抽滤，干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度为4-6μm，得蒙脱土-聚苯胺复合材料；向所述蒙脱土-聚苯胺复合材料中加入所述水性丙烯酸叔氟共聚乳液，混合均匀，加入称取的十二碳醇酯，混合均匀，得所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料。

2.制备聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料：

按照4:1的质量比将聚四氟乙烯乳液和聚苯硫醚粉末混合均匀，加入聚四氟乙烯乳液质量0.25倍的消泡剂和流平剂，混合均匀，得聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料。

3.制备复合接地极：

步骤一、将金属芯体依次用粗砂纸、细砂纸和金相砂纸打磨，用丙酮浸泡清洗，除去表面油污；

步骤二、在金属芯体表面喷涂上述制备得到的有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，喷涂过程中注意避免产生气泡，30℃干燥，重复上述操作2次，膜厚控制为45-55μm，然后在50℃烘干3h；

步骤三、在已喷涂有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层的金属芯体表面，喷涂上述制备的聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂料，喷涂过程中注意避免产生气泡，于40℃恒温干燥，重复上述操作3次，控制膜层厚度为0.4-0.6mm，然后60℃烘干3h，自然冷却至常温，得所述复合电极。

实施例3

本发明实施例提供一种复合接地极，其制备方法包括如下步骤：

1.制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的原料按照质量份数计包括如下组分：苯胺50份，过硫酸铵30份，氨水40份，十二碳醇酯10份，3wt％的醋酸溶液10份，蒙脱土原土10份，氯化钠5份，双氧水30份，十六烷基三甲基溴化铵8份，烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵化剂7份，甲基丙烯酸甲酯10份，α-甲基丙烯酸2份，丙烯酸六氟丁酯10份，叔碳酸乙烯酯20份，碳酸氢钠4份和去离子水110份。

上述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的制备步骤如下：

步骤a，制备有机改性蒙脱土：

向所述蒙脱土原土中加入其质量9倍的去离子水，分散均匀后静置6h，取上层悬浮液，向所述悬浮液中加入称取的氯化钠，于70℃搅拌5h，过滤，洗涤，干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度6-8μm，得钠基蒙脱土；

将所述钠基蒙脱土分散于去离子水中，得质量分数为3-4％的钠基蒙脱土分散液；向所述钠基蒙脱土分散液中加入称取的十六烷基三甲基溴化铵，于45℃反应5h，过滤，洗涤，50℃干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度6-8μm，得所述有机改性蒙脱土；

步骤b，制备水性丙烯酸叔氟共聚乳液：

将称取的70wt％的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂加入称取的40wt％的去离子水中，混合均匀，加入称取的甲基丙烯酸甲酯、α-甲基丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯和叔碳酸乙烯酯，混合均匀，得混合单体预乳化液；将剩余的烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵乳化剂和称取的碳酸氢钠加入35wt％的去离子水中，升温至70℃，然后以5-6mL/min的速度同时滴加过硫酸铵和混合单体预乳化液，滴加结束继续反应3h，降温至35℃以下，得水性丙烯酸叔氟共聚乳液；

步骤c，制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

将称取的苯胺加入所述有机改性蒙脱土中，混合均匀，加入所述醋酸溶液调节pH至3.6，得有机蒙脱土苯胺溶液，加入称取的双氧水，于55℃反应13h，洗涤，抽滤，干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度为4-6μm，得蒙脱土-聚苯胺复合材料；向所述蒙脱土-聚苯胺复合材料中加入所述水性丙烯酸叔氟共聚乳液，混合均匀，加入称取的十二碳醇酯，混合均匀，得所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料。

2.制备聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料：

按照5:1的质量比将聚四氟乙烯乳液和聚苯硫醚粉末混合均匀，加入聚四氟乙烯乳液质量0.25倍的消泡剂和流平剂，混合均匀，得聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料。

3.制备复合接地极：

步骤一、将金属芯体依次用粗砂纸、细砂纸和金相砂纸打磨，用丙酮浸泡清洗，除去表面油污；

步骤二、在金属芯体表面涂刷上述制备得到的有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，涂刷过程中注意避免产生气泡，30℃干燥，重复上述操作2次，膜厚控制为45-55μm，然后在50℃烘干3h；

步骤三、在已涂刷有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层的金属芯体表面，涂刷上述制备的聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂料，涂刷过程中注意避免产生气泡，于40℃恒温干燥，重复上述操作3次，控制膜层厚度为0.4-0.6mm，然后60℃烘干3h，自然冷却至常温，得所述复合电极。

通过上述制备方法得到的有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料中所述有机蒙脱土改性聚苯胺与所述丙烯酸叔氟共聚乳液的质量比均在1:1.5-3的范围内。

对比例1

本对比例提供一种复合接地极，其制备方法与实施例1相同，不同的是采用钠基蒙脱土代替实施例1中的有机改性蒙脱土，具体制备步骤如下：

制备水性丙烯酸叔氟共聚乳液的步骤制备，制备聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料的步骤均与实施例1相同。

制备钠基蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

将称取的苯胺加入所述钠基蒙脱土中，混合均匀，加入所述硫酸溶液调节pH至4，得钠基蒙脱土苯胺溶液，加入称取的双氧水，于60℃反应12h，洗涤，抽滤，干燥，在球磨机中以600r/min的速率研磨至细度为4-6μm，得蒙脱土-聚苯胺复合材料；向所述蒙脱土-聚苯胺复合材料中加入所述水性丙烯酸叔氟共聚乳液，混合均匀，加入称取的十二碳醇酯，混合均匀，得所述钠基蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料。

复合接地极的制备步骤与实施1相同，此处不再赘述。

对比例2

本对比例提供一种复合接地极，其制备方法与实施例1相同，不同的是，在金属芯体表面喷涂有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料以后，喷涂聚四氟乙烯乳液。有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层的厚度与实施例1相同，聚四氟乙烯乳液涂层的厚度与实施例1中聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂层的厚度相同。

对实施例1-3以及对比例1-3制备的复合接地极样品的附着力、耐冲击力、防腐蚀性和电阻等性能进行测试，结果见表1。

对比例3

本对比例提供一种复合接地极，所述复合接地极的制备方法与实施例1相同，不同的是在已喷涂有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层的金属芯体表面喷涂的聚四氟乙烯乳液，高温固化冷却后喷涂聚苯硫醚乳液，其中聚四氟乙烯乳液和聚苯硫醚乳液的质量比为3:1，控制聚四氟乙烯涂层和聚苯硫醚涂层的总膜层厚度为0.4-0.6mm。

其中，实施例1-3以及对比例1-3的接地极的金属芯体的尺寸为直径60mm，长度为2.5mm的圆钢。

对比例4

本对比例提供一种常规镀锌接地极。

将上述实施例和对比例的接地极进行性能检测，结果如表1所示。

表1

由上表可以看出，本发明制备的复合接地极具有优异的防腐性、耐冲击性和导电性，且综合性能明显优于对比例，这也说明本发明中有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液涂层和聚四氟乙烯/聚苯硫醚涂层之间存在协同作用，也证明了本发明制备的有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液具有明显的优势和效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合接地极，其特征在于，包括金属芯体，以及由内向外依次包覆于所述金属芯体外部的第一防护层和第二防护层；

其中，所述第一防护层的材料为有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料，所述第二防护层的材料为聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料，

所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料中所述有机蒙脱土改性聚苯胺与所述丙烯酸叔氟共聚乳液的质量比为1:1.5-3，

所述有机蒙脱土是以蒙脱土原土、氯化钠和十六烷基三甲基溴化铵为原料制得的有机改性蒙脱土，

所述聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料中所述聚四氟乙烯与所述聚苯硫醚的质量比为3-5:1。

2.如权利要求1所述的复合接地极，其特征在于，所述第一防护层的厚度为45-55μm。

3.如权利要求2所述的复合接地极，其特征在于，所述第二防护层的厚度为0.4-0.6mm。

4.如权利要求1所述的复合接地极，其特征在于，所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的原料按照质量份数计包括如下组分：苯胺30-50份，过硫酸铵20-30份，氨水35-45份，成膜助剂10-20份，pH调节剂5-10份，蒙脱土原土5-10份，氯化钠2-5份，双氧水20-30份，十六烷基三甲基溴化铵4-8份，反应型乳化剂7-15份，甲基丙烯酸甲酯10-20份，α-甲基丙烯酸2-5份，丙烯酸六氟丁酯10-20份，叔碳酸乙烯酯20-30份，碳酸氢钠2-5份和去离子水80-130份。

5.如权利要求4所述的复合接地极，其特征在于，所述反应型乳化剂为烯丙氧基脂肪醇氧乙烯醚硫酸铵，和/或

所述成膜助剂为十二碳醇酯；和/或

所述pH调节剂为质量浓度为3-5％的盐酸、硫酸、硝酸或醋酸中的一种或几种。

6.如权利要求4所述的复合接地极，其特征在于，所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料的制备方法包括以下步骤：

步骤a，制备有机改性蒙脱土：

以蒙脱土原土、氯化钠和十六烷基三甲基溴化铵为原料制得有机改性蒙脱土；

步骤b，制备水性丙烯酸叔氟共聚乳液：

将称取的60-70wt％的反应型乳化剂加入称取的20-40wt％的去离子水中，混合均匀，加入称取的甲基丙烯酸甲酯、α-甲基丙烯酸、丙烯酸六氟丁酯和叔碳酸乙烯酯，混合均匀，得混合单体预乳化液；将剩余的反应型乳化剂和称取的碳酸氢钠加入30-40wt％的去离子水中，混合均匀，得混合溶液；

将称取的过硫酸铵溶于剩余的去离子水中，得过硫酸铵溶液，于70-90℃，将所述过硫酸铵溶液和混合单体预乳化液加入所述混合溶液中，继续反应2-3h，得水性丙烯酸叔氟共聚乳液；

步骤c，制备有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料：

将称取的苯胺加入所述有机改性蒙脱土中，混合均匀，加入所述pH调节剂调节pH至3-4，得有机蒙脱土苯胺溶液，加入称取的双氧水，于55-65℃反应11-13h，得有机蒙脱土改性聚苯胺；向所述有机蒙脱土改性聚苯胺中加入所述水性丙烯酸叔氟共聚乳液，混合均匀，加入称取的成膜物质，混合均匀，得所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料。

7.如权利要求6所述的复合接地极，其特征在于，所述有机改性蒙脱土的制备方法具体包括如下步骤：

向所述蒙脱土原土中加入其质量8-10倍的去离子水，分散均匀后静置5-7h，取上层悬浮液，向所述悬浮液中加入称取的氯化钠，于65-75℃搅拌5-7h，过滤，洗涤，干燥，研磨至细度6-8μm，得钠基蒙脱土；

将所述钠基蒙脱土分散于去离子水中，得质量分数为3-4％的钠基蒙脱土分散液；向所述钠基蒙脱土分散液中加入称取的十六烷基三甲基溴化铵，于40-50℃反应4-6h，过滤，洗涤，干燥，研磨至细度6-8μm，得所述有机改性蒙脱土。

8.如权利要求6所述的复合接地极，其特征在于，步骤b中，所述过硫酸铵溶液和混合单体预乳化液采用滴加的方式加入至所述混合溶液中，滴加速率为5-6mL/min。

9.一种权利要求1-8任一项所述的复合接地极的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤a，将所述金属芯体打磨，丙酮浸泡，得预处理金属芯体；

步骤b，将所述有机蒙脱土改性聚苯胺/丙烯酸叔氟共聚乳液复合涂料涂刷或喷涂至所述预处理金属芯体的表面，于30-35℃干燥，重复上述操作2-4次，然后于45-55℃烘干2-4h，得预处理接地极；

步骤c，将所述聚四氟乙烯/聚苯硫醚复合涂料涂刷或喷涂至所述预处理接地极的表面，于40-45℃干燥，重复上述操作2-4次，然后于67-70℃烘干2-4h，得所述复合接地极。