CN111777861A - 一种高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏及其制备方法 - Google Patents

一种高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高电导率、耐腐蚀、耐高温电力电导膏的制备方法：利用包覆原理制备导电填料，并和少量碳纳米管加入到不同种类硅油混合物制得的树脂中搅拌得到。本发明所述导电膏与传统以铜粉等金属粉体作为填料的导电膏相比，既利用了金属粉体优异的导电性，又通过包覆提高了金属粉体的耐腐蚀性、耐热性、耐磨性，制备工艺简单，可大规模工业化生产，该产品可广泛应用于高压隔离开关、电力金具接头等供电设备中，保障电气设备的安全有效运行。

Description

一种高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电力导电膏，具体是涉及一种高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏的制备方法，属电力技术领域。
背景技术
随着我国经济的迅猛增长，各地区的用电需求也随之大幅增长，伴随着我国输电电压等级以及输送电流的不断提高，电网输变电设备中电接触区的连接质量问题逐渐暴露出来，电网设备运行环境复杂，潮湿的环境会加速金属基材的氧化腐蚀、高风沙地区会导致金属接触缝隙中嵌入沙尘、工业密集区腐蚀性气体会加剧金属基材发生腐蚀，绝大多数输变电设备的金属元件在运行过程中会承受很大的载荷，受到环境影响发生振动或表面腐蚀。振动会导致接触表面会产生磨损，导致接触面积减小，造成接触电阻增大，电接触质量降低；腐蚀会在接触表面间形成一层氧化膜，同样会造成接触电阻增大，使连接处大量发热，严重时能够烧化、甚至熔断线路，导致输电线路连接中断，造成大规模停电，甚至引发火灾等重大事故。
因此，为了降低接触电阻，提高电气接连质量，我们通常在输变电设备上涂抹导电膏，运行环境要求导电膏具有良好的电学性能和耐老化性能。传统以金属导电填料为主的电力复合脂在长期运行后，常会出现油份流失而导致电网设备接头发热的现象，造成输变电设备的电气连接部位发生故障，而像炭黑、碳纳米管等单一的导电添加剂制成的导电膏存在不同程度的导电性能差，结构强度低等不足，因此需要研发一种全新的导电膏满足实际需要。
为此本发明，研究了一种以薄层石墨和超导电碳黑包覆金属粉体，外加少量碳纳米管和特定树脂混合制备电力导电膏的全新方法。
发明内容
本发明提供了一种利用融合包覆原理的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏的制备方法。该技术制备的电力导电膏，应用于高压输电线路各种引流接头，隔离开关，供电设备，电力金具接头等，降低电气电子设备接触电阻，降低发热，防腐，保障电气设备的安全有效运行。
本发明采用下述技术方案：
(1)在球磨机中加入不同尺度的鳞片石墨、铜粉、球磨助剂，通过球磨产生的高温和剪切力实现鳞片石墨的剥离得到薄层石墨，厚度达到50-500nm，并借助球磨机械力整形效应以实现复合粉体最密堆积和表面活化；
(2)在融合包覆机中加入步骤(1)所得的复合粉体、乙炔黑，在100-200℃高温下进行包覆改性10-12h，在铜粉表面包覆薄层石墨和超导电炭黑，提高导电粉体的耐腐蚀能力；
(3)树脂的制备：利用搅拌装置将粘度100的甲基硅油、粘度500的乙烯基硅油、粘度20000的乙烯基硅油按照8:1:1的比例混合得到所用树脂；
(4)导电膏制备：将一定比例的粉体(包覆金属粉体+碳纳米管)和树脂置于行星搅拌机中搅拌得到导电膏。
进一步地，步骤(1)所述的球磨机所加入的鳞片石墨、铜粉、球磨助剂的比例分别为10％-15％，50％-75％，10％-15％，球磨时间为1小时；
进一步地，步骤(2)所述的复合粉体和乙炔黑的比例为70％-80％，20％-30％，
进一步地，导电膏粉体的制作采用融合包覆原理：完全采用物理加工的形式，使两种物质完全融合在一起，结合成一种全新的物质。利用外在的机械力，使一种材料完全依附(或镶嵌)在另一种材料上，便诞生了一种全新的材料。新的材料含有两种材料的特性。例如，将超微细的陶瓷粉融合在金属颗粒表面，那样我们就可以得到一种既具有金属材料的磁性，又是表面绝缘的全新物质。这是未来高科技材料发展的方向。
进一步地，树脂的制备过程中，搅拌时间为1.5小时；
进一步地，步骤(4)中包覆粉体、碳纳米管和树脂的比例为30％-40％、0.2％-5％，60％-70％，行星搅拌机在真空条件下循环加热搅拌1.5小时。
本发明的有益效果如下：
本发明将薄层石墨和超导电碳黑包覆金属粉体外加少量碳纳米管制作的粉体作为填料制作的导电膏，薄层石墨与超导电碳黑导电性能相互促进，提高了金属粉体的耐腐蚀性、耐热性、耐磨性。同时，通过粉体最密堆积设计和加入碳纳米管，在同质量树脂中可以加入更多粉体，构建高效导电网络，提高导电膏的电导率。
附图说明
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式来详细说明。
图1：本发明制备方法流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：制备高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏材料
Figure BDA0002615332150000031
具体制备方法如下：
1)在球磨机中加入不同尺度的鳞片石墨、铜粉、球磨助剂，球磨时间为1小时，得到50-500nm的薄层石墨和最密堆积和表面活化的复合粉体；
2)将步骤(1)中所得复合粉体和乙炔黑加入融合包覆机在100-200℃高温下进行包覆改性10-12h，得到表面包覆薄层石墨和超导电炭黑的铜粉，提高了耐腐蚀能力；
3)在步骤(2)所得的包覆薄层石墨和超导电炭黑的铜粉内添加碳纳米管即得导电填料；
4)利用搅拌器将粘度100的甲基硅油、粘度500的乙烯基硅油、粘度20000的乙烯基硅油搅拌1.5小时得到树脂溶液；
5)将制备好的导电填料添加到树脂中，经过行星搅拌机加热搅拌1.5小时最终制得高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，参见图1。
结果表明：
在包覆铜粉和碳纳米管为导电填料，三种分别为粘度100的甲基硅油、粘度500的乙烯基硅油和粘度20000的乙烯基硅油按照8:1:1配比为基础脂制备的导电膏，突破了传统单一导电填料和单一硅油为基础脂制备的导电膏，既利用了金属粉体优异的导电性，又通过包覆提高了金属粉体的耐腐蚀性、耐热性、耐磨性，该导电膏制备方法简单且成本低，可大规模生产。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏及其制备方法，其特征在于，该电力导电膏的制备方法包括如下步骤：
(1)填料制备：在球磨机中加入不同尺度的鳞片石墨、铜粉、球磨助剂球磨1小时；在融合包覆机中加入上述所得复合粉体、乙炔黑，在100-200℃高温下进行包覆改性10-12h，在铜粉表面包覆薄层石墨和超导电炭黑；
(2)树脂的制备：不同分子量不同种类的硅油(粘度100的甲基硅油、粘度500的乙烯基硅油、粘度20000的乙烯基硅油)混合物；
(3)导电膏制备：粉体(包覆金属粉体+碳纳米管)和树脂在行星搅拌机中加热搅拌1.5小时。
2.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，导电膏粉体的制作采用融合包覆原理：完全采用物理加工的形式，使两种物质完全融合在一起，结合成一种全新的物质。利用外在的机械力，使一种材料完全依附(或镶嵌)在另一种材料上，便诞生了一种全新的材料，新的材料含有两种材料的特性。
3.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，通过球磨机产生的高温和剪切力实现鳞片石墨的剥离得到50-500nm的薄层石墨，并借助球磨机械力整形效应以实现复合粉体最密堆积和表面活化。
4.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，所述的球磨机所加入的鳞片石墨、铜粉、球磨助剂的比例分别大概为10％-15％，50％-75％，10％-15％。
5.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，所述导电填料为表面包覆石墨和乙炔黑的铜粉、少量碳纳米管。
6.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，所述的复合粉体和乙炔黑的比例为70％-80％，20％-30％。
7.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，树脂基体是由粘度100的甲基硅油、粘度500的乙烯基硅油、粘度20000的乙烯基硅油按照8:1:1配制而成。
8.如权利要求1的高电导率耐腐蚀耐高温电力导电膏，其特征在于，电力导电膏由粉体(包覆金属粉体+碳纳米管)和树脂基体分别按30％-40％、0.2％-5％，60％-70％的比例，在行星搅拌机中加热搅拌制备而成。
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