CN115536958B - 一种耐蚀性的导电高分子复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种耐蚀性的导电高分子复合材料，所述导电高分子复合材料包括以下组分：热塑性弹性体30~50份；聚噻吩衍生物15~35份；导电填料15~35份；润滑剂1~4份；偶联剂1.5~3.5份；抗氧化剂0.5~2份；阻燃剂2~5份；防老剂1~5份；上述份数以质量份计算。该复合材料具有优异的接地排流性能，电阻率不大于埋设土壤电阻率的1/10。该耐蚀性导电高分子复合接地材料还具有良好的耐酸碱及海水腐蚀性，年腐蚀率小于0.01%，吸水率小于0.05%。此外，耐冻融循环以及耐工频大电流。

Description

一种耐蚀性的导电高分子复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及一种耐蚀性的导电高分子复合材料及其制备方法和应用，属于电力、交通、通讯技术领域。
背景技术
电力、石化、交通、通讯等关键性基础设施对接地要求越来越严格，尤其电网接地系统稳定、高效、全寿命成为电力安全关键。输变电、配电站接地网故障会引起电网及供电区域发生严重事故，危害周围人身安全，而接地材料的腐蚀失效导致接地电阻增高或者接地材料断裂是造成接地网故障的主要原因。传统接地材料主要是碳钢、镀锌钢或铜包钢等，面临金属腐蚀的问题，特别在酸性、碱性、高盐分和含水量大的腐蚀性土质下，一般5-10年就需要改造甚至更换，全寿命周期成本大大增加。
针对金属接地材料长期存在的腐蚀问题，相关的科研工作者开发了一些非金属接地材料，如柔性石墨接地材料、导电防腐涂料、接地模块等。但这些材料在现场实际使用时，也存在着各自的缺陷，如：柔性石墨接地材料工频耐受能力不佳，纵向远端排流能力弱，且不适用于有泥石流或水流长期冲刷地区；导电防腐涂料不易施工，易损坏，效果较差；接地模块由于水分和空气的渗透，会出现内部金属腐蚀的现象。因此，开发出高导电性、高耐腐蚀性的新型接地材料，对延长接地网的使用寿命，保障电网安全，降低接地网建设和维护成本具有重要的意义。
发明内容
根据本申请的第一个方面，提供了一种耐蚀性的导电高分子复合材料。
一种耐蚀性的导电高分子复合材料，所述导电高分子复合材料包括以下组分：
热塑性弹性体                       30 ~ 50份；
聚噻吩衍生物                       15 ~ 35份；
导电填料                           15 ~ 35份；
润滑剂                             1 ~ 4份；
偶联剂                             1.5 ~ 3.5份；
抗氧化剂                           0.5 ~ 2份；
阻燃剂                             2 ~ 5份；
防老剂                             1 ~ 5份；
上述份数以质量份计算。
可选地，所述导电高分子复合材料包括以下组分：
热塑性弹性体                       35 ~ 45份；
聚噻吩衍生物                       20 ~ 30份；
导电填料                           20 ~ 30份；
润滑剂                             2 ~ 3份；
偶联剂                             2 ~ 3份；
抗氧化剂                           0.8 ~ 1.6份；
阻燃剂                             3 ~ 4份；
防老剂                             2 ~ 4份；
上述份数以质量份计算。
可选地，所述导电高分子复合材料的颗粒尺寸为2 mm ~ 3 mm。
可选地，所述热塑性弹性体的相对分子量为120000 ~ 150000。
可选地，所述热塑性弹性体的相对分子量独立地选自120000、125000、130000、135000、140000、145000、150000中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述热塑性弹性体的份数独立地选自30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述聚噻吩衍生物的份数独立地选自15、17、20、22、24、26、28、30、32、35中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述导电填料的份数独立地选自15、17、20、22、24、26、28、30、32、35中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，所述热塑性弹性体由2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、磺化丁二烯、四硫富瓦烯共聚得到。
可选地，所述2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、所述磺化丁二烯、所述四硫富瓦烯的质量分数比为20 ~ 25：10 ~ 20：15 ~ 25。
可选地，所述聚噻吩衍生物选自聚3-己基噻吩、聚（{4,8-双 [（2-乙基己基）氧]苯并 [1,2-b：4,5-b']二硫苯-2,6-二基 }{3-氟-2-[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}）、PBDB-T-S中的至少一种。
可选地，所述聚噻吩衍生物由所述聚（{4,8-双 [（2-乙基己基）氧] 苯并 [1,2-b：4,5-b']二硫苯-2,6-二基 }{3-氟-2-[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}）、所述PBDB-T-S组成。
可选地，所述聚（{4,8-双 [（2-乙基己基）氧] 苯并 [1,2-b：4,5-b']二硫苯-2,6-二基 }{3-氟-2-[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}）、所述PBDB-T-S的质量比为3：2。
可选地，所述导电填料为改性富勒烯。
可选地，所述改性富勒烯由苯并噻吩在富勒烯表面原位聚合制备而成。
可选地，所述润滑剂选自石墨、二硫化钼、二硫化钨、二硒化铌、滑石粉、石蜡中的至少一种。
可选地，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。
可选地，所述抗氧化剂选自黄酮类抗氧化剂、β-萘黄酮、泽兰黄酮、甘草黄酮A中的至少一种。
可选地，所述阻燃剂选自磷氮系无卤阻燃剂、三聚氰胺、聚磷酸铵、DOPO（9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物）衍生物中的至少一种。
可选地，所述防老剂选自6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉、N-苯基-α-苯胺中的至少一种。
根据本申请的第二个方面，提供了一种导电高分子复合材料的制备方法。
一种导电高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将富勒烯、噻吩加到含有氧化剂、酸的物料中，混合得到改性富勒烯；
S2、将含有2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、磺化丁二烯、四硫富瓦烯的混合物，共聚得到热塑性弹性体；
S3、将含有所述改性富勒烯、所述热塑性弹性体、所述聚噻吩衍生物、所述润滑剂、所述偶联剂、所述抗氧化剂、所述阻燃剂、所述防老剂的物料，混合、挤出造粒，得到所述导电高分子复合材料。
可选地，步骤S1中，所述富勒烯、所述噻吩、所述氧化剂、所述酸的质量比为0.2 ~2：1 ~ 5：1 ~ 2：2 ~ 5。
可选地，步骤S1中，所述富勒烯选自C60、C70、C84中的至少一种。
可选地，步骤S1中，所述氧化剂选自过硫酸盐、重铬酸盐、碘酸盐、双氧水中的至少一种。
可选地，步骤S1中，所述酸选自盐酸、硫酸、苯甲酸类、苯磺酸类、磺酸类中的至少一种。
可选地，步骤S1中，混合体系的pH为0.5 ~ 1.5。
可选地，步骤S1中，混合的条件如下：
时间为2 h ~ 6 h；
混合在冰浴下进行。
可选地，步骤S2中，共聚的条件如下：
时间为4 h ~ 20 h；
温度为70 ℃ ~ 130 ℃。
可选地，时间独立地选自4 h、5 h、6 h、7 h、8 h、9 h、10 h、11 h、12 h、13 h、14h、15 h、16 h、17 h、18 h、19 h、20 h中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，温度独立地选自70 ℃、75 ℃、80 ℃、85 ℃、90 ℃、95 ℃、100 ℃、105℃、110 ℃、115 ℃、120 ℃、125 ℃、130 ℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，步骤S3中，挤出造粒包括双螺杆挤出、单螺杆挤出。
可选地，步骤S3中，双螺杆挤出时，双螺杆挤出机的输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段和机头温度依次为120 ℃ ~ 130 ℃、160 ℃ ~ 175 ℃、170 ℃ ~ 180 ℃、165℃ ~ 175 ℃、165 ℃ ~ 175 ℃和165 ℃ ~ 185 ℃。
可选地，步骤S3中，单螺杆挤出时，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150℃ ~ 175 ℃、第二区175 ℃ ~ 185 ℃、第三区175 ℃ ~ 185 ℃和机头165 ℃ ~ 175 ℃。
根据本申请的第三个方面，提供了一种导电高分子复合材料的应用。
上述所述的导电高分子复合材料和/或上述所述的制备方法得到的导电高分子复合材料在接地材料中的应用。
可选地，包括以下步骤：
将所述导电高分子复合材料、金属棒芯置于生产线上，挤包、加热，得到耐蚀性导电高分子复合接地材料。
可选地，挤包过程中，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150 ℃ ~ 165 ℃、第二区170 ℃ ~ 180 ℃、第三区185 ℃ ~ 195 ℃和机头180 ℃ ~ 190 ℃。
可选地，加热过程中，热延伸控制在15% ~ 25%。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明首先提供了一种耐蚀性导电高分子复合材料，包括以下质量份的组分：
热塑性弹性体30-50份、聚噻吩衍生物导电高分子15-35份、润滑剂1-4份、偶联剂1.5-3.5份、抗氧化剂0.5-2份、阻燃剂2-5份、防老剂1-5份、导电填料15-35份。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，包括以下质量份的组分：
热塑性弹性体35-45份、聚噻吩衍生物导电高分子20-30份、润滑剂2-3份、偶联剂2-3份、抗氧化剂0.8-1.6份、阻燃剂3-4份、防老剂2-4份、导电填料20-30份。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，热塑性弹性体为2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、磺化丁二烯、四硫富瓦烯的共聚物，三种单元的质量分数比为20 ~ 25：10 ~ 20：15~ 25。
其中，2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯和四硫富瓦烯具有良好的载流子迁移率，能够提高聚合物的导电性；磺化丁二烯则具有弹性体的优势，且磺化后导电性提高。因此，共聚后的热塑性弹性体具有三种单体的优势，能够提高复合材料的导电性与力学性能。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，聚噻吩衍生物导电高分子为聚3-己基噻吩（P3HT）、聚（{4,8-双 [（2-乙基己基）氧] 苯并 [1,2-b：4,5-b']二硫苯-2,6-二基 }{3-氟-2-[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}）（PTB7）和PBDB-T-S中的至少一种；进一步优选的，聚噻吩衍生物为PTB7与PBDB-T-S混合物，质量比为3：2。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，润滑剂为石墨、二硫化钼、二硫化钨、二硒化铌、滑石粉、石蜡中的至少一种；进一步优选的，润滑剂为石墨、二硫化钨、二硒化铌中的至少一种；再进一步优选的，润滑剂为二硫化钨、二硒化铌中的至少一种；在本发明的一些优选实施例中，润滑剂为二硫化钨和二硒化铌混合物，质量比为1：1。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种；进一步优选的，偶联剂为铝酸酯偶联剂。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，抗氧化剂为黄酮类抗氧化剂，β-萘黄酮、泽兰黄酮或甘草黄酮A中的至少一种；进一步优选的，抗氧化剂为β-萘黄酮和泽兰黄酮的混合物，质量比为3：1。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，阻燃剂为磷氮系无卤阻燃剂，三聚氰胺、聚磷酸铵、DOPO衍生物中的至少一种；本发明中阻燃剂使用DOPO衍生物。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，防老剂包括6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉和N-苯基-α-苯胺；进一步优选的，6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉和N-苯基-α-苯胺的质量比为1：（0.8-1.2）；在本发明的一些优选实施例中，6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉和N-苯基-α-苯胺的质量比为1：1。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，导电填料由苯并噻吩在富勒烯（C60）表面原位聚合制备而成。表面引发聚合反应是先在富勒烯表面形成聚合反应的引发点，然后在表面原位引发单体的聚合反应，与其它方法相比，原位聚合时只有小分子量的单体靠近增长链的链端，有效克服了聚合物接枝法中聚合物链靠近富勒烯表面时的立体障碍。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，导电填料的制备原料包括质量份的0.2-2份富勒烯、1-5份噻吩、1-2份氧化剂、2-5份酸。
可选地，导电填料制备原料中，富勒烯为C60、C70或C84中的至少一种；在本发明的一些优选实施例中，富勒烯选择C60。
可选地，导电填料制备原料中，氧化剂为过硫酸盐、重铬酸盐、碘酸盐、双氧水中的至少一种；再进一步优选的，氧化剂为过硫酸盐、重铬酸盐中的一种；更进一步优选的，氧化剂为重铬酸盐；在本发明的一些优选实施例中，氧化剂为重铬酸钾。
可选地，导电填料制备原料中，酸为盐酸、硫酸、苯甲酸类、苯磺酸类或磺酸类中的至少一种；再进一步优选的，酸为硫酸、苯六甲酸、十二烷基苯磺酸中的至少一种。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料，导电填料的制备方法如下：
氧化剂溶液与酸混合，得到混合液；混合液中加入C60，充分搅拌；再加入噻吩，60℃搅拌5 h，过滤，烘干，所得固体即为聚噻吩改性富勒烯导电填料。
可选地，导电填料的制备方法中，氧化剂为重铬酸钾。
可选地，导电填料的制备方法中，氧化剂的质量浓度为1.5-5.0 wt%。
可选地，导电填料的制备方法中，酸为苯六甲酸。
可选地，导电填料的制备方法中，混合液的pH为1。
本发明首先采用导电聚合物（聚噻吩）对富勒烯表面进行修饰，制备了聚噻吩改性富勒烯，既保留了富勒烯的导电性，又提高了其在聚合物基体中的相容性；其次，将该导电颗粒引入高分子基体中，进一步提高高分子材料的导电性，达到实现电流的散流目的。
本发明进一步提供了这种耐蚀性导电高分子复合材料的制备方法，将各组分混合，熔融挤出，造粒，得到耐蚀性导电高分子复合材料。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料的制备方法，各组分加入混料机中搅拌混合，混合时间为5-10 min。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料的制备方法，采用挤出机熔融挤出；挤出机可以是双螺杆挤出机和单螺杆挤出机中的任一种。
可选地，挤出机为双螺杆挤出机时，双螺杆挤出机的输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段和机头温度依次为120 ℃ ~ 130 ℃、160 ℃ ~ 175 ℃、170 ℃ ~ 180 ℃、165℃ ~ 175 ℃、165 ℃ ~ 175 ℃和165 ℃ ~ 185 ℃；挤出机为单螺杆挤出机时，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150 ℃ ~ 175 ℃、第二区175 ℃ ~ 185 ℃、第三区175 ℃~ 185 ℃和机头165 ℃ ~ 175 ℃。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合材料的制备方法，挤出后将块料破碎造粒，颗粒尺寸为2-3 mm。
本发明最后提供这种耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备方法及应用。
将导电高分子材料包覆在金属芯层外面，既利用了金属材料优良的导电能力，起到快速疏导电流的作用；又利用了高分子材料良好的密封性、防腐性能等，将金属芯层与外界的腐蚀介质隔离，起到物理阻隔的作用，有效解决了金属材料的腐蚀问题。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合接地材料，金属芯层为铝质材料。
可选地，将上述制备得到的耐蚀性导电高分子复合材料通过挤包包覆于金属芯层外。
可选地，这种耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备方法，采用单螺杆挤出机，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150 ℃ ~ 165 ℃、第二区170 ℃ ~ 180 ℃、第三区185 ℃ ~ 195 ℃和机头180 ℃ ~ 190 ℃；加热加工将热延伸控制在15% ~ 25%，挤出得到耐蚀性导电高分子复合接地材料。
本发明制备的耐蚀性导电高分子复合接地材料应用于电力、石化、交通、通讯系统中。
本申请能产生的有益效果包括：
1）本申请所提供的一种耐蚀性的导电高分子复合材料，该导电高分子复合材料中使用的热塑性弹性体由2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、磺化丁二烯、四硫富瓦烯三种单体共聚而成，这种热塑性弹性体既有弹性体的特性，能够提供良好的机械性能，聚合物的共轭结构又能够提供良好的导电能力；聚噻吩衍生物导电高分子的独特共轭结构使其具有良好的电荷传递能力，在复合材料中能够很大程度的提高复合材料的电导率；同时，聚噻吩改性的富勒烯类导电填料能够与聚合物良好的相融，解决了熔融共混方式难以实现纳米填料在聚合物基体中稳定分散的难题，进一步提高复合材料的电导率。
2）本申请所提供的一种耐蚀性的导电高分子复合材料，该导电高分子复合材料具有优异的接地排流性能，在遇到故障电流、雷击电流时，电流可以通过其中的金属内芯快速向远端传输，并通过耐蚀性导电高分子复合包覆层快速向土壤中散流，达到迅速排流；电阻率不大于埋设土壤电阻率的1/10。该耐蚀性导电高分子复合接地材料还具有良好的耐酸碱及海水腐蚀性，年腐蚀性小于0.01%，吸水率小于0.05%。此外，耐冻融循环以及耐工频大电流。
3）本申请所提供的一种耐蚀性的导电高分子复合材料，该导电高分子复合材料可以广泛应用于高腐蚀性土壤、滨海及高污染地区，具有极佳的环境普适性，并且环境友好；解决了腐蚀导致的接地装置失效，实现接地装置的全寿命周期服役。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。
实施例1
（1）导电填料的制备
将1份（g）的重铬酸钾溶于50份的去离子水中后，加入2份的苯六甲酸，并用浓硫酸调节溶液的pH为1；向上述的溶液中加入0.5份的富勒烯，在冰浴环境下，搅拌并超声1h，搅拌速度为300 rpm；将1份的噻吩溶于45.5份的去离子水中，并与上述溶液混合，在冰浴环境下，继续搅拌并超声5 h。待反应结束后，采用真空过滤并用去离子水洗涤，50 ℃下烘干24h，即得到导电填料颗粒。
热塑性弹性体的制备
将23份2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、13份磺化丁二烯、20份四硫富瓦烯的混合物，95 ℃共聚8 h得到热塑性弹性体。
（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备
将2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯-磺化丁二烯-四硫富瓦烯热塑性弹性体40份、聚噻吩衍生物PTB7 15份、聚噻吩衍生物PBDB-T-S 10份、润滑剂二硫化钨1.5份、润滑剂二硒化铌1.5份、偶联剂铝酸酯2份、抗氧化剂β-萘黄酮0.9份、抗氧化剂泽兰黄酮0.3份、阻燃剂DOPO 3份、防老化剂6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉0.5份、防老化剂N-苯基-α-苯胺份0.5份、导电填料28份加入混料机中，混合9min；然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，料粒再进入热风干燥机干燥，得到导电材料。双螺杆挤出机的输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段、机头温度依次为120 ℃ ~ 130 ℃、160 ℃ ~ 175 ℃、170℃ ~ 180 ℃、165 ℃ ~ 175 ℃、165 ℃ ~ 175 ℃和165 ℃ ~ 185 ℃。
（3）耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备
将上述耐蚀性导电高分子复合料粒和金属棒芯（镀锌钢）置于生产线上，通过挤包将耐蚀性导电高分子复合材料包覆于金属线芯上，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150 ℃ ~ 165 ℃、第二区170 ℃ ~ 180 ℃、第三区185 ℃ ~ 195 ℃和机头180 ℃ ~190 ℃。最后加热将热延伸控制在15% ~ 25%以内，形成耐蚀性导电高分子复合接地材料。性能见表1。
实施例2
（1）导电填料的制备、热塑性弹性体的制备
与实施例1相同，不再赘述。
（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备
2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯-磺化丁二烯-四硫富瓦烯热塑性弹性体35份、聚噻吩衍生物PTB7 18份、聚噻吩衍生物PBDB-T-S 12份。其他份数与实施例1相同，不再赘述。
（3）耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备
与实施例1相同，不再赘述。性能见表1。
实施例3
（1）导电填料的制备、热塑性弹性体的制备
与实施例1相同，不再赘述。
（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备
2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯-磺化丁二烯-四硫富瓦烯热塑性弹性体45份、聚噻吩衍生物PTB7 12份、聚噻吩衍生物PBDB-T-S 8份。其他份数与实施例1相同，不再赘述。
（3）耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备
与实施例1相同，不再赘述。性能见表1。
实施例4
（1）导电填料的制备、热塑性弹性体的制备
与实施例1相同，不再赘述。
（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备
2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯-磺化丁二烯-四硫富瓦烯热塑性弹性体45份、导电填料23份。其他份数与实施例1相同，不再赘述。
（3）耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备
与实施例1相同，不再赘述。性能见表1。
实施例5
（1）导电填料的制备、热塑性弹性体的制备
与实施例1相同，不再赘述。
（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备
2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯-磺化丁二烯-四硫富瓦烯热塑性弹性体35份、导电填料33份。其他份数与实施例1相同，不再赘述。
（3）耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备
与实施例1相同，不再赘述。性能见表1。
对实施例1 ~ 5中制备的耐蚀性导电高分子复合接地材料的性能进行测试，结果如表1和表2。
表1 实施例1 ~ 5中导电材料的性能测试
注：表1中紫外老化测试参照GB/T2951.11-2008，空气烘箱老化试验参照标准GB/T2951.12-2008，吸水率测试参照标准GB/T2951.13-2008中的9.2款（重量法），电阻率测试参照标准GB/T3048.3-2007，工频大电流参考标准DL/T1342-2014中的规定。
表2 实施例1 ~ 5中耐蚀性导电高分子复合接地材料的性能测试
注：表2中所有测试参考《复合接地体技术条件》GB/T21698-2008中的有关规定。
从表1可以看出实施例1 ~ 5制备的导电材料具有优良的耐候性、耐吸水性，电阻率在1.5-2.5 Ω·cm左右，具有良好的导电性能，在工频大电流下未软化、未融化。表2中同样可以看出，实施例1 ~ 5中制备的接地材料在无论中性高盐还是酸性碱性环境中，都具有极佳的耐腐蚀性，优良的热稳定性、耐工频大电流、耐冻融循环。本发明制备的接地材料可解决腐蚀导致的接地装置失效，可用于电网系统的故障电流、雷击电流等接地排流与大电流远端排流，实现电网接地装置的全寿命周期服役，可以应用在电力、交通、通讯系统材料中，具有优良的电导率、低电阻率、热稳定性、耐腐蚀性、耐工频大电流以及耐冻融能力，同时还具有极佳的接地环境普适性、优异的接地性能和环境友好性。
对比例1
（1）导电填料的制备、热塑性弹性体的制备
与实施例2相同，不再赘述。
（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备
聚噻吩衍生物替换为聚吡咯30份。其他份数与实施例2相同，不再赘述。
（3）耐蚀性导电高分子复合接地材料的制备
与实施例2相同，不再赘述。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例1中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例1中的导电材料的体积电阻率为6.45 Ω·cm，面电阻率为13.42 Ω。可见，聚噻吩衍生物能够更大程度的提高复合接地材料的电阻率。
对比例2
其他步骤同实施例2，仅导电填料的制备做出改变，具体如下：
选用28份富勒烯，不做任何表面处理，作为导电填料。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例2中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例2中的导电材料的体积电阻率为3.17 Ω·cm，面电阻率为5.92 Ω。此外，对比例2的电阻率呈现不均匀性，同一样品不同位置差别较大，这是由于富勒烯没有经过表面处理，在聚合物中分散不均匀所致。
对比例3
其他步骤同实施例2，仅对热塑性弹性体的制备做出改变，具体如下：
不加入四硫富瓦烯，其他同实施例2中热塑性弹性体的制备。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例3中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例3中的导电材料的体积电阻率为7.14 Ω·cm，面电阻率为15.80 Ω。没有四硫富瓦烯的存在，对比例3的电阻率明显增大。
对比例4
其他步骤同实施例1，仅对热塑性弹性体的制备做出改变，具体如下：
将四硫富瓦烯替换为丙烯腈，其他同实施例1中热塑性弹性体的制备。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例4中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例4中的导电材料的体积电阻率为6.63 Ω·cm，面电阻率为13.59 Ω。将四硫富瓦烯替换为丙烯腈，对比例4的电阻率明显增大。
对比例5
其他步骤同实施例2，仅对热塑性弹性体的制备做出改变，具体如下：
改变四硫富瓦烯的加入量为10，其他同实施例2中热塑性弹性体的制备。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例5中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例5中的导电材料的体积电阻率为3.74 Ω·cm，面电阻率为6.49 Ω。
对比例6
其他步骤同实施例2，仅对热塑性弹性体的制备做出改变，具体如下：
改变四硫富瓦烯的加入量为30，其他同实施例2中热塑性弹性体的制备。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例6中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例6中的导电材料的体积电阻率为1.35 Ω·cm，面电阻率为2.29 Ω。虽然电阻率降低，但由于热塑性弹性体中其他含量降低，导致对比例6的断裂伸长率降低，仅为28%，最终的接地材料机械性能下降。
对比例7
其他步骤同实施例2，仅对步骤（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备做出改变，具体如下：
热塑性弹性体为20份，其他同实施例2。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例7中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例7中的导电材料的体积电阻率为1.41 Ω·cm，面电阻率为2.45 Ω。虽然电阻率降低，但由于热塑性弹性体含量降低，导致对比例7的断裂伸长率降低，仅为32%，最终的接地材料机械性能下降。
对比例8
其他步骤同实施例2，仅对步骤（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备做出改变，具体如下：
热塑性弹性体为60份，其他同实施例2。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例8中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例8中的导电材料的体积电阻率为2.65 Ω·cm，面电阻率为3.81 Ω。与实施例2相比，热塑性弹性体的含量提高，电阻率略微降低。
对比例9
其他步骤同实施例2，仅对步骤（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备做出改变，具体如下：
聚噻吩衍生物为10份，其他同实施例2。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例9中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例9中的导电材料的体积电阻率为3.02 Ω·cm，面电阻率为4.97 Ω。聚噻吩衍生物含量降低为10份后，对比例9的电阻率明显降低。
对比例10
其他步骤同实施例2，仅对步骤（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备做出改变，具体如下：
聚噻吩衍生物为40份，其他同实施例2。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例10中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例10中的导电材料的体积电阻率为1.32 Ω·cm，面电阻率为1.99 Ω。将聚噻吩衍生物的含量提高为40份后，电阻率降低，导电性提高；但是对比例10的断裂伸长率也降低到35%（实施例2的断裂伸长率为47%），材料机械性能下降。
对比例11
其他步骤同实施例2，仅对步骤（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备做出改变，具体如下：
导电填料为10份，其他同实施例2。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例11中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例11中的导电材料的体积电阻率为2.28 Ω·cm，面电阻率为3.95 Ω。将导电填料的含量降低为10份后，电阻率提高，导电性降低。
对比例12
其他步骤同实施例2，仅对步骤（2）耐蚀性导电高分子复合材料的制备做出改变，具体如下：
导电填料为45份，其他同实施例2。
采用四探针测试仪对实施例2和对比例12中的导电材料进行电阻率测试，其中，实施例2中的导电材料的体积电阻率为1.54 Ω·cm，面电阻率为2.67 Ω；对比例12中的导电材料的体积电阻率为1.12 Ω·cm，面电阻率为1.75 Ω。将导电填料的含量提高为45份后，电阻率降低，导电性提高；但是对比例12的断裂伸长率也降低为15%，材料机械性能严重下降。无法作为柔性接地材料使用。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种耐蚀性的导电高分子复合材料，其特征在于，所述导电高分子复合材料包括以下组分：
热塑性弹性体                       30~ 50份；
聚噻吩衍生物                       15~ 35份；
导电填料                           15~ 35份；
润滑剂                             1~ 4份；
偶联剂                             1.5~ 3.5份；
抗氧化剂                           0.5~ 2份；
阻燃剂                             2~ 5份；
防老剂                             1~ 5份；
上述份数以质量份计算；
所述热塑性弹性体由2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、磺化丁二烯、四硫富瓦烯共聚得到；
所述2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、所述磺化丁二烯、所述四硫富瓦烯的质量分数比为20 ~ 25：10 ~ 20：15 ~ 25；
所述导电填料为改性富勒烯；
所述改性富勒烯由苯并噻吩在富勒烯表面原位聚合制备而成。
2.根据权利要求1所述的导电高分子复合材料，其特征在于，所述导电高分子复合材料包括以下组分：
热塑性弹性体                       35~ 45份；
聚噻吩衍生物                       20~ 30份；
导电填料                           20~ 30份；
润滑剂                             2~ 3份；
偶联剂                             2~ 3份；
抗氧化剂                           0.8~ 1.6份；
阻燃剂                             3~ 4份；
防老剂                             2~ 4份；
上述份数以质量份计算。
3.根据权利要求1所述的导电高分子复合材料，其特征在于，所述导电高分子复合材料的颗粒尺寸为2 mm ~ 3 mm；
所述热塑性弹性体的相对分子量为120000 ~ 150000。
4.根据权利要求1所述的导电高分子复合材料，其特征在于，所述聚噻吩衍生物选自聚3-己基噻吩、聚（{4,8-双 [（2-乙基己基）氧] 苯并 [1,2-b：4,5-b']二硫苯-2,6-二基 }{3-氟-2-[（2-乙基己基）羰基]噻吩并[3,4-b]噻吩二基}）、PBDB-T-S中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的导电高分子复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自石墨、二硫化钼、二硫化钨、二硒化铌、滑石粉、石蜡中的至少一种；
所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种；
所述抗氧化剂选自黄酮类抗氧化剂；
所述黄酮类抗氧化剂选自β-萘黄酮、泽兰黄酮、甘草黄酮A中的至少一种；
所述阻燃剂选自磷氮系无卤阻燃剂、三聚氰胺、DOPO衍生物中的至少一种；
所述磷氮系无卤阻燃剂选自聚磷酸铵；
所述防老剂选自6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2二氢化喹啉、N-苯基-α-苯胺中的至少一种。
6.权利要求1 ~ 5中任一项所述的导电高分子复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述富勒烯、噻吩加到含有氧化剂、酸的物料中，混合得到改性富勒烯；
S2、将含有2-氨基苯并咪唑改性苯乙烯、所述磺化丁二烯、所述四硫富瓦烯的混合物，共聚得到热塑性弹性体；
S3、将含有所述改性富勒烯、所述热塑性弹性体、所述聚噻吩衍生物、所述润滑剂、所述偶联剂、所述抗氧化剂、所述阻燃剂、所述防老剂的物料，混合、挤出造粒，得到所述导电高分子复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述富勒烯、所述噻吩、所述氧化剂、所述酸的质量比为0.2 ~ 2：1 ~ 5：1 ~ 2：2 ~ 5；
步骤S1中，所述富勒烯选自C60、C70、C84中的至少一种；
步骤S1中，所述氧化剂选自过硫酸盐、重铬酸盐、碘酸盐、双氧水中的至少一种；
步骤S1中，所述酸选自盐酸、硫酸、苯甲酸类、苯磺酸类、磺酸类中的至少一种；
步骤S1中，混合体系的pH为0.5 ~ 1.5；
步骤S1中，混合的条件如下：
时间为2 h ~ 6 h；
混合在冰浴下进行；
步骤S2中，共聚的条件如下：
时间为4 h ~ 20 h；
温度为70 ℃ ~ 130 ℃；
步骤S3中，挤出造粒包括双螺杆挤出、单螺杆挤出；
步骤S3中，双螺杆挤出时，双螺杆挤出机的输送段、熔融段、混炼段、排气段、均化段和机头温度依次为120℃ ~ 130 ℃、160℃ ~ 175 ℃、170℃ ~ 180 ℃、165℃ ~ 175 ℃、165℃ ~ 175 ℃和165℃ ~ 185 ℃；
步骤S3中，单螺杆挤出时，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150℃ ~ 175 ℃、第二区175℃ ~ 185 ℃、第三区175℃ ~ 185 ℃和机头165℃ ~ 175 ℃；
所述导电高分子复合材料的颗粒尺寸为2 mm ~ 3 mm。
8.权利要求1 ~ 5任一项所述的导电高分子复合材料或权利要求6~ 7任一项所述的制备方法得到的导电高分子复合材料在接地材料中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将所述导电高分子复合材料、金属棒芯置于生产线上，挤包、加热，得到耐蚀性导电高分子复合接地材料；
挤包过程中，单螺杆挤出机的加工温度依次为：第一区150 ℃~ 165 ℃、第二区170 ℃~ 180 ℃、第三区185 ℃~ 195 ℃和机头180 ℃~ 190 ℃；
加热过程中，热延伸控制在15% ~ 25%。
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