CN1944518B - 一种导电复合脂及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明设计一种导电复合脂及其生产工艺，复合脂包括导电剂、有机分散剂和助剂，所述导电剂选自导电石墨粉、导电纤维、导电金属粉其中一种或一种以上，而所述有机分散剂包括丁烯的聚合物和合成烃油，所述助剂包括稠化剂和偶联剂，所述导电复合脂的重量组成为：导电剂：15-70％，有机分散剂：23-80％，稠化剂：1-6％，偶联剂：0.2-1.0％。本发明的导电复合脂能广泛地使用于电力传输中各种连接点的保护，而且具有节能、安全、长效稳定、使用简便等优点。

Description

一种导电复合脂及其生产工艺

技术领域

本发明涉及一种用于电力行业和电子设备的化学产品，更具体地说，本发明涉及一种用于电力行业和电子设备的导体电连接用化学制品。

背景技术

我国现有电力系统中，除了35kV以上电压等级输变电系统主要担负着远距离传输电能的作用外，10kV及380/220V电压等级是配电系统的主体，与用户关系最为密切。在这与用户关系最为密切的电力部分、包括一些直流供电线路，电能要通过导体、开关、变压器等各种不同设备进行传输，在传输的过程中，会产生功率损失(有功、无功功率)，并在相应的时间内产生能量损失(有功、无功电量)。

尤其是在用户关系最为密切的电力部分，根据各种需要，导体往往必须通过若干种器件之间的连接，才能进行远距离传输。而导体的各种连接的不同接触面上会形成接触电阻。接点处理良好，则接触电阻小；接点不牢或其他原因，使接点接触不良，则会导致局部接触电阻过大，产生过热。

发生接触电阻过大的主要原因有：1)安装质量差，造成导体与导体、导体与电气设备连接点连接不牢；2)导体的连接点沾有杂质，如氧化层、泥土、油污等；3)由于长期震动或冷热变化，使导体的连接点松动；4)铜铝导体混接时，由于接点处理不当，在电腐蚀作用下接触电阻会很快增大。

要降低接触电阻和温升，保护导体的金属本体，传统工艺是对导体搭接面作搪锡处理，但是这种工艺本身就有弊端：首先，前处理工艺(包括酸洗、冷、热水洗等)很复杂，既费时费料，还会对环境造成污染；第二，在前处理工艺过程与搪锡处理间有一段时间间隔，而在此期间氧化膜已重新形成了；第三，若采用超声波搪锡可在搪锡前重新去除氧化膜，但这种设备损坏率很高；第四，除污染环境外，这种工艺对操作人员的健康是很有害的；第五，设备投资大，设备不能随时随地移动运用，这些对安装都极其不利。

作为对于上述缺点的改进，有中国专利申请文件CN91108286.7公开了一种导电膏，用于涂敷在各种电力连接点处来代替搪锡工艺。该技术采用凡士林油作为粘合剂，石墨、碳纤维作为导电剂。而凡士林油是以不同粘度石油润滑油馏分为原料，经脱油所得的蜡膏物质，还掺合机械油等助剂制成，由于其制备相对粗放，导致凡士林产品油中沥青质、胶质及多环芳烃的叠合物较多、馏份过宽、粘度波动范围大、油品粘度随温度变化太大即粘温性能较差、以致导电膏产品的闪点、积炭倾向性、氧化安定性等物化性能较差，不能适应现在电力传输中连接点保护对节能、安全、长效稳定、使用简便的需要。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明的目的是要提供一种导电复合脂，其具有如下优点：能广泛地使用于电力传输中各种连接点的保护，而且具有节能、安全、长效稳定、使用简便等优点。

为此，本发明的技术解决方案之一是一种导电复合脂，其包括导电剂、有机分散剂和助剂，所述导电剂选自导电石墨粉、导电纤维、导电金属粉其中一种或一种以上，而所述有机分散剂包括丁烯的聚合物和合成烃油，所述助剂包括稠化剂和偶联剂，所述导电复合脂的重量组成如下：

导电剂：15-70％，有机分散剂：23-80％，

稠化剂：1-6％，偶联剂：0.2-1.0％。

针对传统导电膏的有机分散剂的质量低劣，容易产生积炭、氧化甚至燃烧起火等安定性故障，考虑到现代电力供应线路中接点繁多、连接情况复杂多样、环境条件千差万别、电力故障利害悠关等具体使用条件，本发明人在行业经验和实验研究的基础上，采用丁烯为原料合成得到的聚合物和合成烃油作为导电复合脂的有机分散剂，充分利用了合成法油膏产品完全无胶质、馏份集中、粘度波动小、粘温性能好、没有积碳残余物、氧化安定性等优良物化性能，并配以相应的助剂、合理确定各种成份的适宜配比，从而大幅改进了电力供应线路中接点保护用复合脂的理化和电气性质，使得电力供应线路中接点间的节能、安全、长效稳定等性能大幅提高，而且使用简便。

本发明的导电复合脂主要应用于导电金属体接头的接触面之间，保证导电金属体接头之间零距离无间隙连接，保障金属导体接头的电接触完全可靠，大幅降低了金属导体接头之间的接触电阻，有效防止接头发热，具有节能降耗的作用；同时由于产品对金属还有卓越的防电化学腐蚀性能，能保护金属导体很长时间处于无锈蚀状态，从而能显著延长金属导体的使用寿命。

本发明导电复合脂能显著降低接触电阻(使用后约下降25～95％)和温升(使用后约下降25～75％)，节电效果总有效率高达95％，电力节能十分显著，还能有效避免电接触面的各种腐蚀，其效果优于搪锡、镀银和铜铝过渡接头，是替代搪锡、镀银和铜铝过度接头的新产品。而且，本发明导电复合脂符合国家有关部委、国家节电办联合推荐的技术指标，可依据电力、建设、输变配电领域的国家安装标准而获得明确规定使用。本发明导电复合脂产品可广泛应用于电力、机电、冶金、矿山、化工、建材、交通等行业的高低压、交直流电气设备的制造、安装、运行中的导电连接搭接处使用(所有的电气导电接头几乎都可使用)。

为进一步优化和细化本发明制品的上述基本优点，本发明改进还包括：所述丁烯的聚合物是低分子聚异丁烯，而低分子聚异丁烯分子量的范围在450-2400之间；所述合成烃油的主成份为聚α-烯烃油。其中，低分子聚异丁烯是一种稳定的合成不干油，具有不同分子量的系列产品，具有良好的电气特性，它是一种透明粘稠液体，防水、抗氧化、抗化学老化、抗龟裂，具有良好的紫外线稳定性，不含危害人类健康的成份，是环保型产品；而合成烃油是由化学合成方法制备的烃类润滑油，以聚α-烯烃油为主，主要用来浸润石墨粉等无机导电材料，加快无机相和有机相之间的融合速度。

所述稠化剂为气相法二氧化硅和/或沉淀法二氧化硅，所述稠化剂的比表面积范围为100-400m²/g。

所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。

所述钛酸酯偶联剂选自异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(异辛酰基)钛酸酯、异丙基三(癸酰基)钛酸酯、异丙基三油酰氧基钛酸酯其中一种或一种以上；所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷其中一种或一种以上。

本发明产品中的偶联剂主要能提高其中无机物和有机物之间的相容性，消除相分离。

所述导电石墨粉为六角晶体点阵结构，呈片状；其电阻率小于10^-3Ω.cm、耐热性≥450℃；石墨粉粒度规格为100目、200目、325目、800目、1200目、2000目、4000目、5000目、8000目、10000目、12000目、15000目其中一种或一种以上的混合物。

所述导电纤维选自导电碳纤维、不锈钢纤维、黄铜纤维、镍纤维、镀镍碳纤维、镀铜镍合金碳纤维、铝纤维、镀铝玻璃纤维、镀镍云母纤维、镀不锈钢碳纤维其中一种或一种以上；所述导电金属粉选自铁粉、镁粉、镍粉、银粉、低碳钢粉、不锈钢粉、铜粉、铝粉、锌粉、金粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银镍粉、镀银玻璃微珠、锡锌合金粉、镀镍云母粉、，铝银浆，铝银粉，铜金粉其中一种或一种以上。

复合型导电高分子材料的导电机理有如下两种理论：一种是隧道效应，在导电材料中夹入非常薄的非导电材料时，在电场作用下，电子仅需越过很低的势垒而移动；另一种是粒子导电，导电是通过接触的粒子链来实现的，粒子之间的接触电阻与接触的粒子数目是决定导电的主要因素。对本发明导电复合脂而言，后者是起主要作用的。当导电性填料粒子在有机高分子树脂载体中的分布形成链状和网状通路时，则产生导电作用。导电填料主要有炭黑、碳纤维、金属粉、金属箔、石墨等。在有机高分子树脂载体中添加导电填料时，随着导电填料粒子数目的增加，开始时电导率提高不明显。当导电填料粒子数目达到某一数值后，电导率就会发生一个跳跃，剧增几个或十几个数量级，这时有机高分子树脂就具有导电性了。为了保证在有机高分子树脂载体中，导电填料能有效地形成导电粒子链和网通道，在实际应用中，往往采用几种不同粒径大小、不同几何形状和不同材料类型的导电填料同时使用。

作为优选，本发明中所述助剂还包括铜缓蚀剂、工业防霉剂，所述导电复合脂的重量组成如下：

导电石墨：    10-40％，

导电微细纤维：0-10％，

导电金属粉：  5-20％，

低分子聚异丁烯：20-70％，

合成烃油；      3-10％，

二氧化硅：      1-6％，

偶联剂：        0.2-1.0％，

铜缓蚀剂：      0.2-0.8％，

工业防霉剂：    0.2-0.6％。

其中，所述铜缓蚀剂选自苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑其中一种或一种以上；所述工业防霉剂选自氧联吩噁吡和/或复合广谱杀菌防霉剂，所述工业防霉剂分解温度在300℃±20℃。

工业防霉剂：氧联吩噁吡，可同时防霉、抗菌、抗藻类，是工业领域最有效的抗菌剂之一。可添加到PVC制品、塑料制品、PVC地板材料、墙面涂料、油漆、油墨、纸张等，比其他无机或有机系仅能抗菌或仅能防霉之效果更为优异；

复合广谱杀菌的工业防霉剂是高效杀菌防霉剂，杀菌谱广，抑菌浓度低，对工业上造成普遍危害的霉菌、真菌及某些细菌均有较强的杀灭作用，耐候性、耐热性好，300℃一下高温不分解，化学稳定性好，不水解，在弱酸弱碱下稳定。可长期阻止微生物发育，药效持久，并耐雨水冲刷，添加少量即对霉菌、细菌、酵母菌及藻类有效。

铜缓蚀剂：主要使用于铜及铜合金的系统中作为缓蚀剂使用。它能在金属表面形成致密的缓蚀膜，可有效隔离外界各种腐蚀因子，起到缓蚀的作用。

总之，本发明导电复合脂以多种导电材料与特效高分子有机材料以及功能添加剂和抗氧稳定剂等按科学配比，采用特殊工艺精制而成，作为电气接触面涂敷材料(又称导电复合脂)、可以大幅降低金属导电连接处的接触电阻、降低温升、减少电耗，防止接触化学腐蚀和电化学腐蚀，达到节电、节材、提高供、用电电气设备的安全运行可靠性等功效。

本发明导电复合脂具有耐高温、耐低温、抗氧化、耐腐蚀(对铜、铝、铁都不产生化学腐蚀，不同金属材质搭接处涂膏后能防止产生电化学腐蚀)、不长霉(长霉度为0级)、使用方便省去膏脂固化过程，而且膏脂体具有不会龟裂、面电阻系数小等优点。导电复合脂可在湿热及含有化工腐蚀性气体环境中长期运行。导电复合脂为中性无毒膏体，使用方便不对人体和皮肤造成伤害，现场使用最方便、环保。

相应地，本发明的另一技术解决方案是一种如上所述的导电复合脂的生产工艺，所述生产工艺采用真空捏合机，而所述生产工艺包括如下顺序步骤：A、将导电剂、有机分散剂、稠化剂、偶联剂、防霉剂加入所述捏合机中进行共同捏合，该步骤持续50-70分钟、控制最高温度不超过120℃±5℃；B、步骤A后抽真空，抽真空15-25分钟后停止加热；C、当温度降到90±5℃时，再加入铜缓蚀剂捏合5分钟，即出料、包装。

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

导电复合脂工艺及产品实施例：

在5升真空捏合机中，加入导电石墨粉(1500目)600克、导电碳纤维(3mm)100克，导电镍粉(1000目)300克，低分子聚异丁烯(分子量2400)2500克、聚α-烯烃油(粘度400mPa.s)150克，异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯15克、气相二氧化硅(比表面积200m²/g)60克、工业防霉剂OBPA 10克。边升温(最高温度不超过120度)，边捏合，一小时后再抽真空，二十分钟后停止加热，当温度降到90度时，再加入苯骈三氮唑15克，捏合五分钟后即可出料包装。

本实施例产品质量参数见表一：

表一

项目名称	技术指标	测试方法
			外观	灰黑色膏状物	目测

项目名称	技术指标	测试方法
			滴点(℃)	≥140	GB/T270-80
不工作锥入度(25℃，1/10mm)	240～280	GB/T269-91
			挥发份(125℃×24h，％)	≤2.0	GB/T7323-92
油离度(125℃×24h，％)	≤1.0	SH/T0324-92
			PH值	7.0	SH/T0329-92
耐热性(160℃×4h)	无龟裂	GB1735-79
			耐寒性(-25℃×4h)	无龟裂	GB1735-79
铜腐蚀性(100℃×3h，T3紫铜)	无腐蚀	SH/T0331-92
			氧化稳定性(125℃×10h，mgKOH/g)	≤5.0	SH/T2728-80
体积电阻率(Ω.cm)	10～10<sup>4</sup>	GB2438-81

由表可见，本发明导电复合脂具有高效的节能性质和卓越的电气保护性能。

Claims (9)

1.一种导电复合脂，其包括导电剂、有机分散剂和助剂，所述导电剂选自导电石墨粉、导电纤维、导电金属粉其中一种或一种以上，其特征在于：所述有机分散剂包括丁烯的聚合物和合成烃油，所述丁烯的聚合物是低分子聚异丁烯，而低分子聚异丁烯分子量的范围在450-2400之间，所述合成烃油的主成份为聚α-烯烃油，所述助剂包括稠化剂和偶联剂，所述导电复合脂的重量组成如下：

导电剂：15-70％，

有机分散剂：23-80％，

稠化剂：1-6％，

偶联剂：0.2-1.0％。

2.如权利要求1所述的导电复合脂，其特征在于：所述稠化剂为气相法二氧化硅和/或沉淀法二氧化硅，所述稠化剂的比表面积范围为100-400m²/g。

3.如权利要求1所述的导电复合脂，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。

4.如权利要求3所述的导电复合脂，其特征在于：所述钛酸酯偶联剂选自异丙基三(硬脂酰基)钛酸酯、异丙基三(异辛酰基)钛酸酯、异丙基三(癸酰基)钛酸酯、异丙基三油酰氧基钛酸酯其中一种或一种以上；所述硅烷偶联剂选自γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷其中一种或一种以上。

5.如权利要求1所述的导电复合脂，其特征在于：所述导电石墨粉为六角晶体点阵结构，呈片状；其电阻率小于10^-3Ω.cm、耐热性≥450℃；石墨粉粒度规格为100目、200目、325目、800目、1200目、2000目、4000目、5000目、8000目、10000目、12000目、15000目其中一种或一种以上的混合物。

6.如权利要求1所述的导电复合脂，其特征在于：所述导电纤维选自导电碳纤维、不锈钢纤维、黄铜纤维、镍纤维、镀镍碳纤维、镀铜镍合金碳纤维、铝纤维、镀铝玻璃纤维、镀镍云母纤维、镀不锈钢碳纤维其中一种或一种以上；所述导电金属粉选自铁粉、镁粉、镍粉、银粉、低碳钢粉、不锈钢粉、铜粉、铝粉、锌粉、金粉、镀银铜粉、镀银铝粉、镀银镍粉、镀银玻璃微珠、锡锌合金粉、镀镍云母粉、铝银浆、铝银粉、铜金粉其中一种或一种以上。

7.如权利要求1所述的导电复合脂，其特征在于：所述助剂还包括铜缓蚀剂、工业防霉剂，所述导电复合脂的重量组成如下：

导电石墨：10-40％，

导电微细纤维：0-10％，

导电金属粉：5-20％，

低分子聚异丁烯：20-70％，

合成烃油；3-10％，

二氧化硅：1-6％，

偶联剂：0.2-1.0％，

铜缓蚀剂：0.2-0.8％，

工业防霉剂：0.2-0.6％。

8.如权利要求7所述的导电复合脂，其特征在于：所述铜缓蚀剂选自苯骈三氮唑、甲基苯骈三氮唑、巯基苯骈噻唑其中一种或一种以上；所述工业防霉剂选自氧联吩噁吡，所述工业防霉剂分解温度在300℃±20℃。

9.一种如权利要求1-8之一所述的导电复合脂的生产工艺，所述生产工艺采用真空捏合机，其特征在于：所述生产工艺包括如下顺序步骤：A、将导电剂、有机分散剂、稠化剂、偶联剂、防霉剂加入所述捏合机中进行共同捏合，该步骤持续50-70分钟、控制最高温度不超过120℃±5℃；B、步骤A后抽真空，抽真空完成15-25分钟后停止加热；C、当温度降到90±5℃时，再加入铜缓蚀剂捏合5分钟，即出料、包装。