一種石墨防雷接地模塊及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防雷接地地極領(lǐng)域，具體涉及一種石墨防雷接地模塊及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)接地體多為金屬導(dǎo)體、最常見的有圓鋼、角鋼、鋼管、銅棒、銅網(wǎng)等。其缺點是 用料多，耗資大，壽命短、穩(wěn)定性差。復(fù)合材料接地模塊多是由非金屬導(dǎo)電材料為主體，導(dǎo)電 率低，性能穩(wěn)定。埋入土壤中不降解，不含腐蝕性離子，安全環(huán)保。但這種接地模塊抗壓強度 低，運輸過程中和安裝時容易破壞。而且應(yīng)用范圍有局限性，對一些貴重精密儀器、廣播電 視設(shè)備、電子醫(yī)療設(shè)備等工作接地和保護接地和各種高層建筑及高大構(gòu)筑物、名勝古建筑、 高大紀念塔等防雷接地已經(jīng)不能適用了。
[0003] 專利申請201410158454. 1公開了一種石墨接地極，由膨脹石墨1000份、玻璃纖維 140?170份及提高接地極抗拉強度和導(dǎo)電性能的物質(zhì)20?60份編織而成。
[0004] 專利申請201110440187. 3公開了一種石墨接地模塊，包括由石墨導(dǎo)電混凝土澆 注的石墨模塊主體、與該模塊主體相連的金屬鋼棒，石墨導(dǎo)電混凝土材料按重量組分比：水 20份，娃酸鹽水泥30?40份、石墨5?15份、砂石10?15份、保濕劑2?5份、膨潤土 10?25份、電解質(zhì)5?10份。通過在模塊內(nèi)部埋設(shè)金屬骨架和改進現(xiàn)有的石墨導(dǎo)電混 凝土，增強石墨接地模塊的強度，以解決制造大體積預(yù)制模塊的問題；石墨導(dǎo)電混凝土的改 進在于降低石墨含量加強混凝土強度，通過加入少量的保濕材料和電解質(zhì)以保證其導(dǎo)電性 能。
[0005] 專利申請201310375011. 3公開了一種復(fù)合石墨接地導(dǎo)體、制備方法以及使用方 法，包括耐腐蝕的套管，套管內(nèi)填充有高碳石墨內(nèi)芯，所述套管上分布有一組通孔。該申請 采用了帶孔高強度熱鍍鋅管或帶孔不銹鋼管包裹膨脹石墨芯的辦法，導(dǎo)電主要是由石墨芯 來完成的，但該發(fā)明會發(fā)生金屬鎧甲氧化生銹的現(xiàn)象。
[0006] 由于石墨地極需要滿足性能穩(wěn)定，自身電阻率低，并且對耐腐蝕性具有較高的要 求，現(xiàn)有技術(shù)中的石墨地極并不能完全滿足上述性能。鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的首要發(fā)明目的在于提出了一種石墨防雷接地模塊。
[0008] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用的技術(shù)方案為：
[0009] 本發(fā)明提出了一種石墨防雷接地模塊，所述石墨防雷接地模塊的原料為石墨粉、 石墨粒和瀝青，其制備方法包括以下步驟：
[0010] (1)配料：將石墨破碎、篩分得到石墨粒和石墨粉，按照質(zhì)量比5?7 :3?5進行 混合，石墨粒的粒徑為〇· 8?1mm，石墨粉的粒徑為0· 075?0· 5mm ;
[0011] ⑵混捏：將步驟⑴配料后的石墨粉與瀝青按照質(zhì)量比為78?82 :18?22進 行混捏得到可塑糊料，混捏的時間為20?40分鐘，混捏的溫度為130?145°C ;并經(jīng)過軋 片機進行軋片；(3)制備生坯：將步驟（2)得到的軋片糊料研磨成100?300目的粉料，將 粉料經(jīng)振動成型壓制成密度為1. 60?I. 65g/cm3的生坯；
[0012] (4)焙燒：將生坯置于的高溫爐中，生坯用填充料焦粉覆蓋，逐步升溫至950°C? 1050°C，獲得焙燒品；
[0013] (5)后加工，得到石墨防雷接地模塊。
[0014] 本發(fā)明的第一優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（1)中，石墨粒和石墨粉的比例為3?4 : 6?7〇
[0015] 本發(fā)明的第二優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（2)中，混捏前，先將瀝青邊抽真空邊進行 加熱，加熱的溫度為130?150°C，真空度500?5000Pa，優(yōu)選500?2000Pa ;在該條件下 攪拌10?30分鐘。
[0016] 本發(fā)明的第三優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（2)中，石墨粉與瀝青按照質(zhì)量比為80? 82 :18?20 ;混捏的時間為20?30分鐘，混捏的溫度為130?140°C。
[0017] 本發(fā)明的第四優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（2)中，所述的瀝青為中溫煤瀝青，瀝青的 軟化點為85?95°C。
[0018] 本發(fā)明的第五優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（3)中，乳片糊料磨成200?300目的粉 料，優(yōu)選200目；振動成型的頻率為30?35Hz，壓力為12?15Mpa ;優(yōu)選頻率是32?35Hz， 壓力是12?14Mpa。
[0019] 本發(fā)明的第六優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（3)中，生還的密度為L 62?I. 65g/cm3， 優(yōu)選 1. 62 ?I. 64g/cm3。
[0020] 本發(fā)明的第七優(yōu)選技術(shù)方案為：在步驟（3)中，制備得到的生坯具有石墨防雷接 地模塊的形狀。
[0021] 本發(fā)明的第八優(yōu)選技術(shù)方案為：，在步驟（4)中，升溫曲線為：0?300°C，升溫速 度為8?12°C /小時，在300?500°C時，升溫速度為3?5°C /小時，在500?700°C時， 升溫速度為2?3°C /小時，在700?1050°C時，升溫速度為5?8. 5°C /小時；優(yōu)選0? 300 °C，升溫速度為9?11°C /小時，在300?500 °C時，升溫速度為4?5 °C /小時，在500? 700°C時，升溫速度為2?3°C /小時，在700?1050°C時，升溫速度為6?8°C /小時。
[0022] 本發(fā)明制備得到的石墨防雷接地模塊的性能參數(shù)為：密度多I. 65g/cm3,抗拉強度 15?30Mpa，電阻率〈0· 01 Ω · m，沖擊電流1?5A，電阻變化率〈1. 2 %，工頻電流8?10A， 工頻接地電阻〈1. 2 Ω，年腐蝕率〈0. 03%。
[0023] 下面對本發(fā)明的內(nèi)容做進一步的解釋和說明：
[0024] 本發(fā)明以人造石墨粉、石墨粒和中溫煤瀝青為原料經(jīng)過混捏、乳片、磨粉、模壓成 型、一次焙燒、機械加工等工序制造而成。將原料破碎及篩分成指定尺寸的骨料顆粒，一部 分原料磨成細粉，按照配方稱量后混合組成各種顆粒的混合料。在加熱狀態(tài)下將定量的各 種顆粒的混合料與定量的瀝青混均，在一定時間和特定溫度下捏合成可塑糊料。經(jīng)過乳片 機進行軋片。將軋片的糊料全部磨成200目的粉料。經(jīng)過模壓機在以將粉料壓制成具有一 定形狀及較高密度的生坯。將生坯置于專門設(shè)計的高溫爐中，生坯用填充料焦粉覆蓋，逐步 升溫至950°C?1050°C左右，使黏結(jié)劑炭化，從而獲得焙燒品。從而獲得人造再生石墨所需 要的物理化學(xué)性能。按照使用要求，對毛坯進行表面車削、端面加工。石墨接地模塊內(nèi)置鍍 鋅金屬極芯與接地網(wǎng)地線緊密連接，加以人造石墨基質(zhì)模塊之優(yōu)秀導(dǎo)電率及優(yōu)良的土壤親 和性、吸水性及保水性，降低土壤與接地模塊間阻抗，使破壞沖擊電流迅速釋放到大地中進 而達到保護功能。埋設(shè)后釋放電解質(zhì)，使與其接觸之土壤堿離子化，不斷增大接地體本身釋 放電流面積，減低接地模塊與土壤層間接觸電阻，石墨基質(zhì)模塊本身具有極強的吸水保濕 和釋放電解質(zhì)的特性（這些特性是金屬材料所沒有的），進而發(fā)揮本接地模塊優(yōu)秀的降阻 能力。
[0025] 本發(fā)明公開了一種石墨防雷接地模塊，原料為石墨粉、石墨粒和中溫煤瀝青，石墨 粒的粒徑為0· 8?1mm，石墨粉的粒徑為0· 075?0· 5mm ;本發(fā)明選用了兩種粒徑的石墨材 料，從而準確控制了產(chǎn)品的密度和強度，從而使石墨的緊密更加堆積，從而可以使石墨材料 的空隙率低、孔洞的尺寸小，并具有強度高、抗氧性強的優(yōu)勢。在本發(fā)明的混捏步驟中，將配 料得到的石墨粉與中溫煤瀝青按照質(zhì)量比為78?80 :20?22進行混捏得到糊料。并優(yōu)選 先將中溫煤瀝青邊抽真空邊進行加熱，加熱的溫度為130?150°C，真空度500?5000Pa， 優(yōu)選500?200Pa ;在該條件下攪拌10?30分鐘。本發(fā)明通過中度真空環(huán)境，從而可以將 中溫煤瀝青內(nèi)的輕質(zhì)揮發(fā)份的徹底揮發(fā)，從而避免了在焙燒過程中由于氣體揮發(fā)從而在炭 料中形成空隙。因為，在揮發(fā)性成分揮發(fā)過程中形成的空隙或氣泡是非常不規(guī)則的，會使炭 料形成不規(guī)則的、較大的裂隙或空泡，降低成品的機械性能，使模具的不良率增加。同時，本 發(fā)明中加熱的時間較短，加熱的溫度較低，從而避免了中溫煤瀝青加熱而造成的流動性下 降。本發(fā)明在實踐過程中發(fā)現(xiàn)，中溫煤瀝青經(jīng)較高溫度、較長的時間加熱后其流動性會大大 降低，因此需要分批次加入到骨料中進行混捏。而通過本發(fā)明的預(yù)處理辦法，中溫煤瀝青的 流動性較好，因此，無需分批加入就可以混合均勻。本發(fā)明選用的中度真空條件，不僅可以 完全滿足本發(fā)明的要求，并且在工業(yè)上很容易實現(xiàn)，適合大規(guī)模的推廣應(yīng)用。
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