專利名稱：復合型防腐接地裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復合型防腐接地裝置，同時涉及該復合型防腐接地裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
接地裝置主要是由接地體與接地線組成的接地網(wǎng)絡(luò)。接地網(wǎng)具有可使電氣設(shè)備、電力系統(tǒng)的工作電流接地，大型裝置、設(shè)備、建筑物、橋梁等的雷電電流接地，操作室、工控室、計算機房等的靜電電流接地等項功能。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)和系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，常規(guī)的接地網(wǎng)已不能滿足大型企業(yè)和大型系統(tǒng)的使用壽命要求。由于接地網(wǎng)的失效，致使出現(xiàn)雷擊或其他原因時工作電流不能安全泄地而造成的事故近些年來頻頻發(fā)生，直接經(jīng)濟損失巨大，而長時間大面積的停電、大企業(yè)的停工停產(chǎn)、更換新的接地網(wǎng)等間接經(jīng)濟損失更是無法估量。接地網(wǎng)的構(gòu)件接地體與接地線最早使用普通碳鋼，普通碳鋼輸泄電性能良好，成本低廉，加工性能良好，但腐蝕速率高，使用壽命短。據(jù)美國腐蝕工程師協(xié)會金屬腐蝕調(diào)查資料表明，普通碳鋼在土壤中的腐蝕速率與土壤電阻率有關(guān)，當土壤電阻率< lOOQ/cm時，年腐蝕率大于1mm，當土壤電阻率> 100 Q /cm時，年腐蝕率大于0. 2mm,特別是沿海、沿江湖區(qū)域，腐蝕更為明顯。通常狀態(tài)下，碳鋼接地網(wǎng)構(gòu)件10年便腐蝕中斷，快的只需3— 4年。碳鋼鍍鋅(主要是熱浸鍍鋅)是在擬提高普通碳鋼接地網(wǎng)構(gòu)件使用壽命的基礎(chǔ)上推出的，這也是國內(nèi)目前使用最多的接地網(wǎng)材料。碳鋼鍍鋅的保護作用基于兩個方面一是鋅表面能形成相對致密的氧化膜；二是電化學保護。鋅的電極電位為-0. 76V，鐵的電極電位為-0. 44V，在鋅和鐵組成的腐蝕電池中，鋅作為陽極首先腐蝕，而鐵作為陰極得到了保護。但在長期的使用實踐中，碳鋼鍍鋅材料在接地網(wǎng)的應(yīng)用沒有收到提高接地網(wǎng)使用壽命的預期效果。原因有以下幾個方面一是鋅的耐腐蝕性能與土壤的PH值有關(guān)，在pH為7-9的中性堿性土壤中，鍍鋅層有一定的耐腐蝕能力，在pH < 7的土壤中，耐腐蝕能力較差；二是鍍鋅層薄，一般只有0. 05-0. 06mm,保護作用有限；三是在接地電流的作用下，鍍鋅層腐蝕加劇。應(yīng)用結(jié)果表明，碳鋼鍍鋅材料在接地網(wǎng)上的使用壽命較普通碳鋼沒有提高多少。銅及銅包鋼材料也用于生產(chǎn)接地網(wǎng)構(gòu)件，銅具有良好的導電性和化學穩(wěn)定性，在土壤中的腐蝕率僅為碳鋼的10%-20%，但采用銅及銅包鋼作為接地網(wǎng)材料有以下不足一是資源短缺，價格昂貴，成本較高；二是剛性不足，施工難度大，需要熱熔焊接，焊接材料、夾具、模具繁雜，施工成本高，在原材料成本較高的基礎(chǔ)上又增加了一大塊；三是銅與鋼材的電位差大，電化學腐蝕傾向嚴重，用銅或銅包鋼作接地網(wǎng)材料，會造成對地下隱蔽工程，埋設(shè)的管道以及地表鋼結(jié)構(gòu)嚴重的電化學腐蝕；四是銅腐蝕后產(chǎn)生銅離子，污染土壤及地下水，危害人的身體健康?；谝陨显?，近年來國內(nèi)外的在建項目中，已開始禁止或避免銅及銅包鋼材料作接地網(wǎng)材料的使用。近年來，國內(nèi)外相繼開發(fā)了防腐導電涂料，在碳鋼的表面涂覆一層防腐導電涂料作為接地網(wǎng)材料，既保持了一定的導電性能，又使碳鋼材料增強了耐腐蝕的能力，令人耳目一新。但是在實際的使用中卻出現(xiàn)了許多問題(I)涂料的性能單一。耐腐蝕性能好的，耐大電流沖擊的熱穩(wěn)定性能差；耐大電流沖擊熱穩(wěn)定性能好的，耐腐蝕性能差；導電性能好的，附著力差；附著力性能好的，導電性能差。如國內(nèi)一家公司，為了達到耐腐蝕性能和耐大電流沖擊熱穩(wěn)定性能的要求，分別開發(fā)了兩種涂料，一種是耐腐蝕性能好的，但耐大電流沖擊的熱穩(wěn)定性能達不到要求，另一種是耐大電流沖擊熱穩(wěn)定性能達到要求的，但耐腐蝕性能不好。作為接地材料，要求同時具備以上兩個條件時，該公司的產(chǎn)品就無法滿足要求了。(2)附著力差。在運輸和施工的過程中，極易剝落，造成涂層對金屬材料的封閉失效，耐腐蝕能力喪失。(3)涂膜表面硬度低，極易出現(xiàn)劃痕和擦傷，破壞了涂層對金屬材料的封閉，耐腐蝕能力喪失。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種復合型防腐接地裝置及其制備方法。其技術(shù)解決方案是一種復合型防腐接地裝置，包括接地體與接地線，在接地體與接地線的表面噴涂復合防腐導電涂料，復合防腐導電涂料由導電顆粒、有機樹脂、助劑和有機溶劑組成，各組分的重量百分比為導電顆粒30%，有機樹脂40%，助劑5%，有機溶劑25% ;其中，導電顆粒由天然石墨、導電碳黑和納米級銀粉末組成，天然石墨粒徑< I Pm，各組分的重量百分比為天然石墨80%，導電碳黑19. 9% 19. 95%，納米級銀粉末0. 05% 0. 1% ;有機樹脂由環(huán)氧樹月旨、不飽和聚酯樹脂和有機硅樹脂組成，各組分的重量百分比為環(huán)氧樹脂60%，不飽和聚酯樹脂6%，有機硅樹脂34%。上述助劑包括固化劑、促進劑和流平劑；上述有機溶劑為二甲苯、異丁醇和/或環(huán)己酮。進一步的，上述助劑由固化劑、促進劑、流平劑和引發(fā)劑組成，助劑中各組分的重量百分比為固化劑50%，促進劑20%，流平劑20%和引發(fā)劑10%。上述接地體與接地線均采用碳鋼鍍鋅材料制成；上述接地體為立式結(jié)構(gòu)，其上部主體為柱狀結(jié)構(gòu)或角鋼狀結(jié)構(gòu)，下端為尖錐形；上述接地線為扁平型結(jié)構(gòu)。一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其包括以下步驟(I)活化處理將碳鋼鍍鋅材料制得的接地體與接地線，連接成接地裝置，使用鋼絲輪均勻刷過接地裝置的鍍鋅層表面，去除鈍化層，露出金屬的新鮮表面；(2)制備復合防腐導電涂料a按權(quán)利要求I中所述的重量百分比分別稱取天然石墨、導電碳黑、納米級銀粉末、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂、助劑和有機溶劑；b將天然石墨與導電碳黑混合后進行濕法球磨2 3小時，制得粒徑< I y m的碳基導電顆粒；c將環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和有機硅樹脂混合后充分攪拌分散熟化22 24小時，制得混合樹脂；
d將粒徑< I ii m的碳基導電顆粒加入已熟化的混合樹脂內(nèi)并加入有機溶劑、納米級銀粉末和流平劑充分攪拌分散，再經(jīng)砂磨機研磨分散與過濾器過濾后，制得基礎(chǔ)涂料，備用；e將固化劑、促進劑和引發(fā)劑加入基礎(chǔ)涂料中，充分攪拌分散即得復合防腐導電涂料；復合防腐導電涂料需在使用前臨時配制；(3)噴涂采用高壓無氣噴涂設(shè)備，向經(jīng)步驟(I)活化處理后的接地裝置表面噴涂步驟(2)中制備的復合防腐導電涂料；(4)固化將表面噴涂有復合防腐導電涂料的接地裝置，依次經(jīng)自然干燥固化與加熱固化，制得復合型防腐接地裝置。上述助劑選用固化劑、促進劑、流平劑和引發(fā)劑；助劑中各組分的重量百分比為 固化劑50%，促進劑20%，流平劑20%和引發(fā)劑10%。進一步的，控制復合防腐導電涂料由制成至噴涂到接地裝置表面的時間間隔小于4小時。更進一步的，步驟(3)中，復合防腐導電涂料在0. 3 0. 5MPa/m2的壓力下噴向接地裝置的表面。進一步的，復合防腐導電涂料在接地裝置表面噴涂3層或3層以上，每層厚度為25 35 u m0更進一步的，步驟(4)中，自然干燥固化在強制通風的條件下進行，固化時間為40 45分鐘，加熱固化在烘干隧道中進行，固化時間為30 35分鐘。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明制得的復合型防腐接地裝置表面涂層附著力好，硬度高，具有良好的導電性能、耐腐蝕性能與耐大電流沖擊熱穩(wěn)定性能，綜合性能優(yōu)異。下面通過理論分析與試驗對比對本發(fā)明所取得的有益效果進行詳細說明I、本發(fā)明使用天然石墨作為導電顆粒的主要成份，天然石墨與導電碳黑相比較有以下優(yōu)勢(I)含碳量高，導電性能好，在滿足導電性能的基礎(chǔ)上，能減少導電顆粒的加入量，提聞涂料中的樹脂含量，因而耐腐蝕性能得以提聞;(2)導熱性能好，高溫下不易燒失，能提高涂層耐大電流沖擊的熱穩(wěn)定性能；(3)易于加工，使用常規(guī)方法，即可加工成粒徑< I U m的顆粒，而且不會出現(xiàn)二次團聚現(xiàn)象；(4)分散性能好，與有機樹脂的親和力強；(5)與一定比例的導電碳黑混合后，有較強的懸浮性能，避免了涂料中固化成份的沉降結(jié)塊，使用方便。天然石墨與導電碳黑導電性能的對比試驗如下(I)使用相同種類的樹脂、助劑與有機溶劑，保持助劑與有機溶劑的加入量不變，涂料制備方法相同；(2)實驗例中導電顆粒采用天然石墨，導電顆粒的加入量為30%、32%、34%與36%，以重量百分比計；對比例中導電顆粒采用導電碳黑，導電顆粒的加入量為30%、32%、34%與36%，以重量百分比計；
(3)使用40X4X 100規(guī)格的鍍鋅扁鋼8支，分別噴上采用天然石墨或?qū)щ娞己诘膶щ婎w粒所制成的涂料，噴涂方法相同，涂層厚度> 80um；(4)使用儀器TH2512B型智能直流低電阻測試儀(lii Q-20 U Q )測量，測量結(jié)果如表I所示。表I

權(quán)利要求
1.一種復合型防腐接地裝置，包括接地體與接地線，其特征在于在接地體與接地線的表面噴涂復合防腐導電涂料，復合防腐導電涂料由導電顆粒、有機樹脂、助劑和有機溶劑組成，各組分的重量百分比為導電顆粒30%，有機樹脂40%，助劑5%，有機溶劑25% ;其中，導電顆粒由天然石墨、導電碳黑和納米級銀粉末組成，天然石墨粒徑< Iu m，各組分的重量百分比為天然石墨80%，導電碳黑19. 9% 19. 95%，納米級銀粉末0. 05% 0. 1% ;有機樹脂由環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和有機硅樹脂組成，各組分的重量百分比為環(huán)氧樹脂60%，不飽和聚酯樹脂6%，有機硅樹脂34%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復合型防腐接地裝置，其特征在于所述助劑包括固化齊U、促進劑和流平劑；所述有機溶劑為二甲苯、異丁醇和/或環(huán)己酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復合型防腐接地裝置，其特征在于所述助劑由固化劑、促進劑、流平劑和引發(fā)劑組成，助劑中各組分的重量百分比為固化劑50%，促進劑20%，流平劑20%和引發(fā)劑10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復合型防腐接地裝置，其特征在于所述接地體與接地線均采用碳鋼鍍鋅材料制成；所述接地體為立式結(jié)構(gòu)，其上部主體為柱狀結(jié)構(gòu)或角鋼狀結(jié)構(gòu)，下端為尖錐形；所述接地線為扁平型結(jié)構(gòu)。
5.一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)活化處理將碳鋼鍍鋅材料制得的接地體與接地線，連接成接地裝置，使用鋼絲輪均勻刷過接地裝置的鍍鋅層表面，去除鈍化層，露出金屬的新鮮表面； (2)制備復合防腐導電涂料 a按權(quán)利要求I中所述的重量百分比分別稱取天然石墨、導電碳黑、納米級銀粉末、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂、助劑和有機溶劑； b將天然石墨與導電碳黑混合后進行濕法球磨2 3小時，制得粒徑< I y m的碳基導電顆粒； c將環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和有機硅樹脂混合后充分攪拌分散熟化22 24小時，制得混合樹脂； d將粒徑< I U m的碳基導電顆粒加入已熟化的混合樹脂內(nèi)并加入有機溶劑、納米級銀粉末和流平劑充分攪拌分散，再經(jīng)砂磨機研磨分散與過濾器過濾后，制得基礎(chǔ)涂料，備用； e將固化劑、促進劑和引發(fā)劑加入基礎(chǔ)涂料中，充分攪拌分散即得復合防腐導電涂料；復合防腐導電涂料需在使用前臨時配制； (3)噴涂采用高壓無氣噴涂設(shè)備，向經(jīng)步驟(I)活化處理后的接地裝置表面噴涂步驟(2)中制備的復合防腐導電涂料； (4)固化將表面噴涂有復合防腐導電涂料的接地裝置，依次經(jīng)自然干燥固化與加熱固化，制得復合型防腐接地裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其特征在于助劑選用固化劑、促進劑、流平劑和引發(fā)劑；助劑中各組分的重量百分比為固化劑50%，促進劑20%，流平劑20%和引發(fā)劑10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其特征在于控制復合防腐導電涂料由制成至噴涂到接地裝置表面的時間間隔小于4小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其特征在于步驟(3)中，復合防腐導電涂料在0. 3 0. 5MPa/m2的壓力下噴向接地裝置的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其特征在于復合防腐導電涂料在接地裝置表面噴涂3層或3層以上，每層厚度為25 35 ii m。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種復合型防腐接地裝置的制備方法，其特征在于步驟(4)中，自然干燥固化在強制通風的條件下進行，固化時間為40 45分鐘，加熱固化在烘干隧道中進行，固化時間為30 35分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開一種復合型防腐接地裝置，其是在經(jīng)表面活化處理后的接地體與接地線表面噴涂多層復合防腐導電涂料，然后經(jīng)自然干燥固化與加熱固化制成；所述復合防腐導電涂料由導電顆粒30%、有機樹脂40%、助劑5%和有機溶劑25%組成，導電顆粒由天然石墨80%、導電碳黑19.9%～19.95%和納米級銀粉末0.05%～0.1%組成，有機樹脂由環(huán)氧樹脂60%、不飽和聚酯樹脂6%和有機硅樹脂34%組成，助劑由固化劑50%、促進劑20%、流平劑20%和引發(fā)劑10%組成，有機溶劑為二甲苯、異丁醇和/或環(huán)己酮。本發(fā)明制得的復合型防腐接地裝置表面涂層附著力好，硬度高，具有良好的導電性能、耐腐蝕性能與耐大電流沖擊熱穩(wěn)定性能，綜合性能優(yōu)異。
文檔編號C09D163/00GK102723620SQ201210204059
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者叢學滋 申請人:青島輝安工程控制有限公司