一種金屬纖維芯低阻石墨線的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種金屬纖維芯低阻石墨線，包括金屬纖維芯和包裹于金屬纖維芯外側(cè)的復(fù)合石墨外層，其中，復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞金屬纖維芯進(jìn)行捻制或編織獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲(chóng)石墨層和敷設(shè)于兩層石墨帶間的無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成，無(wú)機(jī)纖維外側(cè)包覆有粘合劑層。本實(shí)用新型石墨線電阻率可顯著降低，導(dǎo)電性明顯提高，有利于制備導(dǎo)電性良好的石墨復(fù)合接地材料。
【專利說(shuō)明】一種金屬纖維芯低阻石墨線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)接地材料，尤其涉及一種金屬纖維芯低阻石墨線。

【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路是電力系統(tǒng)的基本組成部分，頻繁的雷擊跳閘事故一直是輸電線路面臨的最主要自然災(zāi)害故障。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，桿塔接地電阻偏大是引起線路反擊跳閘的主要原因，“防雷在于接地”，低阻值、長(zhǎng)期穩(wěn)定的輸電線路桿塔接地網(wǎng)是減少輸電線路雷擊事故、維護(hù)電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要電力裝置。
[0003]我國(guó)電力系統(tǒng)輸電線路接地網(wǎng)通常采用扁鋼、不銹鋼、銅等金屬類接地材料，以及含電鍍金屬層的鍍鋅鋼、不銹鋼包鋼、銅包鋼金屬接地材料。除了運(yùn)輸及施工難度大、易發(fā)生偷盜現(xiàn)象外，金屬接地材料最大的瓶頸問(wèn)題是接地材料的腐蝕。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鍍鋅鋼、扁鋼等接地材料腐蝕較快，一般運(yùn)行3-7年即發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。銅的耐腐蝕能力是鋼的3?4倍，過(guò)高的材料成本是限制其在輸電線路桿塔接地網(wǎng)應(yīng)用的主要原因。
[0004]針對(duì)金屬材料輸電線路桿塔接地網(wǎng)的腐蝕問(wèn)題，一些非金屬接地材料應(yīng)運(yùn)而生。如專利號(hào)ZL201320654859.5的《新型石墨復(fù)合接地材料》，提出了一種石墨復(fù)合接地材料，可有效避免金屬接地材料的腐蝕等問(wèn)題。石墨作為一種良導(dǎo)體，其導(dǎo)電特性滿足一般接地特性的要求，但是，對(duì)于距離較長(zhǎng)的接地網(wǎng)，接地材料自身電阻率直接影響接地網(wǎng)的有效接地長(zhǎng)度。因此，盡可能降低石墨復(fù)合接地材料的電阻率是降低接地網(wǎng)接地電阻、延長(zhǎng)其有效接地長(zhǎng)度的有效措施。
[0005]另外，經(jīng)實(shí)際試驗(yàn)，上述石墨復(fù)合接地材料的制備中，當(dāng)采用輥壓方式將金屬纖維置于石墨紙中，由于石墨紙厚度較小，金屬纖維容易裸露出石墨紙表面，破壞石墨帶完整性。此外，與玻璃纖維或其他纖維不同的是，金屬纖維極易卷曲，使得采用輥壓方式將直徑較大的金屬纖維復(fù)合在石墨紙中存在一定困難。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有石墨復(fù)合接地材料中石墨線電阻率較聞的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種金屬纖維芯低阻石墨線。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種金屬纖維芯低阻石墨線，包括金屬纖維芯和包裹于金屬纖維芯外側(cè)的復(fù)合石墨外層，其中，復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞金屬纖維芯進(jìn)行捻制或編織獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲(chóng)石墨層和敷設(shè)于兩層石墨帶間的無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成，無(wú)機(jī)纖維外側(cè)包覆有粘合劑層。
[0009]上述金屬纖維芯為不多于3根的金屬纖維。
[0010]上述粘合劑可為熱固性高分子膠或?qū)щ娔z，其中，熱固性高分子膠可以為丙烯酸樹(shù)脂膠、聚氨酯/PU膠、氨基樹(shù)脂膠、酚醛樹(shù)脂膠、環(huán)氧樹(shù)脂膠、呋喃樹(shù)脂膠、間笨二酚-甲醛樹(shù)脂膠、二甲笨-甲醛樹(shù)脂膠、不飽和聚酯膠、復(fù)合型樹(shù)脂膠、聚酰亞胺膠或脲醛樹(shù)脂膠等。
[0011]上述無(wú)機(jī)纖維可為玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、凱芙拉纖維或陶瓷纖維。
[0012]上述金屬纖維可為銅纖維、不銹鋼纖維或鎳?yán)w維。
[0013]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0014]1、本實(shí)用新型石墨線電阻率顯著降低，和現(xiàn)有石墨復(fù)合接地材料中石墨線相比，本實(shí)用新型石墨線電阻率可降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，導(dǎo)電性明顯提高，有利于制備導(dǎo)電性良好的石墨復(fù)合接地材料。
[0015]2、制備簡(jiǎn)單，當(dāng)使用較大直徑金屬纖維時(shí)，也不存在金屬纖維裸露出石墨帶表面的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是粘合劑涂覆無(wú)機(jī)纖維不意圖；
[0017]圖2是雙向絞線式金屬纖維芯石墨線示意圖；
[0018]圖3是單向捻線式金屬纖維芯石墨線示意圖；
[0019]其中，1-無(wú)機(jī)纖維；2_粘合劑層；3_金屬纖維芯；4_復(fù)合石墨帶內(nèi)設(shè)的無(wú)機(jī)纖維；5,6-復(fù)合石墨帶；7_雙向絞線式金屬纖維芯石墨線；8_單向捻線式金屬纖維芯石墨線。

【具體實(shí)施方式】
[0020]具體實(shí)施中，主要制備原料包括碳含量高于85%的高純?nèi)湎x(chóng)石墨、丙烯酸乙酯水溶性粘合劑、玻璃纖維和金屬纖維，金屬纖維可以為銅纖維、不銹鋼纖維、鎳?yán)w維等低電阻率金屬纖維。
[0021]對(duì)蠕蟲(chóng)石墨進(jìn)行滾壓制成表面光滑平整無(wú)明顯凹陷的蠕蟲(chóng)石墨紙，蠕蟲(chóng)石墨紙厚度以0.f Imm為宜。采用抗腐蝕、成本低的無(wú)機(jī)纖維如玻璃纖維作為復(fù)合石墨帶的“骨架纖維”。
[0022]復(fù)合石墨帶制備方法如下:選用直徑0.08、.2mm的玻璃纖維，采用丙烯酸乙酯水溶性粘合劑將玻璃纖維表層均勻浸潤(rùn)，并等間距敷設(shè)于上下兩層蠕蟲(chóng)石墨紙間，玻璃纖維間隔0.5mnTl.2mm ;于8(Tl2(TC溫度保持6(Tl00s進(jìn)行熱固處理，同時(shí)經(jīng)兩次以上輥壓得到復(fù)合石墨紙。裁切復(fù)合石墨紙得到寬度10mnT25mm的復(fù)合石墨帶，所得復(fù)合石墨帶表面光滑平整，無(wú)纖維裸露出石墨帶表層。
[0023]選用抗腐蝕良好的金屬纖維，如銅纖維、不銹鋼纖維等，金屬纖維直徑可以選擇ImnTlOmm,數(shù)量以3根以下為宜。以單根或多根金屬纖維為芯，外層采用單條復(fù)合石墨帶通過(guò)單向繞線進(jìn)行捻制獲得復(fù)合石墨外層。另外，也可以選擇2條復(fù)合石墨帶，在金屬纖維芯外層經(jīng)反向絞線編織，得到直徑更大的金屬纖維芯石墨線。制備的金屬纖維芯石墨線直徑一般為1.8?4_。
[0024]本實(shí)用新型提供的低電阻率石墨線的幾種具體實(shí)施例如下:
[0025]實(shí)施例1
[0026]原材料包括含碳量約95%的蠕蟲(chóng)石墨、直徑0.15mm的玻璃纖維、丙烯酸乙酯水溶性粘合劑和直徑1.5mm的銅纖維。采用輥壓方式制備蠕蟲(chóng)石墨紙；見(jiàn)圖1，采用丙烯酸乙酯水溶性粘合劑將玻璃纖維表層均勻浸潤(rùn)，將玻璃纖維等間距敷設(shè)于兩層蠕蟲(chóng)石墨紙間，經(jīng)熱固、輥壓、裁切，得到寬度22_、厚度0.28mm的復(fù)合石墨帶，復(fù)合石墨帶表面光滑平整無(wú)纖維裸露。
[0027]見(jiàn)圖2，選擇2條復(fù)合石墨帶(5，6)，I條銅纖維(3)，利用絞線裝置制備雙向絞線式金屬纖維芯石墨線(7)，其直徑約3.8_。采用四極法微電阻測(cè)量本實(shí)施例雙向絞線式金屬纖維芯石墨線電阻，長(zhǎng)度為Im的雙向絞線式金屬纖維芯石墨線電阻約0.14Ω，而長(zhǎng)度為Im的不含金屬纖維的復(fù)合石墨線電阻約4.5 Ω。
[0028]實(shí)施例2
[0029]原材料包括含碳量約95%的蠕蟲(chóng)石墨、直徑0.15mm的玻璃纖維、丙烯酸乙酯水溶性粘合劑和直徑1_的銅纖維。采用輥壓方式制備蠕蟲(chóng)石墨紙；見(jiàn)圖1，采用丙烯酸乙酯水溶性粘合劑將玻璃纖維表層均勻浸潤(rùn)，將玻璃纖維等間距敷設(shè)于兩層蠕蟲(chóng)石墨紙間，經(jīng)過(guò)熱固、輥壓、裁切，得到寬度22_、厚度0.28mm的復(fù)合石墨帶，復(fù)合石墨帶表面光滑平整無(wú)纖維裸露。
[0030]見(jiàn)圖3，選擇I條復(fù)合石墨帶(9)，I條銅纖維(3)，利用捻線裝置制備單向捻線式金屬纖維芯石墨線(8)，其直徑約2.2_。采用四極法微電阻測(cè)量本實(shí)施例單向捻線式金屬纖維芯石墨線電阻，長(zhǎng)度為Im的單向捻線式金屬纖維芯低阻石墨線電阻約0.23Ω，，而長(zhǎng)度為Im的不含金屬纖維的復(fù)合石墨線電阻約4.5Ω。
[0031]上述實(shí)施例所述是用以具體說(shuō)明本專利，文中雖通過(guò)特定的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行說(shuō)明，但不能以此限定本專利的保護(hù)范圍，熟悉此【技術(shù)領(lǐng)域】的人士可在了解本專利的精神與原則后對(duì)其進(jìn)行變更或修改而達(dá)到等效目的，而此等效變更和修改，皆應(yīng)涵蓋于權(quán)利要求范圍所界定范疇內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種金屬纖維芯低阻石墨線，其特征在于: 包括金屬纖維芯和包裹于金屬纖維芯外側(cè)的復(fù)合石墨外層，其中，復(fù)合石墨外層采用復(fù)合石墨帶繞金屬纖維芯進(jìn)行捻制或編織獲得，復(fù)合石墨帶包括兩層蠕蟲(chóng)石墨層和敷設(shè)于兩層石墨帶間的無(wú)機(jī)纖維構(gòu)成，無(wú)機(jī)纖維外側(cè)包覆有粘合劑層。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬纖維芯低阻石墨線，其特征在于: 所述的金屬纖維芯為不多于3根的金屬纖維。
【文檔編號(hào)】H01B1/04GK204189470SQ201420625076
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】阮江軍, 龔若涵, 胡元潮, 文武, 周軍, 劉振武 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)