本發(fā)明屬于非金屬防雷接地技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維石墨柔性接地體及其制備方法。

背景技術(shù)：

市場主流防雷接地體使用材料包括碳鋼，鍍鋅鋼，銅包鋼，不銹鋼，銅等多種金屬材質(zhì)。其中碳鋼，鍍鋅鋼導(dǎo)電性能好，造價低，易于安裝，市場廣泛應(yīng)用。但是碳鋼、鍍鋅鋼深埋地下一般壽命只有5~6年，很容受受到土壤的酸堿腐蝕，失去防護能力。鐵塔或變電站被雷擊中后，會造成設(shè)備損壞和電力故障。

采用的銅包鋼材料使用年限主要取決于鍍銅的厚薄，造價高，實際效果一般。不銹鋼接地體造價高，而且不耐鹽堿環(huán)境，市場上很少使用。銅制接地體在歐美國家廣泛使用，各方面性能優(yōu)異。但是銅屬于國家戰(zhàn)略資源，價格昂貴，如果用于戶外防雷，很容易被盜。市場上也存在著一些非金屬或者金屬與非金屬混合制作柔性石墨類編織防雷接地體。但是這些接地體也都存在著這樣或那樣的缺點如下。金屬絲石墨復(fù)合編織接地體，通常采用304不銹金屬絲或鋼絞線等辦法提高結(jié)構(gòu)強度問題，但是金屬絲在鹽堿地或者酸性土壤工況下容易受到化學(xué)腐蝕。同時石墨和金屬絲兩種材質(zhì)之間存在著電化學(xué)反應(yīng)，會進一步加快金屬絲腐蝕，造成結(jié)構(gòu)破壞，使其失去強度，實際壽命短。玻纖石墨復(fù)合編織接地體，采用玻璃纖維紗線代替金屬絲，解決了金屬絲容易被腐蝕的問題。但是玻璃纖維不具有導(dǎo)電性，熔點低，在模擬雷電多次連續(xù)大電流沖擊下，玻璃纖維紗線會被熔化成微小的玻璃珠，接地體因而變成一團松散的石墨，此類產(chǎn)品可靠性差。

授權(quán)公告日2014.09.03授權(quán)公告號CN203813042U公開了一種基干改性石墨的防雷接地體，包括接地體本體：所述接地體本體斷面由內(nèi)至外依次為不銹鋼絞線、柔性石墨導(dǎo)電層和纖維素膠液防護膜，在所述接地體本體兩端分別設(shè)置有金屬連接頭。所述金屬連接頭包括與接地體本體相連接的電纜箍套，和設(shè)置在所述電纜箍套外部的連接板，在所述連接板上開設(shè)有雙螺孔。不銹鋼絞線也存在鹽堿地或者酸性土壤工況下容易受到化學(xué)腐蝕，且石墨和金屬絲兩種材質(zhì)之間存在著電化學(xué)反應(yīng)，會進一步加快金屬絲腐蝕，造成結(jié)構(gòu)破壞，使其失去強度，實際壽命短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維石墨柔性接地體，該產(chǎn)品繩纜狀，柔軟多孔，可塑性很強，具有良好的導(dǎo)電性，耐腐蝕特點。

本發(fā)明的另一目的提供一種碳纖維石墨柔性接地體的制備方法。

該碳纖維石墨柔性接地體，其特征在于：由多股的碳纖維石墨線編織成繩纜狀的接地本體，每股所述碳纖維石墨線內(nèi)均布有碳纖維，所述碳纖維石墨線由碳纖維石墨復(fù)合膜的窄條捻制成線，所述碳纖維石墨復(fù)合膜由膨脹石墨和碳纖維復(fù)合制成。

所述接地本體的中心設(shè)有金屬絲或碳纖維。

所述接地本體的表面設(shè)有金屬絲或碳纖維。

所述接地本體的兩端設(shè)有連接件。

所述接地本體的截面形狀為圓形、方形、環(huán)形或扁形。

該碳纖維石墨柔性接地體的制備方法，其特征在于按下述步驟制備：

（1）、膨化：將32～80目的可膨脹石墨在800~1000°高溫下瞬間膨化170～220倍，成蠕蟲狀石墨；

（2）、氣料分離：將膨化后的石墨蠕蟲氣料分離，收集，蠕蟲長度0.5～1cm；

（3）、鋪設(shè)底層石墨膜：將收集的石墨蠕蟲均勻鋪裝，并進行壓延，制成厚度在0.2～0.5mm之間，密度為0.5～0.7g/cm3的海綿狀石墨膜；

（4）、鋪設(shè)纖維：將碳纖維和棉紗同時通過放線架平行導(dǎo)引至石墨膜上表面，并由膠水涂布裝置在碳纖維和棉紗上涂膠；

（5）、鋪設(shè)表層石墨：將石墨蠕蟲均勻鋪設(shè)到纖維和底層石墨膜上，通過抹平和壓輥再次壓延，制成碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜；

（6）、收卷：通過刀具將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜兩邊切割整齊，再由收卷機構(gòu)將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜收卷；

（7）、切割：通過刀具將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜分切成寬度均勻的窄條；

（8）、捻線：將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜窄條加捻，形成柔性石墨包裹碳纖維、棉紗的編織線；

（9）、編織：將多股編織線編織制成繩纜，在編織過程中繩纜中心和外表層均為編織線；

（10）、燒失：將制成的接地體放入烘箱內(nèi)，在280℃溫度下燒制1.5小時，將繩纜內(nèi)的棉紗和膠水燒失掉；

（11）、塑形：將燒失過的接地體通過模具再次塑形。

所述步驟（9）中中心填充的編織線為碳纖維或金屬絲。

所述步驟（9）中表層的編織線為碳纖維或金屬絲。

采用上述技術(shù)方案的有益效果：該碳纖維石墨柔性接地體是由石墨和碳纖維兩種材質(zhì)編織而成，質(zhì)地柔軟，其中石墨具有良好的導(dǎo)電，耐腐蝕；碳纖維具有熔點高，耐腐蝕性和導(dǎo)電性等特點。將2種材質(zhì)通過復(fù)合、捻線、編織的方法制成接地體狀形態(tài)。該產(chǎn)品充分結(jié)合了石墨，碳纖維的優(yōu)點。既可以承受單次大電流沖擊，又由于碳纖維熔點極高，可達3500℃，在多次大電流沖擊下碳纖維也不會熔化失去結(jié)構(gòu)強度，同時兩種材料之間不發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，也不與酸堿鹽發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，耐腐蝕性極強。在制備過程中本產(chǎn)品通過燒失步驟，將半成品中的棉紗和膠水燒失掉，形成由碳纖維和石墨組成的純碳結(jié)構(gòu)，增強了導(dǎo)電性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該碳纖維石墨柔性接地體，柔軟多孔，具有很好的吸水性，與土壤親和力強，導(dǎo)電性能好，耐腐蝕，便于野外操作攜帶，易于施工安裝，使用壽命長，免維護等特點?？沙惺苓B續(xù)多次雷擊或者連續(xù)多次大電流沖擊，可廣泛應(yīng)用于防雷接地網(wǎng)的鋪設(shè)，保護電網(wǎng)、電器的安全。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例作進一步詳細的說明。

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的剖面圖；

圖3為本發(fā)明編織線制備工藝示意圖；

圖4為接地體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為中心為碳纖維芯的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-5所示的一種碳纖維石墨柔性接地體，由多股的碳纖維石墨線編織成繩纜狀的接地本體，每股所述碳纖維石墨線內(nèi)均布有碳纖維2，所述碳纖維石墨線由碳纖維石墨復(fù)合膜的窄條捻制成線，所述碳纖維石墨復(fù)合膜由膨脹石墨1和碳纖維復(fù)合制成。所述膨脹石墨1為石墨蠕蟲。所述接地本體的中心設(shè)有金屬絲或碳纖維4。所述接地本體的表面設(shè)有金屬絲或碳纖維。所述接地本體的兩端設(shè)有連接件3。所述接地本體的截面形狀為圓形、方形4a、環(huán)形或扁形4b。

如圖3所示，該碳纖維石墨柔性接地體的制備方法，其特征在于按下述步驟制備：

（1）、膨化：將32～80目的可膨脹石墨在800~1000°高溫下瞬間膨化170～220倍，成蠕蟲狀石墨；

（2）、氣料分離：將膨化后的石墨蠕蟲由氣體氣料分離，將膨化后的石墨蠕蟲收集，蠕蟲長度0.5～1cm；

（3）、鋪設(shè)底層石墨膜：將收集的石墨蠕蟲均勻鋪裝，并進行壓延，制成厚度在0.2～0.5mm之間，密度為0.5～0.7g/cm³的海綿狀石墨膜；

（4）、鋪設(shè)纖維：將碳纖維和棉紗同時通過放線架平行導(dǎo)引至石墨膜上表面，并由膠水涂布裝置在碳纖維和棉紗上涂膠；

（5）、鋪設(shè)表層石墨：將石墨蠕蟲均勻鋪設(shè)到纖維和底層石墨膜上，通過抹平和壓輥再次壓延，制成碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜；

（6）、收卷：通過刀具將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜兩邊切割整齊，再由收卷機構(gòu)將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜收卷；

（7）、切割：通過刀具將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜分切成寬度均勻的窄條；

（8）、捻線：將碳纖維棉紗石墨復(fù)合膜窄條加捻，形成柔性石墨包裹碳纖維、棉紗的編織線；

（9）、編織：將多股編織線編織制成繩纜，在編織過程中繩纜中心和外表層均為編織線；

（10）、燒失：將制成的接地體放入烘箱內(nèi)，在280℃溫度下燒制1.5小時，將接地體內(nèi)的棉紗和膠水燒失掉；

（11）、塑形：將燒失過的接地體通過模具再次塑形。

所述步驟（9）中，中心填充的編織線為碳纖維或金屬絲。

所述步驟（9）中，表層的編織線為碳纖維或金屬絲。

該方法制備的碳纖維石墨柔性接地體，碳纖維交叉形成內(nèi)骨架，柔軟多孔，可塑性很強，具有良好的導(dǎo)電性，耐腐蝕特點。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。