專利名稱：耐腐蝕導(dǎo)電組合物及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕導(dǎo)電組合物及其應(yīng)用，特別是一種用于涂敷在接地金屬體表面上的耐腐蝕導(dǎo)電組合物。
接地技術(shù)是建筑物防雷、保證各種電力、電子設(shè)備安全工作的必要技術(shù)措施。長(zhǎng)期以來(lái)，發(fā)電廠、變電所、機(jī)器設(shè)備、電子儀器儀表、建筑物和郵電通訊設(shè)備等的接地大多是將鋼材直接埋入土壤并聯(lián)在一起作為接地裝置。埋入土壤中的接地體會(huì)不斷受到土壤的電化學(xué)腐蝕。在一些電化學(xué)腐蝕較嚴(yán)重的土壤中，有時(shí)只要幾年時(shí)間就可以把接地體腐蝕掉，破壞了接地裝置和接地系統(tǒng)，從而造成嚴(yán)重的事故并引起重大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，如何提高接地系統(tǒng)的耐腐蝕性能是一個(gè)急待解決的問(wèn)題。
現(xiàn)在常采用的一個(gè)解決辦法是采用鍍鋅鋼替代普通鋼材作為接地體。與普通鋼材相比，鍍鋅鋼在土壤中的被腐蝕速度可以有所減慢。但該方法仍然不能有效地解決電化學(xué)腐蝕較嚴(yán)重土壤中的接地體腐蝕問(wèn)題。另一種方法是采用銅替代普通鋼材作為接地體。由于銅具有較好的耐腐蝕性能，它可以較好地解決電化學(xué)腐蝕不太嚴(yán)重的土壤對(duì)接地體的腐蝕問(wèn)題。但從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，銅的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼鐵，而且銅鐵混用的接地裝置會(huì)使鋼鐵接地體的腐蝕更加嚴(yán)重。還有一種方法是在接地體四周圍埋設(shè)焦炭(導(dǎo)電的)。由于干燥狀態(tài)的焦炭是電子導(dǎo)體，所以在電極與焦炭界面上不會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而將反應(yīng)推移到焦炭與土壤的界面上，這樣避免了土壤對(duì)接地體的電化學(xué)腐蝕。但是，一般的土壤中總是存在一定水份的，而對(duì)于有一定水份的潮濕焦炭，電子導(dǎo)電和離子導(dǎo)電兩種導(dǎo)電形式將同時(shí)存在，這樣仍然會(huì)在接地體表面產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。而且土壤中的水份越多，對(duì)接地體的電化學(xué)腐蝕也越嚴(yán)重。因此，對(duì)一般的土壤來(lái)說(shuō)，該辦法的防腐蝕效果也不理想。再有一種方法是對(duì)接地裝置采用陰極保護(hù)。這種保護(hù)裝置需要專門電源、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資較大。因此，它在實(shí)際的接地系統(tǒng)中也很少應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是為了解決以上技術(shù)的不足而提供一種不但具有良好的導(dǎo)電性，而且還具有良好的耐腐蝕性能，可以耐受酸、堿、鹽的電化學(xué)腐蝕并用于涂敷在接地體表面上的耐腐蝕導(dǎo)電組合物。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的一種耐腐蝕導(dǎo)電組合物主要由導(dǎo)電粉末材料與膠粘劑組成，導(dǎo)電粉末材料與膠粘劑的重量比為0.5至10份∶1份，特別是可以在0.8至6份∶1份之間。為了保證這種耐腐蝕導(dǎo)電組合物的導(dǎo)電性，其導(dǎo)電粉末材料優(yōu)先選用石墨、碳黑、鋁粉、鋅粉、銅粉及其它們的混合物，也可是其它具有導(dǎo)電性的導(dǎo)電粉末，它主要在導(dǎo)電組合物中起到電子電導(dǎo)的作用，產(chǎn)生良好的導(dǎo)電性。根據(jù)導(dǎo)電粉末材料在導(dǎo)電組合物中所占比例的多少，導(dǎo)電組合物的體積電阻率可以在10-3-103Ω.CM之間任意調(diào)整。在五種導(dǎo)電粉末材料中，以石墨制作的導(dǎo)電組合物性能更佳，為首選。
另外，所述的膠粘劑主要包括合成樹(shù)脂膠粘劑和橡膠膠粘劑兩大類。其中合成樹(shù)脂膠粘劑包括環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、糠醛樹(shù)脂、糠醇樹(shù)脂、糠基糠醇樹(shù)脂、糠酮樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、間苯二酚甲醛樹(shù)脂、二甲苯樹(shù)脂、不飽和聚酯、熱固性丙烯酸酯、聚氨酯、酚醛-聚乙烯醇縮醛、酚醛-丁晴橡膠、酚醛-氯丁橡膠、環(huán)氧-酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧-聚酰胺樹(shù)脂、環(huán)氧-丁晴橡膠、環(huán)氧-聚硫橡膠、酚醛-聚硫橡膠、環(huán)氧-尼龍樹(shù)脂、環(huán)氧-聚丁二烯樹(shù)脂、丙烯酸酯及其衍行物、聚乙烯醇縮醛、聚酰胺、熱塑性聚脂、聚酰亞胺、聚次苯基硫醚、聚喹惡啉、聚苯基喹惡啉、聚醚型丙烯酸酯、聚脂型丙烯酸酯、環(huán)氧型丙烯酸酯、耐熱丙烯酸酯、帶極性基的丙烯酸酯和含氨基甲酸酯基和異氰酸酯基的丙烯酸酯等。橡膠膠粘劑包括氯丁橡膠、丁晴橡膠、聚硫橡膠、硅橡膠、丁苯橡膠和丁基橡膠等。這些膠粘劑可以單獨(dú)使用，也可以由幾種膠粘劑混合使用。
為了提高組合物的涂敷層強(qiáng)度和性能，所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物中還含有膠粘劑固化劑，本發(fā)明所采用的合成樹(shù)脂膠粘劑固化劑主要包括環(huán)氧樹(shù)脂固化劑、酚醛樹(shù)脂固化劑、呋喃樹(shù)脂固化劑和其它可以使合成樹(shù)脂膠粘劑固化加速的固化劑。
環(huán)氧樹(shù)脂固化劑可以任選堿性固化劑、酸性固化劑和合成樹(shù)脂固化劑中的其中一種，其用量可達(dá)環(huán)氧樹(shù)脂用量的80%，最好是從5%到35%。合適的固化劑包括胺類固化劑(例如乙二胺、二乙烯三胺、六氫吡啶、咪唑和2-甲基咪唑)和合成樹(shù)脂固化劑(例如聚酰胺樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂)。具體而言，堿性固化劑包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、己二胺、N，N′-二甲氨基丙胺、N，N′-二乙基氨基丙胺、乙醇胺二乙胺、癸二胺、烷二胺、N-(β-氨基乙基)吡嗪、六氫吡啶、間苯二胺、4，4′-二氨基二苯基甲烷、4，4′-二氨基二苯基砜、間苯二甲胺、芐基二甲胺、三乙胺、三乙醇胺、二甲胺基甲基苯酚、2.4.6-三(二甲胺基甲基)苯酚、4，4′-二甲胺基二苯甲烷、吡啶、六次甲基四胺、雙氰胺、咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基，4-甲基咪唑、704固化劑(2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷丁基醚反應(yīng)物)、705固化劑(2-甲基咪唑與環(huán)氧丙烷異辛基醚反應(yīng)物)、120固化劑(H2N-C2H4-NH-C2H4OH)、590固化劑(間苯二胺與環(huán)氧丙烷苯基醚混合物)、591固化劑(二乙烯三胺與丙烯晴反應(yīng)物)、593固化劑(二乙烯三胺與環(huán)氧丙烷丁基醚縮合物)。HO-C2H4NHC2H4NHC2H4NH2、H2N-(CH2)6-NHC2H4CN、701固化劑(苯酚甲醛已二胺縮合物)、702固化劑(苯酚甲醛間苯二胺縮合物)、703固化劑(苯酚甲醛乙二胺縮合物)、GY-051(縮胺)、708固化劑(芳香二胺和咪唑類化合物)、79-3固化劑(苯二甲胺與丙烯晴、環(huán)氧化合物等改性產(chǎn)物)和其它可以使環(huán)氧樹(shù)脂固化的堿性固化劑。酸性固化劑包括順丁烯二酸酐、聚壬二酸酐、二氯順丁烯二酸酐、十二烷基代順丁二酸酐、鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、3，3′4，4′-苯酮羧酸二酐、甲基內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、六氯內(nèi)次甲基四氫鄰苯二甲酸酐、偏苯四酸二酐、甲氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、戊二酸酐、70酸酐、308酸酐(桐油酸酐)。647酸酐、草酸、三氟化硼化合物、氯化亞錫、異辛酸亞錫、辛酸錫、已二酸甘油酯和其它可以使環(huán)氧樹(shù)脂固化的酸性固化劑。合成樹(shù)脂固化劑包括聚酰胺樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂和其它可以使環(huán)氧樹(shù)脂固化的合成樹(shù)脂固化劑。
酚醛樹(shù)脂固化劑包括石油磺酸、對(duì)甲苯磺酸、磷酸的乙二醇溶液、鹽酸的酒精溶液、甲醛-鹽酸-甘油的混合溶液和其它可以使酚醛樹(shù)脂固化的固化劑。其用量可達(dá)酚醛樹(shù)脂用量的60%，最好是從5%-30%。
呋喃樹(shù)脂固化劑可以任選一種可以使呋喃樹(shù)脂加速固化的固化劑，其用量可達(dá)呋喃樹(shù)脂用量的40%，最好是從3%-25%。合適的固化劑包括甲苯磺酸、二甲苯磺酸、磺酸和硫酸乙酯。具體地講所采用的膠粘劑固化劑包括環(huán)氧樹(shù)脂固化劑、酚醛樹(shù)脂固化劑、呋喃樹(shù)脂固化劑和其它膠粘劑固化劑。
為了提高膠粘劑的膠粘強(qiáng)度，改善固化物的彈性和韌性，提高固化物的耐熱性、耐候性和耐久性，組合物中還含有膠粘劑改性劑，膠粘劑改性劑包括鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二戊酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、已二酸二乙酯、磷酸三甲苯酯、癸二酸二乙酯、癸二酸二丁酯、液體丁晴橡膠、液體聚硫橡膠、聚乙烯醇縮醛、醇溶性尼龍、聚氨酯、聚異氰酸酯、聚酯樹(shù)脂、聚醚型環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯環(huán)氧樹(shù)脂、側(cè)鏈型環(huán)氧樹(shù)脂、聚砜、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、聚砜樹(shù)脂、聚有機(jī)硅烷、硅油、偶聯(lián)劑KH-550、偶聯(lián)劑KH-560、偶聯(lián)劑B-570，偶聯(lián)劑KH-201，偶聯(lián)劑KH-301，偶聯(lián)劑VN，偶聯(lián)劑702處理劑，硅烷，苯乙烯環(huán)氧化物、苯基縮水甘油醚、丙烯基縮水甘油醚、正丁基縮水甘油醚、對(duì)甲苯酚縮水甘油醚、二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、1，3-丁二醇二縮水甘油醚、多縮水甘油醚、甘油環(huán)氧樹(shù)脂、三溴苯基縮水甘油醚、乙醇、氯丁橡膠、尼龍和其它可以使膠粘劑固化物性能改善的制劑。膠粘劑改性劑用量不超過(guò)膠粘劑用量的80%，最好是從5%到35%。
這種耐屬蝕導(dǎo)電組合物主要用于涂敷在接地金屬導(dǎo)體上，以成為耐腐蝕的接地導(dǎo)體，這種接地金屬導(dǎo)體可以是銅、鋁、鋼、鐵、高硅鑄鐵、磁鐵、鍍鋅鋼、鍍錫鋼、鍍鋅鐵、鍍錫銅和其它用作接地目的的金屬導(dǎo)體，其中銅、鋼、鐵、鍍錫銅、鍍鋅鋼和鍍鋅鐵是常采用的接地體，而鍍鋅鋼則為最佳。
本發(fā)明所獲得的耐腐蝕導(dǎo)電組合物可以通過(guò)一般的刷涂、浸涂、噴涂和模壓涂敷等涂敷工藝方便地涂敷于接地體表面，涂層厚度一般小于20毫米，最好是在0.5-5毫米之間。表面已涂敷有導(dǎo)電組合物的接地體還需進(jìn)行常溫固化或加熱加壓固化。常溫固化一般需要1-7天。而加熱加壓固化，溫度通常低于250℃，一般在80-180℃;氣壓低于10個(gè)大氣壓，一般在1至5個(gè)大氣壓，一個(gè)大氣壓下的固化即為常壓固化。各種不同的導(dǎo)電組合物配方的固化條件也是不同的，因此得根據(jù)具體配方選定合適的固化條件。固化完成后，即在接地體表面形成一層耐腐蝕的導(dǎo)電組合物涂層。
為了考驗(yàn)接地體表面導(dǎo)電組合物涂層耐腐蝕性能，我們對(duì)表面涂敷有導(dǎo)電組合物涂層的金屬導(dǎo)體進(jìn)行了耐腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)分金屬導(dǎo)體表面導(dǎo)電組合物涂層完整沒(méi)有局部破損和導(dǎo)電組合物涂層有局部破損兩種情況分別進(jìn)行。
1、金屬導(dǎo)體表面導(dǎo)電組合物涂層完整沒(méi)有局部破損時(shí)的耐腐蝕情況眾所周知，若將鋼鐵直接放入稀酸和食鹽溶液，鋼鐵表面馬上就會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。一旦在它們表面涂敷了導(dǎo)電組合物涂層后，再將它們投入酸、堿、鹽溶液，情況又會(huì)怎么樣呢？我們用5根長(zhǎng)11厘米的鋼條，在每根鋼條的前面部分涂覆8厘米長(zhǎng)、2毫米厚的完整導(dǎo)電組合物涂層，其后面部分約有3厘米長(zhǎng)的鋼條未涂導(dǎo)電組合物涂層。把這5根涂覆有導(dǎo)電組合物涂層的鋼條分別浸入裝有10%硝酸、硫酸、鹽酸、氫氧化鈉和氯化鈉溶液的五個(gè)玻璃容器，溶液的深度均為4厘米，這樣每根鋼條將有一半的涂層浸入溶液中。觀察該導(dǎo)電組合物涂層在酸、堿、鹽中的長(zhǎng)期耐腐蝕性能。
經(jīng)過(guò)6個(gè)月時(shí)間后，再觀察上述五個(gè)玻璃容器的試品。外面涂有導(dǎo)電組合物涂層的部分鋼條沒(méi)有發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)電組合物涂層完好且仍然保持原有的良好導(dǎo)電性能;又將外面的導(dǎo)電組合物涂層除去，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的鋼條仍然發(fā)亮，與原來(lái)涂敷導(dǎo)電組合物涂層前的情況完全一樣。另外又發(fā)現(xiàn)，在鋼條后面沒(méi)有涂覆導(dǎo)電組合物涂層的3厘米長(zhǎng)的金屬表面，雖然該部分金屬根本未與酸、堿、鹽溶液發(fā)生任何接觸，而僅僅是暴露于該玻璃容器的空氣中，但已發(fā)生了嚴(yán)重腐蝕;尤其是在10%硝酸和10%氯化鈉溶液中的鋼條，表面腐蝕情況更是特別嚴(yán)重。
上述結(jié)果充分表明，完整無(wú)損的導(dǎo)電組合物涂層完全可以保護(hù)內(nèi)部鋼鐵免遭酸、堿、鹽的腐蝕，具有長(zhǎng)期的耐電化學(xué)腐蝕能力。
金屬導(dǎo)體表面導(dǎo)電組合物涂層有局部破損時(shí)的耐腐蝕情況。
如果直接在鋼鐵表面涂敷導(dǎo)電組合物涂層，則在導(dǎo)電組合物涂層發(fā)生局部破損處的鋼鐵應(yīng)形成陰極。這樣在電解質(zhì)溶液中形成了典型的小陽(yáng)極大陰極的情況，從而使該處的鋼鐵產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，造成孔蝕。但如果在鍍鋅鋼表面涂敷導(dǎo)電組合物涂層，當(dāng)涂層局部發(fā)生破損時(shí)并不會(huì)在該處產(chǎn)生嚴(yán)重的孔蝕。下面的試驗(yàn)充分證明了該結(jié)論。
采用一個(gè)表面鍍鋅的墊片，在墊片的整個(gè)表面全部用2毫米的導(dǎo)電組合物涂層涂覆，使整個(gè)鍍鋅墊片被包覆在導(dǎo)電組合物涂層之中，涂層完整且沒(méi)有破損。然后在該墊片的表面上用鋸條鋸出一個(gè)小口子，鋸去上面的導(dǎo)電組合物涂層和鋅保護(hù)層，讓其露出內(nèi)部的鐵村體。再將其投入到10%的氯化鈉溶液中，以觀察該破損處發(fā)生電化學(xué)腐蝕的情況。經(jīng)過(guò)六個(gè)月的時(shí)間后，再觀察該試品。發(fā)現(xiàn)被鋸的小口子處沒(méi)有發(fā)生鐵本體的腐蝕現(xiàn)象，整個(gè)被鋸口子還是和原來(lái)鋸好的時(shí)候差不多，只不過(guò)色澤有點(diǎn)發(fā)暗了。接著又將該小口子附近的導(dǎo)電組合物涂層除去，發(fā)現(xiàn)周圍約3毫米的一個(gè)半園周圍內(nèi)的鋅層已被腐蝕掉。實(shí)際上，由于鋅的腐蝕電位比鐵更負(fù)，它成為陽(yáng)極對(duì)涂層破損處的鐵本體起到了陰極保護(hù)的作用，保護(hù)了該處的鐵本體免遭電化學(xué)腐蝕?，F(xiàn)在作為陽(yáng)極的整個(gè)金屬表面的鍍鋅層面積很大，而導(dǎo)電組合物涂層的破損處作為陰極的鐵本體面積要小得多，這是電化學(xué)腐蝕保護(hù)中典型的大陽(yáng)極小陰極的情況，它對(duì)腐蝕保護(hù)很有利。這樣可以利用全部表面鍍鋅層集中保護(hù)該破損處的鋼鐵，使該破損處的鋼鐵本體免遭電化學(xué)腐蝕。這實(shí)際上就是以前在實(shí)踐中已經(jīng)證明具有特別有效防腐蝕效果的聯(lián)合保護(hù)，它采用陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合防腐蝕。只不過(guò)以前所采用的聯(lián)合保護(hù)，主要是用于一些地下和水下的大型金屬結(jié)構(gòu)，它并沒(méi)有導(dǎo)電性的要求，故一般均采用絕緣涂料;而現(xiàn)在的接地體要求保持良好的導(dǎo)電和溢流性能，故采用導(dǎo)電組合物涂層。
從上面的討論結(jié)果可知，采用鍍鋅鋼外面加涂導(dǎo)電組合物涂層，可以有效地防止因?qū)щ娊M合物涂層局部破損而造成的局部電化學(xué)腐蝕。因此，在采用導(dǎo)電組合物涂層對(duì)接地體進(jìn)行保護(hù)時(shí)，接地體金屬的最佳選擇是采用鍍鋅鋼。
綜上所述，采用鍍鋅鋼表面加涂本發(fā)明提供的導(dǎo)電組合物涂層的接地體具有良好的耐腐蝕性能，可以長(zhǎng)期有效地耐酸、堿、鹽等各種電化學(xué)腐蝕。因此，它可以解決土壤對(duì)接地體的電化學(xué)腐蝕問(wèn)題。
另一方面，我們采用計(jì)算機(jī)輔助分析和計(jì)算的方法，對(duì)涂敷有導(dǎo)電涂層接地體的接地電阻進(jìn)行了分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，只要導(dǎo)電組合物涂層的電阻率小于土壤電阻率，導(dǎo)電組合物涂層對(duì)接地體接地電阻沒(méi)有影響。另外，又對(duì)涂有導(dǎo)電組合物涂層接地體組成的接地裝置和相應(yīng)的沒(méi)有導(dǎo)電組合物涂層接地體組成的接地裝置的接地電阻分別進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明兩者的接地電阻確實(shí)基本上是一樣的(詳見(jiàn)實(shí)施例1)。因此，不論是從理論分析還是從實(shí)際測(cè)量來(lái)看，導(dǎo)電組合物的涂層不會(huì)對(duì)接地體的接地電阻和溢流性能產(chǎn)生影響。
因此，采用表面涂敷有導(dǎo)電組合物涂層的接地體來(lái)組成接地裝置，不僅解決了土壤對(duì)接地體的電化學(xué)腐蝕問(wèn)題，而且接地裝置本身仍然能保持原有的良好接地性能。這樣就得到了一種耐腐蝕、接地性能穩(wěn)定的接地裝置，它可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地正常工作。
采用本發(fā)明提供的表面涂敷有導(dǎo)電組合物涂層的接地體組成耐腐蝕接地裝置，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這點(diǎn)在土壤腐蝕性較嚴(yán)重的地區(qū)尤為突出，在每座發(fā)電廠或變電站中，一般均有一個(gè)較大的接地網(wǎng)。為了滿足接地電阻要求，往往要往土壤中埋入幾噸至幾十噸鋼材，并把它們連接起來(lái)作為整個(gè)接地網(wǎng)。這不僅需要大量的鋼材，而且為了把這么多鋼材按一定的布置埋入大地還需要開(kāi)挖大量的土方，投入大量的人力和物力。但在電化學(xué)腐蝕較嚴(yán)重的地區(qū)，這種接地網(wǎng)可能只要幾年時(shí)間就被腐蝕破壞掉。因此又得投入大量的鋼材、人力和物力，重新建造新的接地裝置，這當(dāng)然是一種很大的浪費(fèi)。另外，對(duì)于架空輸電線路其每基桿塔都要求進(jìn)行接地，其接地電阻一般要求小于10-20歐姆。而輸電線路的架設(shè)往往要通過(guò)許多人煙稀少、交通很不方便的地區(qū)，尤其是山區(qū)。這些地方輸電線路架設(shè)完成后往往不會(huì)再去進(jìn)行太多的維修和改造。如果接地裝置由于土壤電化學(xué)腐蝕在幾年后就被很快腐蝕掉，一般就不太可能去重新埋設(shè)新的接地裝置，實(shí)際上這些地方往往連去進(jìn)行正常檢查也較困難。這樣就會(huì)嚴(yán)重影響電力線路的正常運(yùn)行和正常供電。因此，對(duì)于這些電化學(xué)腐蝕較嚴(yán)重的地區(qū)，采用表面涂敷有導(dǎo)電組合物層的接地體構(gòu)成耐腐蝕接地裝置具有很大的實(shí)際意義。表面涂敷有導(dǎo)電組合物涂層的接地體，其成本雖比原來(lái)的普通鋼材有所增加，約增加80%左右，但其耐電化學(xué)腐蝕性能則大大增強(qiáng)，可以耐受嚴(yán)重腐蝕性土壤的侵蝕，保證接地裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定地正常運(yùn)行。避免了接地裝置的腐蝕損壞和重新建設(shè)，節(jié)省大量的人力、財(cái)力和物力，取得很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本發(fā)明所涉及的耐腐蝕導(dǎo)電組合物及其涂敷有導(dǎo)電組合物涂層的接地體，原料來(lái)源方便，制造工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少，極易推廣使用。
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克二乙烯三胺30克石墨粉200克其中環(huán)氧樹(shù)脂起膠粘劑的作用;鄰苯二甲酸二丁酯是環(huán)氧樹(shù)脂的改性劑，它可以降低環(huán)氧樹(shù)脂的粘度并改善環(huán)氧樹(shù)脂固化物的韌性;二乙烯三胺起固化劑的作用。
其制造工藝如下首先將150克環(huán)氧樹(shù)脂(膠粘劑)、30克鄰苯二甲酸二丁脂(改性劑)和30克二乙烯三胺(固化劑)混合，并攪拌均勻。然后再加入200克石墨粉，再繼續(xù)攪拌均勻，直至石墨粉與膠粘樹(shù)脂很好混合。這樣就得到了耐腐蝕的導(dǎo)電組合物，該導(dǎo)電組合物即可用于接地體金屬表面的涂敷。當(dāng)接地體金屬表面導(dǎo)電組合物涂層涂敷完畢后，再需經(jīng)過(guò)7天常溫固化，待導(dǎo)電組合物涂層完全固化后，該接地體才能正常投入使用。
我們將上述導(dǎo)電組合物涂敷于一根長(zhǎng)、寬、厚分別為85厘米×6厘米×0.5厘米的扁鋼上。涂層的長(zhǎng)度為45厘米，厚度約2毫米。然后把這根涂有導(dǎo)電組合物涂層的扁鋼和另一根尺寸相同的扁鋼同時(shí)打入一土壤電阻率約為50Ω.CM的水田時(shí)，打入深度恰好就是涂層的長(zhǎng)度45厘米，兩根扁鋼相距0.6米(盡量打的近一些，以增加測(cè)量結(jié)果的可比較性)。采用ZC-8型接地電阻測(cè)量?jī)x分別對(duì)兩根扁鋼的接地電阻進(jìn)行測(cè)量，有導(dǎo)電組合物涂層扁鋼的接地電阻為36歐姆，而沒(méi)有導(dǎo)電組合物涂層扁鋼的接地電阻為37歐姆。又將沒(méi)有涂層的扁鋼從原地拔出，在距有涂層扁鋼2.3米處重新打入土壤，打入深度還是45厘米。測(cè)量表明，有導(dǎo)電組合物涂層扁鋼的接地電阻不變，還是36歐姆;而沒(méi)有導(dǎo)電組合物涂層扁鋼的接地電阻為35歐姆。從上面兩次測(cè)量的結(jié)果來(lái)看，有導(dǎo)電組合物涂層扁鋼和沒(méi)有導(dǎo)電組合物涂層扁鋼的接地電阻基本上一樣的。兩者的測(cè)量數(shù)值略有偏差，主要是由測(cè)量誤差和兩處土壤電阻的不均勻性造成的。
后面的實(shí)施例2-18的制造工藝，前面部分基本上都與實(shí)施例1相同，即都是將膠粘劑，改性劑和固化劑混合攪拌均勻，然后把該導(dǎo)電組合物涂層涂敷于接地體表面。所不同的主要是后面的導(dǎo)電組合物涂層的固化條件各不相同。因此，在實(shí)施例2-18制造工藝中主要是強(qiáng)調(diào)各實(shí)施例的具體固化條件。
實(shí)施例2導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克有機(jī)硅樹(shù)脂4.5克偶聯(lián)劑KH-5501.0克二乙烯三胺30克石墨粉200克其中有機(jī)硅樹(shù)脂主要是起疏水劑的作用，改善固化物的耐水性，偶聯(lián)劑KH-550可以提高膠接強(qiáng)度并提高固化物的耐環(huán)境性能(耐水性、耐氣候性、耐熱性);其它均與實(shí)施例1相同。
其制造工藝也與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3導(dǎo)電組合物配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克甲基硅油4.5克偶聯(lián)劑KH-5501.0克二乙烯三胺30克石墨粉200克其中甲基硅油替代實(shí)施例2的有機(jī)硅樹(shù)脂起疏水劑的作用，主要也是改善固化物的耐水性。
其制造工藝與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4導(dǎo)電組合物的配方如下
環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克聚乙烯醇縮丁醛30克三乙胺30克石墨粉210克聚乙烯醇縮丁醛可以顯著提高膠粘劑固化物的抗沖擊性能和剝離強(qiáng)度，這對(duì)接地體是有利的，因?yàn)椴簧俳拥伢w需要用沖擊力打入土壤，這就希望它有較好的抗沖擊強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度，三乙胺是固化劑。
其制造工藝與實(shí)施例1相同，常溫固化時(shí)間只需4天。
實(shí)施例5導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克端羧基丁晴40克2-乙基-4-甲基咪唑15克石墨粉180克端羧基丁晴可以改善固化物的韌性和提高膠接強(qiáng)度。2-乙基-4-甲基咪唑作為固化劑。
制造工藝基本上與實(shí)施例1相同。不過(guò)需采用加熱固化，固化條件為120℃/6小時(shí)。
實(shí)施例6導(dǎo)電組合物的配方如下
環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克已二酸甘油酯45克石墨粉200克已二酸甘油酯是固化劑。采用該固化劑進(jìn)行固化，固化物的韌性好，膠結(jié)強(qiáng)度高。而且各組份混合后，可在室溫下長(zhǎng)期保存，適用期很長(zhǎng)。
制造工藝與實(shí)施例1基本相同，不過(guò)需采用加熱固化，固化條件為160℃/4小時(shí)+180℃/4小時(shí)。
實(shí)施例7導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克酚醛樹(shù)脂36克乙醇18毫升二乙烯三胺8克石墨粉180克乙醇是作為酚醛樹(shù)脂稀釋劑。該導(dǎo)電組合物固化后，耐水性，耐縮性和耐蝕性優(yōu)良制造工藝與實(shí)施例1基本相同，但需采用加熱固化固化條件180℃/6小時(shí)。
實(shí)施例8導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克酚醛樹(shù)脂36克乙醇18毫升二乙烯三胺10克石墨粉220克導(dǎo)電組合物性能基本上同實(shí)施例7相同，但固化后的導(dǎo)電組合物彈性和韌性增加。固化條件也與實(shí)施例7一樣。
實(shí)施例9導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克酚醛樹(shù)脂36克乙醇18毫升有機(jī)硅樹(shù)脂4.5克二乙烯三胺10克石墨粉220克導(dǎo)電組合物的性能基本上與實(shí)施例8相同，但固化物耐水性進(jìn)一步增強(qiáng)。固化條件也與實(shí)施例7相同。
實(shí)施例10導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克酚醛樹(shù)脂36克乙醇18毫升甲基硅油4.5克二乙烯三胺10克石墨粉220克導(dǎo)電組合物的性能基本上與實(shí)施例8相同，但固化物耐水性進(jìn)一步增強(qiáng)。固化條件也與實(shí)施例7相同。
實(shí)施例11導(dǎo)電組合物的配方如下丁睛混煉膠100克酚醛樹(shù)脂150克氯化亞錫0.7克沒(méi)食子酸丙酯2克乙酸乙酯500克石墨粉500克其中丁睛混煉膠的配方如下丁睛-40100克氧化鋅5元硬脂酸0.5克促進(jìn)劑M1克硫黃2克該導(dǎo)電組合物具有良好的耐水性、耐候性、耐熱性和耐蝕好，且有較高的粘接強(qiáng)度，但固化條件比較復(fù)雜，需加熱加壓固化。固化條件是3-5大氣壓，60℃/6小時(shí)。
實(shí)施例12導(dǎo)電組合物的配方如下酚醛樹(shù)脂100克聚乙烯醇縮甲醛125克苯480克乙醇320克石墨粉800克該導(dǎo)電組合物具有較好的韌性和抗沖擊性能。但耐熱性，耐蝕性差一些。固化條件為60℃/4小時(shí)。
實(shí)施例13導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克糠醇樹(shù)脂30克酚醛樹(shù)脂30克乙醇25毫升鄰苯二甲酸二丁酯20克乙二胺15克石墨粉240克該導(dǎo)電組合物具有很好的耐腐蝕性能。固化條件為60℃/6小時(shí)。
實(shí)施例14導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂33.3克酚醛樹(shù)脂33.3克有機(jī)硅樹(shù)脂33.3克乙醇20克乙二胺6克硫酸乙酯3克石墨粉100克該導(dǎo)電組合物具有耐高溫，耐腐蝕、膠接強(qiáng)度高的特點(diǎn)?？刹捎檬覝毓袒?，固化時(shí)間為7天;也可采用加熱固化。加熱固化時(shí)先將溫度升至50-60℃恒溫一小時(shí)，再慢慢升到180℃保持2小時(shí)，不得超過(guò)200℃，然后自然冷卻。
實(shí)施例15導(dǎo)電組合物配方如下環(huán)氧樹(shù)脂150克鄰苯二甲酸二丁酯30克糠醇樹(shù)脂30克乙醇15毫升甲基硅油4.5毫升二乙烯三胺18克石墨粉200克該導(dǎo)電組合物具有較好的耐水性和耐蝕性。固化條件常溫固化7天或加熱固化120℃/4小時(shí)。
實(shí)施例16導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂100克癸二酸酐50克聚丙烯酸酯30克石墨粉160克該導(dǎo)電組合物固化后具有高沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，固化條件180℃/4小時(shí)。
實(shí)施例17導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂100克鄰苯二甲酸二丁酯20克銅粉500克偶聯(lián)劑KH-5501.5克三乙醇胺20克固化條件為150℃/4小時(shí)，固化后的導(dǎo)電組合物具有較好的導(dǎo)電性其電阻率可達(dá)10-8Ω.CM以下。
實(shí)施例18
導(dǎo)電組合物的配方如下環(huán)氧樹(shù)脂100克鄰苯二甲酸二丁酯20克偶聯(lián)劑KH-5501.5克三乙醇胺20克鋅粉600克固化條件為150℃/4小時(shí)，固化后的導(dǎo)電組合物具有較好的導(dǎo)電性，其電阻率可達(dá)10-8Ω.CM以下。
權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是該導(dǎo)電組合物主要由導(dǎo)電粉末材料和膠粘劑組成，導(dǎo)電粉末材料與膠粘劑的重量比為0.5∶1至10∶1份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是所述的導(dǎo)電粉末材料可以是石墨、碳墨、鋁粉、鋅粉、銅粉及其它們的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是所述的膠粘劑可以是合成樹(shù)脂膠粘劑、橡膠膠粘劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征在于它還含有膠粘劑固化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征在于它還含有膠粘劑固化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是它還含有膠粘劑改性劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是它還含有膠粘劑改性劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是它還含有膠粘劑改性劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，其特征是它還含有膠粘劑改性劑。
10.一種耐腐蝕導(dǎo)電組合物的用途，其特征是將這種耐腐蝕導(dǎo)電組合物用于涂敷在接地金屬導(dǎo)體上，形成耐腐蝕接地導(dǎo)體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的耐腐蝕導(dǎo)電組合物的用途，其特征是所述的接地金屬導(dǎo)體可以是銅、鋁、鋼、鐵、高硅鑄鐵、磁鐵、鍍鋅鋼、鍍錫鋼、鍍鋅鐵、鍍錫鐵、鍍鋅鋁、鍍錫鋁、鍍鋅銅、鍍錫銅。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于接地金屬導(dǎo)體上涂敷的耐腐蝕導(dǎo)電組合物，它主要由導(dǎo)電粉末材料和膠粘劑組成，為了提高膠粘效果，在組合物中還含有膠粘劑固化劑和促進(jìn)劑，將這種耐腐蝕導(dǎo)電組合物涂敷在接地金屬導(dǎo)體上后，使接地金屬導(dǎo)體不但具有良好的導(dǎo)電性，而且還具有優(yōu)良的耐電化學(xué)腐蝕性能，可以耐酸、堿、鹽的腐蝕，由表面涂敷有該耐腐蝕導(dǎo)電組合物涂層的接地金屬導(dǎo)體組成的接地裝置，可以在嚴(yán)重腐蝕性土壤中長(zhǎng)期穩(wěn)定地正常工作，并能解決腐蝕性土壤對(duì)電力系統(tǒng)接地裝置侵蝕破壞這一長(zhǎng)期未獲解決的工程難題。
文檔編號(hào)H01B1/06GK1109625SQ9410366
公開(kāi)日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1994年3月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月31日
發(fā)明者周浩 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)