新型防雷葉片及應用于其上的導電膠的制作方法

本發明涉及防雷領域，具體涉及一種新型防雷葉片及應用于其上的導電膠。

背景技術：

隨著建構筑物及飛行器行業的飛速發展，防雷設施成為不可缺少的重要部分，防雷安全問題一直以來都是社會各界的高度重視，現有的葉片多采用安裝接閃器進行接閃，本種方式因為接閃器個體的大小限定，使其接閃區域受限；

目前，風力發電機組葉片的防雷系統主要來源于建筑物的防雷模型，其主要原理是在葉片上安裝金屬尖端或者葉片表面安裝金屬導體，形成上行先導優勢并實現接閃并傳導雷電流。然而，由于現有技術問題導致防雷系統的有效接閃率不高，葉片的損壞率高達70％左右；傳統的風能葉片防雷主要由葉片尖端金屬接閃器、葉片內部敷設的單根或者多根導雷電纜，IEC61400-24《風力發電機組雷電防護》標準中對于葉片內部引下線的布置、線徑已經做了較為明確的規定，但這種基礎性的固定方式仍然無法明顯改善葉片本體的雷擊損壞比例。因此，對于葉片的防雷系統而言急需一種新型的防雷裝置，以提高接閃率降低其因雷損壞率，從而提高葉片的外表面雷電傳導與疏散，本申請采取了一種增加葉片表面閃絡能力的外部接閃、傳導防雷葉片。

導電膠是一種固化或干燥后具有一定導電性能的膠黏劑，它通常以基體樹脂和導電填料即導電粒子為主要組成成分，通過基體樹脂的粘接作用把導電粒子結合在一起，形成導電通路，實現被粘材料的導電連接。由于導電膠的基體樹脂是一種膠黏劑，可以選擇適宜的固化溫度進行粘接，同時，由于電子元件的小型化、微型化及印刷電路板的高密度化和高度集成化的迅速發展，而導電膠可以制成漿料，實現很高的線分辨率。而且導電膠工藝簡單，易于操作，可提高生產效率，所以導電膠是替代鉛錫焊接，實現導電連接的理想選擇。

傳統的導電膠主要是以基體樹脂和導電填充料為主，其中導電填多以一種金屬或半導體為主；此種導電膠無法應用在大電流尤其是雷電流的傳導領域，易因過大電流而失效；現有的市面上也有含有多種金屬導電填料的導電膠，但存在導熱、導電性能不如金屬粘接的問題。

中溫用絕熱材料，使用溫度在100～700℃之間。中溫用纖維質材料有氣凝膠氈、石棉、礦渣棉和玻璃纖維等；多孔質材料有硅酸鈣、膨脹珍珠巖、蛭石和泡沫混凝土等。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種結構簡單、使用方便，可有效將葉片上的接閃器相導通，從而實現提高接閃面積的新型防雷葉片。

本發明提供的技術方案為：新型防雷葉片，包括葉片本體，所述葉片本體上兩側固設有對稱設有至少一條槽，所述槽沿葉片本體的葉尖到葉根布置，所述槽內涂覆有絕熱涂層，所述絕熱涂層上填充有導電膠層，導電膠層與葉片本體引下線相連，所述葉片本體上還設有若干個接閃器，相鄰的接閃器通過導線經導電膠層相互導通。

進一步地，所述導電膠層表面與葉片本體表面平齊，所述槽截面呈U型。

進一步地，所述槽深度不小于5mm，所述槽深度不大于1cm。基于集膚原理，按照雷電流頻帶下限100KHz集膚電流在金屬表面的傳導深度0.2089mm，隨著頻率的增加其傳導深度進一步降低，考慮到雷電流的平均頻率在4000KHz，其傳導深度基本在金屬導體表面傳導；因此本發明所述導電膠層的表面厚度達到為0.5mm時則可以滿足雷電傳導的技術要求。

進一步地，所述導電膠為中溫固化導電膠，其固化溫度適中，與電子元器件的耐溫能力和使用溫度相匹配，力學性能也較優異。

進一步地，所述絕熱涂層采用中溫用絕熱材料制成。

本發明另一方面還公開了一種導電膠，填充于前述的新型防雷葉片的槽中，由以下重量比的原料制成：銅粉25-35％，銀粉3-8％,石墨3-8％,金粉30-40％，硅膠10-20％，溶劑3-8％，穩定劑3-8％。

優選地，由以下重量比的原料制成：銅粉30％，銀粉5％,石墨5％,金粉35％，硅膠15％，溶劑5％，穩定劑5％。

優選地，所述溶劑為甲苯。

優選地，所述固化劑為正硅酸乙酯。

優選地，所述銅粉、銀粉、金粉的球體直徑不大于0.2um,石墨粉末直徑不大于0.1um。

本發明公開的新型防雷葉片及應用于其上的導電膠相比較現有技術具有如下優點：

1、結構簡單、使用方便，使用者通過將接連接閃器的導線預埋進導電膠內，與可有效將葉片上的接閃器相導通，從而實現提高接閃面積的新型防雷葉片。

2、槽內設有的絕熱涂層可有效防止在導電膠層接閃后產生的熱量損傷葉片內部結構，絕熱涂層采用中溫用絕熱材料制成，可有效對100℃以上的熱量進行隔熱。

3、槽呈U型便于使用者進行加工，也便于使用者進行填充導電膠作業。

4、導電膠層表面與葉片本體表面平齊，使本葉片表面美觀、實用。

5、本導電膠，通過多種金屬復合組成的導電填料可具有良好的導電特性，亦可常溫下固化、具有良好的散熱能力、固態狀態穩定、粘接性強等特點。

6、本導電膠含有的石墨成分，因此具有良好的耐磨性，并且在穩定劑的作用下，膠體在5分鐘內達到初步固化，30分鐘內完全固化,表面具有一定的抗摩擦能力。

7、與傳統導電膠的電壓等級不同；本發明由于針對的是高頻電流和高電壓條件，因此與傳統的單一組分的產品相比較其混合體內阻均高于傳統導電凝膠。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是A-A向視圖。

如圖所示：1為葉片本體，2為槽，3為絕熱涂層，4為導電涂層，5為接閃器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。

如附圖所示的新型防雷葉片，包括葉片本體1，所述葉片本體1上兩側固設有對稱設有至少一條槽2，所述槽2沿葉片本體1的葉尖到葉根布置，所述槽2內涂覆有絕熱涂層3，所述絕熱涂層3上填充有導電膠層4，所述導電膠層4表面與葉片本體1表面平齊，所述葉片本體1上還設有若干個接閃器5，相鄰的接閃器5通過導線經導電膠層4相互導通。

進一步地，所述槽2截面呈U型。

進一步地，所述槽2深度不小于5mm，所述槽2深度不大于1cm。基于集膚原理，按照雷電流頻帶下限100KHz集膚電流在金屬表面的傳導深度0.2089mm，隨著頻率的增加其傳導深度進一步降低，考慮到雷電流的平均頻率在4000KHz，其傳導深度基本在金屬導體表面傳導；因此本發明所述導電膠層的表面厚度達到為0.5mm時則可以滿足雷電傳導的技術要求。

進一步地，所述導電膠層4為采用中溫固化導電膠填充，其固化溫度適中，與電子元器件的耐溫能力和使用溫度相匹配，力學性能也較優異。

進一步地，所述絕熱涂層3采用中溫用絕熱材料制成。

本新型防雷葉片安裝過程如下：在葉片本體1安裝完畢后，使用者將導電膠填充于槽2內，接閃器5通過導線預埋于導電膠中，經其固化后，形成導電膠層4，固化后表面需要進行拋光，使導電膠層4表面與葉片本體1表面平齊，使得葉片本體1表面美觀。

本新型防雷葉片上的導電膠層4亦可用于對葉片本體1內的引下線進行檢測，使用者對導電膠層4施加電壓，檢測該位置的引下線實時電阻值，使用者通過至少5組的電阻值進行比對，從而可有效找出葉片本體1中的引下線中局部通斷情況。

本導電膠填充于前述的新型防雷葉片的槽中，作為本實施例較佳實施方案是銅粉30％，銀粉5％,石墨5％,金粉35％，硅膠15％，溶劑5％，穩定劑5％。

在混合配比的導電凝膠結構內，當使用粉末導體時，測試比例從20、30、40、50、60％進行高電壓電流密度測試時，混合體的電流比度與頻率變化如表1所示

表1

如表1所示通過對單一導體混合凝膠的電流密度測試表明，采用單一導體時，金、銀、石墨并不是良導體，本導電膠由于其存在較低的電流密度通過性，在進行混合時通過對電流密度通過率較高的銅進行混比時導電性低的導體分散了優質導體在電流通過時產生的熱量，因此不會造成混合體的溫度升高。

同時在對混合體比例調配時發現，電流活動順序差的金屬，其單一組份只提高一半時高頻電流的電荷密度通過率并沒有獲得直線上升，而電流活動優質的導體在組份配比提高超過30％的時候，其電流密度呈快速增長狀態，由于其發熱導致電荷密度咋不同截面的不同導體上的分布不均勻而產生的熱量釋放，引起混合膠體發生爆炸的問題；因此通過測試表明，良導體的配比不能夠超過總份的30％，通過增加惰性導體與良導體的混合，提高混合膠體內部熱平衡。

本產品導電膠與傳統導電膠的區別在與首先改變了單一導體組份，采用了符合導體組份的結構。這種組份的改變主要表現在以下幾個方面：

1、單一導體組份無法滿足高頻電流的表面趨膚特性的電流傳導，當采用單一組份或者采用金屬活動順序臨近的金屬組份時，在進行高頻電流測試時，高頻測試電流無法完全延膠體表面傳導，而會通過膠體內部傳導，造成膠體本體內導體發生升華而產生大量熱導致膠體本體爆炸或破裂；對本導電膠進行電流測試如表2所示：

表2

如表2所示，對本導電膠進行按直擊雷波形的電流對導電膠層進行電擊測試，導電膠層表面在不同電流強度下，其膠層表面溫度適中，膠層表面未發生龜裂，符合標準IEC61643-1；GB18802.1-2002。

2、混合膠體的單位電阻率較高使本產品屬于半導體：本產品混合后的膠體由于包裹在微米金屬顆粒和石墨顆粒，導致膠體整體呈現電容和電阻雙重特性，電子特性在常溫和工頻條件下膠體并不屬于良導體，而屬于半導體，只有施加在膠體兩端的電壓超過膠體內的擊穿電壓才會導致膠體導通，而擊穿電壓與膠體長度成正比；

3、導電凝膠內部上行先導產生的時序性：由于采用了不同金屬活動順序的金屬導體粉末與石墨材料混合，在高電壓狀態下不同金屬活動順序產生的對外放電有限性在內部會以雪崩方式產生內部上行先導優勢，而不是傳統單一金屬材料的同步產生上行先導。

4、組份配比的不同：通過表明，在單一導體在混合物內的比例超過50％時，混合體的電物理特性保持金屬導體的工頻特性；即混合體的電特性與金屬導體的特性一致，但由于在傳導電荷是會產生熱量因此會導致膠體爆炸；而采用混合組分時，在實驗室高電壓特性條件下混合金屬顯示的電特性變化是存在動態變化，隨著電壓的升高，混合體的感應電壓發生不同程度變化；同時在動態電流測試時，由于石墨粉的加入促進了混合體的熱傳導，降低了不同金屬的混合物內放電時產生的熱量。因此避免了本導電膠遇雷后的爆炸問題。

本導電膠的制備方法如下：將本導電膠中的銅粉、銀粉、金粉按前述比例的充分混合，其中銅、銀、金粉末球體直徑不大于0.2um,石墨粉末直徑不大于0.1um。經充分混合攪拌后在與硅膠進行混合其中為了促進銅粉、銀粉、金粉與硅膠的接觸面積按比例添加甲苯作為溶劑增加硅膠活性便于充分包裹導體。

以上對本發明及其實施方式進行了描述，這種描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。總而言之如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。