碳纖維石墨柔性接地膜及其制備方法與流程

本發明屬于非金屬防雷接地技術領域，具體涉及一種碳纖維石墨柔性接地膜及其制備方法。

背景技術：

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。其中碳鋼，鍍鋅鋼導電性能好，造價低，易于安裝，市場廣泛應用。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，各方面性能優異。但是銅屬于國家戰略資源，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。金屬絲石墨復合編織接地體，通常采用不銹鋼絲或鋼絞線等辦法提高結構強度問題，但是金屬絲在鹽堿地或者酸性土壤工況下容易受到化學腐蝕。同時石墨和金屬絲兩種材質之間存在著電化學反應，會進一步加快金屬絲腐蝕，造成結構破壞，使其失去強度，實際壽命短。玻纖石墨復合編織接地體，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電性，熔點低，在模擬雷電多次連續大電流沖擊下，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，此類產品可靠性差。另外，此類石墨編織接地體采用編織工藝制成。在制造過程中需要粘合劑輔助，而粘合劑多含有苯，甲醛等有害化學物質在深埋地下時會造成環境污染和水污染。

授權公告日2014.09.03授權公告號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至外依次為不銹鋼絞線、柔性石墨導電層和纖維素膠液防護膜，在所述接地體本體兩端分別設置有金屬連接頭。所述金屬連接頭包括與接地體本體相連接的電纜箍套，和設置在所述電纜箍套外部的連接板，在所述連接板上開設有雙螺孔。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腐蝕，且石墨和金屬絲兩種材質之間存在著電化學反應，會進一步加快金屬絲腐蝕，造成結構破壞，使其失去強度，實際壽命短。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種碳纖維石墨柔性接地膜，該產品為薄膜狀，柔軟，可塑性很強，具有良好的導電性，耐腐蝕和高熔點特點。

本發明的另一目的提供一種碳纖維石墨柔性接地膜的制備方法。

一種碳纖維石墨柔性接地膜，其特征在于：具有由膨脹石墨連續壓制成形的膜狀結構，所述膜狀結構內部均布有碳纖維。

所述碳纖維平行設置或相互交叉設置。

所述膜狀結構為多層壓制而成，在每層膜狀結構中均布有碳纖維。

所述膜狀結構縱向方向折疊形成接地帶。

所述膜狀結構的兩端設有連接件。

該碳纖維石墨柔性接地膜的制備方法，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）、制膜：將收集的石墨蠕蟲均勻鋪裝，并進行壓延，制成厚度在0.5～1mm之間，密度為0.5～0.7g/cm³的海綿狀石墨膜，收成卷；

（4）、布線：將具有一定寬度的碳纖維由排針上下振動刺破，用高壓氣流高頻沖擊，使碳纖維形成膨松的網狀結構；將處理過的碳纖維通過放線架鋪設成平行線；或者取料碳纖維網格布同石墨膜平行放置在卷軸架上；

（5）、復合：取2卷步驟3制備的石墨膜上下排列，將平行鋪設的碳纖維或碳纖維網格布鋪設至2層石墨膜中間；

（6）、壓延：將復合好的多層結構通過壓輥多次壓延，制成碳纖維石墨接地膜；

（7）、收卷：通過刀具將碳纖維石墨接地膜兩邊切割整齊，隨后收成大卷。

在3層復合膜結構的碳纖維石墨接地膜不能滿足工況要求時，將步驟（7）已經制備好的復合膜采用2卷合一起再次壓延，直至達到所需厚度。

所述具有一定寬度的膜狀結構縱向方向折疊形成接地帶。

采用上述技術方案的有益效果：該碳纖維石墨柔性接地膜是一種連續壓制成的膜狀結構，質地柔軟，采用可膨脹石墨，碳纖維種材質制成。厚度，寬度，長度均可依據實際使用情況任意調節。產品利用石墨具有良好的導電，耐腐蝕；碳纖維具有熔點高，耐腐蝕性和導電性等特點。將2種材質通過復合、輥壓等工序制成膜狀形態。該產品充分結合了石墨，碳纖維的優點。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構強度，同時兩種材料之間不發生電化學反應，也不與酸堿鹽發生化學反應，耐腐蝕性極強。本產品在生產過程中不添加任何粘合劑，依靠物理壓制成型，不會污染環境或水源。與現有技術相比，該碳纖維石墨柔性接地膜，是一種薄膜狀結構，質地柔軟，可塑性強，主要成分近乎純碳的新型非金屬防雷接地體，具有導電性能好，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。可承受連續多次雷擊或者連續多次大電流沖擊，可廣泛應用于防雷接地網的鋪設，保護電網、電器的安全。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施例作進一步詳細的說明。

圖1本發明的結構示意圖；

圖2為圖1的剖面圖；

圖3為制膜工藝的結構示意圖；

圖4為復合工藝的結構示意圖；

圖5為碳纖維布置的結構示意圖；

圖6多層復合的接地膜結構示意圖；

圖7為折疊后的接地帶的結構示意圖；

圖8具有連接件的接地膜結構示意圖。

具體實施方式

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

如圖1、2所示的一種碳纖維石墨柔性接地膜，為薄膜狀，柔軟，可塑性很強。可以依照實際使用需求更改產品外觀。具有由膨脹石墨連續壓制成形的膜狀結構1，所述膜狀結構內部均布有碳纖維2。如圖5所示所述碳纖維為單向平行排列設置2b或呈井字形排列2a或相互交叉排列2c設置。如圖6所示，所述膜狀結構為多層壓制而成，在每層膜狀結構中均布有碳纖維。如圖7所示，所述膜狀結構縱向方向折疊形成接地帶。如圖8所示，所述膜狀結構的兩端設有連接件，將兩段碳纖維石墨接地膜，切面45°水平對接，通過專用收緊器，將兩段碳纖維石墨接地纜緊密連接在一起。此方法適用于地下接地網同防雷接地體引線間連接。也可重疊連接，兩組碳纖維石墨接地膜相互重疊（重疊長度不低于30cm），利用碳纖維復合石墨窄條纏繞連接，此方法適用于地下接地網碳纖維石墨接地纜相互連接。

如圖3、4所示，該碳纖維石墨柔性接地膜的制備方法，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）、制膜：將收集的石墨蠕蟲均勻鋪裝，并進行壓延，制成厚度在0.5～1mm之間，密度為0.5～0.7g/cm³的海綿狀石墨膜，收成卷；

（4）、布線：將具有一定寬度的碳纖維由排針上下振動刺破，用高壓氣流高頻沖擊，使碳纖維形成膨松的網狀結構；將處理過的碳纖維通過放線架鋪設成平行線；或者取料碳纖維網格布同石墨膜平行放置在卷軸架上；

（5）、復合：取2卷步驟3制備的石墨膜上下排列，將平行鋪設的碳纖維或碳纖維網格布鋪設至2層石墨膜中間；

（6）、壓延：將復合好的多層結構通過壓輥多次壓延，制成碳纖維石墨接地膜；

（7）、收卷：通過刀具將碳纖維石墨接地膜兩邊切割整齊，隨后收成大卷。

如圖7所示，在3層復合膜結構的碳纖維石墨接地膜不能滿足工況要求時，將步驟（7）已經制備好的復合膜采用2卷合一起再次壓延，直至達到所需厚度。

如圖5所示，所述具有一定寬度的膜狀結構縱向方向折疊形成接地帶。

該方法制備的碳纖維石墨柔性接地膜，薄膜狀，柔軟，可塑性很強，不掉石墨片，具有良好的導電性，耐腐蝕和高熔點特點。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。