[0001] 本发明涉及一种输电线路杆塔接地网用复合接地材料的制备方法，属于接地材料制备技术领域。

[0002] 输电线路是电力系统的基本组成部分，频繁的雷击跳闸事故一直是输电线路面临的最主要自然灾害故障。从输电线路所处的地形及气候环境来看，雷电作用下输电线路出现一定的雷击跳闸难以避免。实际运行经验表明，杆塔接地电阻偏大是引起线路反击跳闸的主要原因，“防雷在于接地”，低阻值、长期稳定的输电线路杆塔接地网是减少输电线路雷击事故、维护电力设备安全稳定运行的重要电力装置。

[0003] 长期以来，国内外输电线路接地网通常采用扁钢、不锈钢、铜等金属类接地材料，以及含电镀金属层的镀锌钢、不锈钢包钢、铜包钢金属接地材料。除运输及施工难度大、易发生偷盗现象以外，金属接地材料最大的瓶颈问题是接地材料的腐蚀。近年来发展的不锈钢及不锈钢包钢虽然抗腐蚀性能有所改善，但由于价略高且中间芯棒容易出现点腐蚀并且随着土壤中Cl离子的增加腐蚀加重，因此实际运行经验较少。铜的耐腐蚀能力是钢的3 4~倍，过高的材料成本是限制其在输电线路杆塔接地网应用的主要原因。铜包钢接地材料防腐性能较好，一般在接地体端部容易出现点腐蚀，当铜包钢接地体因自然因素发生扭曲或弯折时，表面铜覆盖层易破裂进而加速内部钢材料的腐蚀速率，针对金属材料的输电线路杆塔接地网的腐蚀问题，一些非金属接地材料应运而生。一般选用石墨、炭黑、金属纤维、碳纤维、聚苯胺等制备树脂基或者水泥基导电涂料或者导电胶体：导电防腐涂料一般涂敷在金属接地体表面以隔绝金属与土壤电解液的电化学腐蚀路径，并且与电镀合金材料类似，为预防氧浓差腐蚀的扩大，对导电防腐层的涂敷均匀性有着严格要求。该方法适用于新接地网入地之前的涂敷，而对于运行中的接地网改造，该方法实际施工难度较大，并且对于导电防腐胶的长效性与抗老化能力，目前还缺少有说服力的实际运行经验数据。接地模块一般用导电水泥或其他胶体将扁钢、圆钢或者镀锌钢包裹在接地体中制备体积较大的圆柱形、方形、多边形接地模块，以期起到防腐和降阻作用，目前在一些输电线路上已有应用经验，作者在从事实际接地工程对某些型号的接地模块开挖发现，内部的金属材料仍存在腐蚀现象，一方面由于一些接地模块质地较松软，水分及空气可以渗入，另一方面，在金属材料端部存在氧浓差电化学腐蚀。所以制备一种耐腐蚀性较好的复合接地材料显得尤为重要。

[0004] 本发明所要解决的技术问题：针对传统输电线接地网材料中，金属运输施工难度大，且耐腐蚀性能差，而非金属材料抗老化性能低，复合掺杂金属后易内部开始腐蚀，影响材料使用寿命的问题，提供了一种通过制备导电粉末掺杂至凝胶前驱体内部，经导电凝胶分散形成密集的导电网络，同时对其炭化处理，防止老化及腐蚀现象发生的方法，本发明通过导电炭黑与聚对苯二甲酸乙二醇酯混合纺丝并球磨，收集导电粉末并偶联改性接枝处理，通过将偶联接枝改性后的粉末添加至导电凝胶的前驱体溶液中，待超声分散后旋转浓缩，收集浓缩液并浇注至模具中，待煅烧并静置冷却至室温，制备得耐腐蚀型输电线接地材料，本发明制备的接地材料耐腐蚀性能优异，且寿命较长，密度较小，便于施工与运输，具有广阔的使用前景。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：（1）按质量比1:10，将200目导电炭黑粉末与聚对苯二甲酸乙二醇酯搅拌混合并置于双螺杆复合纺丝机中，控制纺丝机一区温度为260℃、二区温度为285℃、三区温度为285℃、纺丝温度为290℃，同时调整纺丝压力为15～20MPa，待卷绕后经牵伸收集得牵伸丝，待静置冷却至室温后，收集得冷却牵引丝纤维；
（2）按质量比1:5，将硅烷偶联剂KH-550和上述制备的冷却牵引丝纤维搅拌混合并置于球磨罐中，在200～300W下球磨3～5h后，在55～60℃下干燥6～8h，收集干燥粉末并过200目筛，制备得偶联改性导电粉末，备用；
（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份丙烯酸单体和5～8份聚乙二醇置于烧杯中，在45～50℃下水浴加热25～30min，收集得改性基体液；
（4）按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的改性基体液、5～10份步骤（2）制备的偶联改性导电粉末、1～2份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2～3份过硫酸铵搅拌混合并置于烧杯中，在65～75℃下水浴加热6～8h，带水浴加热完成后，静置冷却至室温，在200～300W下超声分散10～15min，收集得前驱体分散液；
（5）将上述制备的前驱体分散液置于55～60℃下旋转蒸发至原体积的1/5，收集前驱体分散浓缩液并浇注至模具中，在125～150℃下保温加热25～30min后，按10℃/min升温至
650～700℃，保温炭化1～2h，静置冷却至室温，即可制备得一种输电线路杆塔接地网用复合接地材料。

[0006] 本发明制备的输电线路杆塔接地网用复合接地材料密度为1.25～1.35g/cm3,在方框接地网的边长为10m，四角射线外延10m时的冲击接地阻抗幅值为65.85～68.38Ω，电流密度为2.5～3.2mA·cm-2，在海水中消耗率为28～35g·（A·a）-1，使用寿命较同类产品提高了55～60%。

[0007] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明制备的输电线路杆塔接地网用复合接地材料密度较低，便于运输与施工，可降低工程成本；
（2）本发明制备的输电线路杆塔接地网用复合接地材料耐腐蚀性能优异，使用寿命较同类产品提高了55～60%；
（3）本发明制备步骤简单易行，安全绿色无污染。

[0008] 首先按质量比1:10，将200目导电炭黑粉末与聚对苯二甲酸乙二醇酯搅拌混合并置于双螺杆复合纺丝机中，控制纺丝机一区温度为260℃、二区温度为285℃、三区温度为285℃、纺丝温度为290℃，同时调整纺丝压力为15～20MPa，待卷绕后经牵伸收集得牵伸丝，待静置冷却至室温后，收集得冷却牵引丝纤维；按质量比1:5，将硅烷偶联剂KH-550和上述制备的冷却牵引丝纤维搅拌混合并置于球磨罐中，在200～300W下球磨3～5h后，在55～60℃下干燥6～8h，收集干燥粉末并过200目筛，制备得偶联改性导电粉末，备用；按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份丙烯酸单体和5～8份聚乙二醇置于烧杯中，在45～50℃下水浴加热25～30min，收集得改性基体液；按重量份数计，分别称量45～50份上述制备的改性基体液、5～10份偶联改性导电粉末、1～2份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2～3份过硫酸铵搅拌混合并置于烧杯中，在65～75℃下水浴加热6～8h，带水浴加热完成后，静置冷却至室温，在200～300W下超声分散10～15min，收集得前驱体分散液；将上述制备的前驱体分散液置于55～60℃下旋转蒸发至原体积的1/5，收集前驱体分散浓缩液并浇注至模具中，在125～150℃下保温加热25～30min后，按10℃/min升温至650～700℃，保温炭化1～
2h，静置冷却至室温，即可制备得一种输电线路杆塔接地网用复合接地材料。

[0009] 实例1首先按质量比1:10，将200目导电炭黑粉末与聚对苯二甲酸乙二醇酯搅拌混合并置于双螺杆复合纺丝机中，控制纺丝机一区温度为260℃、二区温度为285℃、三区温度为285℃、纺丝温度为290℃，同时调整纺丝压力为15MPa，待卷绕后经牵伸收集得牵伸丝，待静置冷却至室温后，收集得冷却牵引丝纤维；按质量比1:5，将硅烷偶联剂KH-550和上述制备的冷却牵引丝纤维搅拌混合并置于球磨罐中，在200W下球磨3h后，在55℃下干燥6h，收集干燥粉末并过200目筛，制备得偶联改性导电粉末，备用；按重量份数计，分别称量45份去离子水、10份丙烯酸单体和5份聚乙二醇置于烧杯中，在45℃下水浴加热25min，收集得改性基体液；按重量份数计，分别称量45份上述制备的改性基体液、5份偶联改性导电粉末、1份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和2～3份过硫酸铵搅拌混合并置于烧杯中，在65℃下水浴加热6h，带水浴加热完成后，静置冷却至室温，在200W下超声分散10min，收集得前驱体分散液；将上述制备的前驱体分散液置于55℃下旋转蒸发至原体积的1/5，收集前驱体分散浓缩液并浇注至模具中，在125℃下保温加热25min后，按10℃/min升温至650℃，保温炭化1h，静置冷却至室温，即可制备得一种输电线路杆塔接地网用复合接地材料。

[0010] 实例2首先按质量比1:10，将200目导电炭黑粉末与聚对苯二甲酸乙二醇酯搅拌混合并置于双螺杆复合纺丝机中，控制纺丝机一区温度为260℃、二区温度为285℃、三区温度为285℃、纺丝温度为290℃，同时调整纺丝压力为17MPa，待卷绕后经牵伸收集得牵伸丝，待静置冷却至室温后，收集得冷却牵引丝纤维；按质量比1:5，将硅烷偶联剂KH-550和上述制备的冷却牵引丝纤维搅拌混合并置于球磨罐中，在250W下球磨4h后，在57℃下干燥7h，收集干燥粉末并过200目筛，制备得偶联改性导电粉末，备用；按重量份数计，分别称量47份去离子水、12份丙烯酸单体和7份聚乙二醇置于烧杯中，在47℃下水浴加热27min，收集得改性基体液；按重量份数计，分别称量47份上述制备的改性基体液、7份偶联改性导电粉末、1份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3份过硫酸铵搅拌混合并置于烧杯中，在68℃下水浴加热7h，带水浴加热完成后，静置冷却至室温，在250W下超声分散12min，收集得前驱体分散液；将上述制备的前驱体分散液置于57℃下旋转蒸发至原体积的1/5，收集前驱体分散浓缩液并浇注至模具中，在
132℃下保温加热27min后，按10℃/min升温至650～700℃，保温炭化2h，静置冷却至室温，即可制备得一种输电线路杆塔接地网用复合接地材料。

[0011] 实例3首先按质量比1:10，将200目导电炭黑粉末与聚对苯二甲酸乙二醇酯搅拌混合并置于双螺杆复合纺丝机中，控制纺丝机一区温度为260℃、二区温度为285℃、三区温度为285℃、纺丝温度为290℃，同时调整纺丝压力为15～20MPa，待卷绕后经牵伸收集得牵伸丝，待静置冷却至室温后，收集得冷却牵引丝纤维；按质量比1:5，将硅烷偶联剂KH-550和上述制备的冷却牵引丝纤维搅拌混合并置于球磨罐中，在300W下球磨5h后，在60℃下干燥8h，收集干燥粉末并过200目筛，制备得偶联改性导电粉末，备用；按重量份数计，分别称量50份去离子水、15份丙烯酸单体和8份聚乙二醇置于烧杯中，在50℃下水浴加热30min，收集得改性基体液；按重量份数计，分别称量50份上述制备的改性基体液、10份偶联改性导电粉末、2份N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和3份过硫酸铵搅拌混合并置于烧杯中，在75℃下水浴加热8h，带水浴加热完成后，静置冷却至室温，在300W下超声分散10～15min，收集得前驱体分散液；将上述制备的前驱体分散液置于60℃下旋转蒸发至原体积的1/5，收集前驱体分散浓缩液并浇注至模具中，在150℃下保温加热30min后，按10℃/min升温至700℃，保温炭化2h，静置冷却至室温，即可制备得一种输电线路杆塔接地网用复合接地材料。