專利名稱：表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于靜電防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒及其制備 方法和應(yīng)用。
技術(shù)背景在軍工、化工、石油等行業(yè)，保證安全生產(chǎn)、防止出現(xiàn)火災(zāi)和爆炸事件具有重要意 義。靜電起電是這些行業(yè)引起火災(zāi)、爆炸等事故的主要誘發(fā)因素之一。因此，靜電防護(hù) 是各行業(yè)最關(guān)注的安全問題之一。靜電的產(chǎn)生幾乎是難以避免的，但可以通過各種行之 有效的措施加以防護(hù)，以其降低到可以接受的程度，并盡可能地減少危害。目前，工業(yè) 上消除靜電最廣泛、切實可行的方法為接地泄漏法其特點是采用接地、增濕、加入抗 靜電劑、鋪設(shè)導(dǎo)電橡膠或噴涂導(dǎo)電涂料等措施讓靜電荷盡快地從帶電體上泄漏消失，避 免靜電的積累，從而消除靜電的危害。防靜電結(jié)構(gòu)材料系采用電阻率較低的材料制作，電阻性能應(yīng)調(diào)節(jié)在合適的范圍內(nèi)，通常電阻率所取范圍是106-1090 'cm。目前，國內(nèi)外對導(dǎo)電水泥基材料進(jìn)行廣泛深入的研究。導(dǎo)電水泥基材料可能應(yīng)用于 接地裝置，建筑物的避雷設(shè)備，消除靜電裝置，建筑采暖地面，環(huán)境加熱，機(jī)敏混凝土， 金屬防腐陰極保護(hù)技術(shù)，高速公路的自動控監(jiān)控以及運動中的重量稱重，工程上還可以 利用導(dǎo)電混凝土的電阻率變化，對大型結(jié)構(gòu)如核電場設(shè)施與大壩的微裂紋進(jìn)行監(jiān)測等。導(dǎo)電或?qū)ъo電材料主要是依靠加入導(dǎo)電骨料、形成部分通路達(dá)到導(dǎo)電或靜電荷泄漏 目的。在眾多的導(dǎo)電材料中，碳粉或碳纖維最適宜作為導(dǎo)電水泥基材料的骨料。由于顏色 較深，在樹脂行業(yè)可采用導(dǎo)電云母粉作為骨料。銅、鐵的電阻率極低，但由于水泥漿體 呈強(qiáng)堿性，在金屬表面形成氧化膜，其電阻率比金屬大得多，所以不適于作為導(dǎo)電混凝 土中的導(dǎo)電相材料。鎳粉在水泥漿體中不會氧化，亦可作為導(dǎo)電水泥基材料的骨料，但 成本高。但是現(xiàn)有的碳制材料、導(dǎo)電云母粉或鎳粉加入膠凝材料后，嚴(yán)重影響漿體的流動性， 碳纖維易于結(jié)團(tuán)，制備的材料物理力學(xué)性能差；此外摻量大，經(jīng)濟(jì)性差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒及其制備方法和應(yīng)用。 本發(fā)明提出的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒，在干燥、無導(dǎo)電性的非金屬礦物顆粒表面包覆有碳或鎳粉，其中，非金屬礦物顆粒與碳或鎳粉的質(zhì)量比為1: 0.1 1: 0.01。本發(fā)明中，所述非金屬礦物顆粒為石英砂或石灰石顆粒。 本發(fā)明提出的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒的制備方法，具體步驟如下-(1) 將石英砂或石灰石顆粒、碳或鎳粉、苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸鈉溶液混合均勻，其中，石英砂碳或鎳粉苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸 鈉溶液的質(zhì)量比為l: 0.1~0.01: 0.1，石英砂或石灰石顆粒粒徑為0.5-2.5mm;(2) 將步驟(l)所得混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到所需產(chǎn)品。本發(fā)明提出的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒在導(dǎo)電或防靜電的水泥基材料或樹脂類 材料中的應(yīng)用。本發(fā)明提出的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒制備導(dǎo)電或防靜電的水泥基材料，具體步驟如下將水泥、表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒和水，攪拌均勻，即形成水泥其材料，其 中水泥與導(dǎo)電骨料質(zhì)量比為1: 1~5，水與水泥質(zhì)量比為0.4-0.6: 1。在上述制備過程 中，還可以加入普通水泥砂漿中普遍使用的外加劑、摻合料，以改善水泥砂漿的工作性 與物理力學(xué)性能。外加劑、摻合料的加入量與普通水泥砂漿制備中的加入量相同。本發(fā)明提出的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒制備導(dǎo)電或防靜電的樹脂類材料，具體歩 驟如下將聚合物樹脂、表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒和固化劑，攪拌均勻，即形成樹脂 類材料，其中聚合物樹脂與導(dǎo)電骨料質(zhì)量比為1: 1 5。在上述制備過程中，還口」以加 入普通聚合物樹脂砂漿中普遍使用的添加劑、填料，以改善聚合物樹脂砂漿的工作性與 物理力學(xué)性能。添加劑與填料的加入量與普通水泥砂漿制備屮的加入量相同。本發(fā)明的效果采用本發(fā)明所述工藝，在碳粉摻量4%的條件下制備的導(dǎo)電水泥砂 漿的電阻率，與單純摻加20%碳粉、2%碳纖維條件下制備的導(dǎo)電水泥砂漿的電阻率基 本相同。但強(qiáng)度大幅度提高。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明是如何實現(xiàn)的實施例1:采用膠粘工藝方法制備表面包覆碳骨料顆粒并以此制備用于導(dǎo)電或防靜 電的水泥基材料制品(1) 按l: 0.05: 0.1質(zhì)量比分別稱取石英砂碳苯乙烯-丙烯酸乳液，石英砂粒徑l~2.5mm;(2) 將上述粉體與乳液均勻攪拌得到混合物；(3) 混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到表面包覆碳顆粒。(4) 將上述表面包覆碳或鎳粉顆粒作為骨料用于水泥砂漿，砂漿的配合比如下水泥水導(dǎo)電顆粒細(xì)砂(粒度0.16~0.6mm) =1: 0.42: 2.0: 1?？芍频脤?dǎo)電或?qū)ъo電水泥砂漿。實施例2:采用膠粘工藝方法制備表面包覆鎳粉骨料顆粒并以此制備用于導(dǎo)電或防 靜電的水泥基材料制品(1) 按l: 0.2: 0.1質(zhì)量比分別稱取石英砂鎳粉苯乙烯-丙烯酸乳液，石英砂粒徑l~2.5mm;(2) 將上述粉體與乳液均勻攪拌得到混合物；(3) 混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到表面包覆鎳粉顆粒。(4) 將上述表面包覆碳或鎳粉顆粒作為骨料用于水泥砂漿，砂漿的配合比如下 水泥水導(dǎo)電顆粒細(xì)砂(粒度0.16 0.6mm) =1: 0.41: 2.0: 1.2。 P了制得導(dǎo)電或?qū)?靜電水泥砂漿。實施例3:采用膠粘工藝方法制備表面包覆鎳粉骨料顆粒并以此制備用于導(dǎo)電或防 靜電的水泥基材料制品(1) 按l: 0.01: 0.1質(zhì)量比分別稱取石英砂鎳粉苯乙烯-丙烯酸乳液，石英砂 粒徑l~2.5mm;(2) 將上述粉體與乳液均勻攪拌得到混合物；(3) 混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到表面包覆碳或鎳粉顆粒。(4) 將上述表面包覆碳或鎳粉顆粒作為骨料用于水泥砂漿，砂漿的配合比如下 水泥水導(dǎo)電顆粒細(xì)砂(粒度0.16~0.6mm) =1: 0.44: 2.1: 1.2?？芍频脤?dǎo)電或?qū)ъo電水泥砂漿。實施例4.采用膠粘工藝方法制備表面包覆碳粉骨料顆粒并以此制備用于導(dǎo)電或防 靜電的樹脂類材料制品(1) 按1: 0.05: 0.1質(zhì)量比分別稱取石英砂碳粉丙烯酸乳液，石英砂粒徑 0.5 1.5mm;(2) 將上述粉體與乳液均勻攪拌得到混合物；(3) 混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到表面包覆碳粉顆粒。(4) 將上述表面包覆碳或鎳粉顆粒作為骨料用于環(huán)氧樹脂砂漿中，砂漿的配合比如下環(huán)氧樹脂固化劑導(dǎo)電顆粒石英砂(粒度0.16 0.6mm) =1: 0.30: 2.0: 1.0?？芍频脤?dǎo)靜電環(huán)氧樹脂砂漿。實施例5.采用膠粘工藝方法制備表面包覆鎳粉骨料顆粒并以此制備用于導(dǎo)電或防靜電的樹脂類材料制品(1 )按1: 0.2: 0.1質(zhì)量比分別稱取石英砂鎳粉丙烯酸乳液，石英砂粒徑0.5 1.5mm;(2) 將上述粉體與乳液均勻攪拌得到混合物；(3) 混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到表面包覆鎳粉顆粒。(4) 將上述表面包覆碳或鎳粉顆粒作為骨料用于環(huán)氧樹脂砂漿中，砂漿的配合比如下環(huán)氧樹脂固化劑導(dǎo)電顆粒石英砂(粒度0.16~0.6mm) =1: 0.35: 1.8: 1.2。實施例6.采用膠粘工藝方法制備表面包覆碳粉骨料顆粒并以此制備用于導(dǎo)電或防 靜電的樹脂類材料制品(1) 按1: 0.01: 0.1質(zhì)量比分別稱取石英砂碳粉丙烯酸乳液，石英砂粒徑0.5 1.5mm;(2) 將上述粉體與乳液均勻攪拌得到混合物；(3) 混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到表面包覆碳粉顆粒。(4) 將上述表面包覆碳或鎳粉顆粒作為骨料用于環(huán)氧樹脂砂漿中，砂漿的配合比如下環(huán)氧樹脂固化劑導(dǎo)電顆粒石英砂(粒度0.16~0.6mm) =1: 0.30: 2.2: 1.2。
權(quán)利要求
1、一種表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒，其特征在于在干燥、無導(dǎo)電性的非金屬礦物顆粒表面包覆碳或鎳粉，制得導(dǎo)電骨料顆粒，其中，非金屬礦物顆粒與碳或鎳粉的質(zhì)量比為1∶0.1～1∶0.01。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒，其特征在于所述非金屬礦 物顆粒為石英砂或石灰石顆粒。
3、 一種如權(quán)利要求1所述的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1) 將石英砂或石灰石顆粒、碳或鎳粉、苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸 鈉溶液混合均勻，其中，石英砂或石灰石顆粒碳或鎳粉苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯 酸乳液或硅酸鈉溶液的質(zhì)量比為1: 0.1~0.01: 0.1，石英砂或石灰石顆粒粒徑為0,5-2.5mm;(2) 將步驟(l)所得混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到所需產(chǎn)品。
4、 一種如權(quán)利要求1所述的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒在導(dǎo)電或防靜電的水泥基 材料或樹脂類材料中的應(yīng)用。
5、 如權(quán)利要求4所述的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒在導(dǎo)電或防靜電的水泥基材料 的應(yīng)用，其特征在于具體步驟如下將水泥、表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒和水，攪拌均 勻，即形成水泥基材料，其中水泥與導(dǎo)電骨料質(zhì)量比為1: 1 5，水與水泥質(zhì)量比為0.4-0.6: 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于還加入外加劑、摻合料。
7、 如權(quán)利要求4所述的表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒在導(dǎo)電或防靜電的樹脂類材料 的應(yīng)用，其特征在于具體步驟如下將聚合物樹脂、表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒和固化劑，攪拌均勻，即形成樹脂類材料，其中聚合物樹脂與導(dǎo)電骨料的質(zhì)量比為1: 1 1:
8、 如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于還加入添加劑、填料。
全文摘要
本發(fā)明屬于靜電防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種表面包覆導(dǎo)電粉的骨料顆粒及其制備方法和應(yīng)用。在干燥、無導(dǎo)電性的非金屬礦物顆粒表面包覆碳或鎳粉，即得骨料顆粒，其中，非金屬礦物顆粒與碳或鎳粉的質(zhì)量比為1∶0.1～1∶0.01。具體步驟如下將石英砂或石灰石顆粒、碳或鎳粉、苯乙烯-丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸鈉溶液混合均勻，其中，石英砂或石灰石顆?！锰蓟蜴嚪邸帽揭蚁?丙烯酸乳液、丙烯酸乳液或硅酸鈉溶液的質(zhì)量比為1∶0.1～0.01∶0.1，石英砂或石灰石顆粒粒徑為0.5-2.5mm。所得混合物凝結(jié)、硬化后，經(jīng)分散得到所需產(chǎn)品。本發(fā)明可應(yīng)用在導(dǎo)電或防靜電的水泥基材料或樹脂類材料中。采用本發(fā)明，在碳粉摻量4％的條件下制備的導(dǎo)電水泥砂漿的電阻率，與單純摻加20％碳粉、2％碳纖維條件下制備的導(dǎo)電水泥砂漿的電阻率基本相同，但強(qiáng)度大幅度提高。
文檔編號H01B1/22GK101329925SQ20081004122
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者張晏清 申請人:同濟(jì)大學(xué)