本發(fā)明涉及一種改性纖維增強接地材料的制備方法，屬于接地材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
接地是為保證電力，通訊，微電子設(shè)備等設(shè)備，建筑及人身安全的重要手段。隨著電力，微電子以及尖端科學(xué)的進步，對于接地系統(tǒng)的要求也越來越高。近年來由于接地系統(tǒng)不良造成的設(shè)備損壞事故頻頻發(fā)生，特別是在雷雨季節(jié)接地裝置發(fā)生腐蝕，使接地電阻值升高，使接地系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性能降低，從而引發(fā)的設(shè)備因雷擊而損壞也頻頻發(fā)生。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增大，接地網(wǎng)安全運行的要求越來越嚴格，對桿塔接地電阻的穩(wěn)定性的要求也越高。目前電力系統(tǒng)接地體主要面臨腐蝕和降阻問題，長期以來，國內(nèi)外開展了大量接地技術(shù)研究課題，提出了等離子接地棒等降阻技術(shù)，以及陰極保護防腐技術(shù)，但至今未從根本上解決接地腐蝕問題。電力系統(tǒng)接地網(wǎng)一般采用鋼、銅、鋅包鋼、銅包鋼等金屬材料，價格昂貴，且易發(fā)生自然腐蝕，鍍鋅鋼等電鍍合金材料防腐效果差，在外力及環(huán)境因素作用下，硬質(zhì)金屬接地體與軟質(zhì)突然膠體之間易形成氧濃差電化學(xué)腐蝕，使其使用壽命縮短。銅的耐腐蝕能力是鋼的3～4倍，過高的材料成本是限制其在輸電線路桿塔接地網(wǎng)應(yīng)用的主要原因。銅包鋼接地材料防腐性能較好，一般在接地體端部容易出現(xiàn)點腐蝕，當銅包鋼接地體因自然因素發(fā)生扭曲或彎折時，表面銅覆蓋層易破裂進而加速內(nèi)部鋼材料的腐蝕速率。目前接地材料普遍存在的問題，耐腐蝕性和柔性差、運輸施工難度大、與土壤間隙大、易被偷盜以及高成本。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對傳統(tǒng)的金屬接地材料易腐蝕，強度差，柔性差、運輸施工難度大的問題，提供了一種改性纖維增強接地材料的制備方法，本發(fā)明先對木漿纖維進行發(fā)泡處理，使木漿纖維結(jié)構(gòu)膨脹形成多孔木漿纖維，再將木漿纖維酸浸后洗滌干燥，得干燥物后加入混合銅鹽溶液中，隨后滴加還原劑，使銅鹽還原反應(yīng)，還原后物質(zhì)放入管式爐中，通入氫氣進一步進行還原，將銅離子還原成銅單質(zhì)負載在多孔木漿纖維中后與石墨混合，壓制成型后即可得到改性纖維增強接地材料，本發(fā)明利用木漿纖維和石墨制備得到的接地材料，耐腐蝕性強，而且其耐熱性、柔性和導(dǎo)電性的性能優(yōu)異，且便于加工，質(zhì)量可控，同時成本也得到合理的控制。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取150～200g木漿纖維，按質(zhì)量比1：5將木漿纖維與水混合，混合后依次加入3～5g偶氮二甲酰胺和2～4g吐溫-80，先用1000～1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合10～15min，攪拌后加熱至60～70℃，再以200～400r/min攪拌8～10h，攪拌后形成發(fā)泡漿料，過濾，收集濾渣，將濾渣置于蒸汽爐中，用90～95℃的水蒸汽處理30～50min，收集蒸汽處理后的木漿纖維置于真空干燥箱中，在40～60℃溫度下干燥12～15h，干燥后得多孔木漿纖維；
（2）按質(zhì)量比1:10將上述多孔木漿纖維浸泡在質(zhì)量分數(shù)15%硝酸溶液中，攪拌混合50～60min后過濾，得濾渣后用去離子水洗滌至中性，將洗滌后的濾渣放入烘箱中，在60～80℃的條件下干燥5～7h，得干燥物，按質(zhì)量比1:10將干燥物加入混合銅鹽溶液中，攪拌混合30～40min后緩慢滴加10～15ml質(zhì)量分數(shù)45%水合肼溶液，控制滴加速度為1～2滴/min，滴加結(jié)束后攪拌混合1～2h，攪拌后離心分離得沉淀物；所述的混合銅鹽溶液是按質(zhì)量比1：1：1：50，將硫酸銅、氯化銅和硝酸銅加入去離子水中，攪拌混合至固體溶解；
（3）將上述沉淀物放入烘箱中，在60～70℃溫度下干燥8～10h，將干燥后的沉淀物置于管式氣氛爐中，在氫氣氣氛保護下以2～4℃/min升溫速率升溫至300～400℃，保溫2～4h后冷卻室溫，得負載銅多孔木漿纖維；
（4）按質(zhì)量比1:3將上述負載銅多孔木漿纖維和石墨混合，混合后加入粉碎機中粉碎，過200～220目篩，得混合粉末，將混合粉末置于模具中，先在15～20mpa壓力下壓制5～10min，隨后升高壓力至40～50mpa，保壓壓制10～15min后脫模，即可得到改性纖維增強接地材料。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：在水平接地溝的底端鉆入垂直接地孔，深度為15～25cm，向垂直接地孔中加入本發(fā)明制備得到的改性纖維增強接地材料，下層回填段采用細粘土降阻劑進行回填，上層回填段采用土壤回填，將接地材料頂端與端頭連接構(gòu)成組合式接地網(wǎng)，經(jīng)監(jiān)測，本發(fā)明制得的改性纖維增強接地材的電阻率為1.0×10-2～1.2×10-2ω·m，密度為1.85～2.03g/cm3，抗壓強度為8～12mpa，使用5～7年后，腐蝕率為1.2～2.0%。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明制備的改性纖維增強接地材料具有良好的耐腐蝕、導(dǎo)電性、柔性可彎曲；
（2）本發(fā)明制備的改性纖維增強接地材料價格低廉、易運輸、與土壤結(jié)合精密高，適用于變電站、架空輸電線路桿塔、高程建筑物等一切需要電氣接地的工程領(lǐng)域。
具體實施方式
稱取150～200g木漿纖維，按質(zhì)量比1：5將木漿纖維與水混合，混合后依次加入3～5g偶氮二甲酰胺和2～4g吐溫-80，先用1000～1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合10～15min，攪拌后加熱至60～70℃，再以200～400r/min攪拌8～10h，攪拌后形成發(fā)泡漿料，過濾，收集濾渣，將濾渣置于蒸汽爐中，用90～95℃的水蒸汽處理30～50min，收集蒸汽處理后的木漿纖維置于真空干燥箱中，在40～60℃溫度下干燥12～15h，干燥后得多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:10將上述多孔木漿纖維浸泡在質(zhì)量分數(shù)15%硝酸溶液中，攪拌混合50～60min后過濾，得濾渣后用去離子水洗滌至中性，將洗滌后的濾渣放入烘箱中，在60～80℃的條件下干燥5～7h，得干燥物，按質(zhì)量比1:10將干燥物加入混合銅鹽溶液中，攪拌混合30～40min后緩慢滴加10～15ml質(zhì)量分數(shù)45%水合肼溶液，控制滴加速度為1～2滴/min，滴加結(jié)束后攪拌混合1～2h，攪拌后離心分離得沉淀物；所述的混合銅鹽溶液是按質(zhì)量比1：1：1：50，將硫酸銅、氯化銅和硝酸銅加入去離子水中，攪拌混合至固體溶解；將上述沉淀物放入烘箱中，在60～70℃溫度下干燥8～10h，將干燥后的沉淀物置于管式氣氛爐中，在氫氣氣氛保護下以2～4℃/min升溫速率升溫至300～400℃，保溫2～4h后冷卻室溫，得負載銅多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:3將上述負載銅多孔木漿纖維和石墨混合，混合后加入粉碎機中粉碎，過200～220目篩，得混合粉末，將混合粉末置于模具中，先在15～20mpa壓力下壓制5～10min，隨后升高壓力至40～50mpa，保壓壓制10～15min后脫模，即可得到改性纖維增強接地材料。
實例1
稱取150g木漿纖維，按質(zhì)量比1：5將木漿纖維與水混合，混合后依次加入3g偶氮二甲酰胺和2g吐溫-80，先用1000r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合10min，攪拌后加熱至60℃，再以200r/min攪拌8h，攪拌后形成發(fā)泡漿料，過濾，收集濾渣，將濾渣置于蒸汽爐中，用90℃的水蒸汽處理30min，收集蒸汽處理后的木漿纖維置于真空干燥箱中，在40℃溫度下干燥12h，干燥后得多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:10將上述多孔木漿纖維浸泡在質(zhì)量分數(shù)15%硝酸溶液中，攪拌混合50min后過濾，得濾渣后用去離子水洗滌至中性，將洗滌后的濾渣放入烘箱中，在60℃的條件下干燥5h，得干燥物，按質(zhì)量比1:10將干燥物加入混合銅鹽溶液中，攪拌混合30min后緩慢滴加10ml質(zhì)量分數(shù)45%水合肼溶液，控制滴加速度為1滴/min，滴加結(jié)束后攪拌混合1h，攪拌后離心分離得沉淀物；所述的混合銅鹽溶液是按質(zhì)量比1：1：1：50，將硫酸銅、氯化銅和硝酸銅加入去離子水中，攪拌混合至固體溶解；將上述沉淀物放入烘箱中，在60℃溫度下干燥8h，將干燥后的沉淀物置于管式氣氛爐中，在氫氣氣氛保護下以2℃/min升溫速率升溫至300℃，保溫2h后冷卻室溫，得負載銅多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:3將上述負載銅多孔木漿纖維和石墨混合，混合后加入粉碎機中粉碎，過200目篩，得混合粉末，將混合粉末置于模具中，先在15mpa壓力下壓制5min，隨后升高壓力至40mpa，保壓壓制10min后脫模，即可得到改性纖維增強接地材料。
在水平接地溝的底端鉆入垂直接地孔，深度為15cm，向垂直接地孔中加入本發(fā)明制備得到的改性纖維增強接地材料，下層回填段采用細粘土降阻劑進行回填，上層回填段采用土壤回填，將接地材料頂端與端頭連接構(gòu)成組合式接地網(wǎng)，經(jīng)監(jiān)測，本發(fā)明制得的改性纖維增強接地材的電阻率為1.0×10-2ω·m，密度為1.85g/cm3，抗壓強度為8mpa，使用5年后，腐蝕率為1.2%。
實例2
稱取175g木漿纖維，按質(zhì)量比1：5將木漿纖維與水混合，混合后依次加入4g偶氮二甲酰胺和3g吐溫-80，先用1100r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合13min，攪拌后加熱至65℃，再以300r/min攪拌9h，攪拌后形成發(fā)泡漿料，過濾，收集濾渣，將濾渣置于蒸汽爐中，用93℃的水蒸汽處理40min，收集蒸汽處理后的木漿纖維置于真空干燥箱中，在50℃溫度下干燥13h，干燥后得多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:10將上述多孔木漿纖維浸泡在質(zhì)量分數(shù)15%硝酸溶液中，攪拌混合55min后過濾，得濾渣后用去離子水洗滌至中性，將洗滌后的濾渣放入烘箱中，在70℃的條件下干燥6h，得干燥物，按質(zhì)量比1:10將干燥物加入混合銅鹽溶液中，攪拌混合35min后緩慢滴加13ml質(zhì)量分數(shù)45%水合肼溶液，控制滴加速度為1滴/min，滴加結(jié)束后攪拌混合1h，攪拌后離心分離得沉淀物；所述的混合銅鹽溶液是按質(zhì)量比1：1：1：50，將硫酸銅、氯化銅和硝酸銅加入去離子水中，攪拌混合至固體溶解；將上述沉淀物放入烘箱中，在65℃溫度下干燥9h，將干燥后的沉淀物置于管式氣氛爐中，在氫氣氣氛保護下以3℃/min升溫速率升溫至350℃，保溫3h后冷卻室溫，得負載銅多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:3將上述負載銅多孔木漿纖維和石墨混合，混合后加入粉碎機中粉碎，過210目篩，得混合粉末，將混合粉末置于模具中，先在17mpa壓力下壓制8min，隨后升高壓力至45mpa，保壓壓制13min后脫模，即可得到改性纖維增強接地材料。
在水平接地溝的底端鉆入垂直接地孔，深度為20cm，向垂直接地孔中加入本發(fā)明制備得到的改性纖維增強接地材料，下層回填段采用細粘土降阻劑進行回填，上層回填段采用土壤回填，將接地材料頂端與端頭連接構(gòu)成組合式接地網(wǎng)，經(jīng)監(jiān)測，本發(fā)明制得的改性纖維增強接地材的電阻率為1.1×10-2ω·m，密度為1.95g/cm3，抗壓強度為10mpa，使用6年后，腐蝕率為1.8%。
實例3
稱取200g木漿纖維，按質(zhì)量比1：5將木漿纖維與水混合，混合后依次加入5g偶氮二甲酰胺和4g吐溫-80，先用1200r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合15min，攪拌后加熱至70℃，再以400r/min攪拌10h，攪拌后形成發(fā)泡漿料，過濾，收集濾渣，將濾渣置于蒸汽爐中，用95℃的水蒸汽處理50min，收集蒸汽處理后的木漿纖維置于真空干燥箱中，在60℃溫度下干燥15h，干燥后得多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:10將上述多孔木漿纖維浸泡在質(zhì)量分數(shù)15%硝酸溶液中，攪拌混合60min后過濾，得濾渣后用去離子水洗滌至中性，將洗滌后的濾渣放入烘箱中，在80℃的條件下干燥7h，得干燥物，按質(zhì)量比1:10將干燥物加入混合銅鹽溶液中，攪拌混合40min后緩慢滴加15ml質(zhì)量分數(shù)45%水合肼溶液，控制滴加速度為2滴/min，滴加結(jié)束后攪拌混合2h，攪拌后離心分離得沉淀物；所述的混合銅鹽溶液是按質(zhì)量比1：1：1：50，將硫酸銅、氯化銅和硝酸銅加入去離子水中，攪拌混合至固體溶解；將上述沉淀物放入烘箱中，在70℃溫度下干燥10h，將干燥后的沉淀物置于管式氣氛爐中，在氫氣氣氛保護下以4℃/min升溫速率升溫至400℃，保溫4h后冷卻室溫，得負載銅多孔木漿纖維；按質(zhì)量比1:3將上述負載銅多孔木漿纖維和石墨混合，混合后加入粉碎機中粉碎，過220目篩，得混合粉末，將混合粉末置于模具中，先在20mpa壓力下壓制10min，隨后升高壓力至50mpa，保壓壓制15min后脫模，即可得到改性纖維增強接地材料。
在水平接地溝的底端鉆入垂直接地孔，深度為25cm，向垂直接地孔中加入本發(fā)明制備得到的改性纖維增強接地材料，下層回填段采用細粘土降阻劑進行回填，上層回填段采用土壤回填，將接地材料頂端與端頭連接構(gòu)成組合式接地網(wǎng)，經(jīng)監(jiān)測，本發(fā)明制得的改性纖維增強接地材的電阻率為1.2×10-2ω·m，密度為2.03g/cm3，抗壓強度為12mpa，使用7年后，腐蝕率為2.0%。