導(dǎo)電水泥復(fù)合材料接地模塊的制備及性能研究.pdf

1、靜電防護(hù)在炸藥、武器彈藥生產(chǎn)和使用中尤為重要,在軍工生產(chǎn)領(lǐng)域的建筑設(shè)施內(nèi)主要采用導(dǎo)電橡膠作為防靜電的材料。軍用導(dǎo)電橡膠生產(chǎn)本高,同時導(dǎo)電橡膠只有在受到一定壓力時,導(dǎo)電顆粒相互接觸,才具有良好的導(dǎo)電性。軍工生產(chǎn)廠房的建筑多采用水泥材料,若能夠使水泥具有一定的導(dǎo)電性,鋪設(shè)在廠房地面、工作臺面及一些非承載墻體,既可有效提高靜電防護(hù)能力,又可大大降低建筑生產(chǎn)成本。制備接地效果明顯、耐久性好、無污染、經(jīng)濟(jì)、輕便的導(dǎo)電水泥材料已成為科研工作者們共同

2、關(guān)注的問題,針對這一問題,本論文通過理論研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合,研究了發(fā)泡石墨-水泥導(dǎo)電復(fù)合材料制備的原理、工藝和導(dǎo)電、發(fā)熱機(jī)理,通過大量試驗(yàn)研究了影響導(dǎo)電水泥電學(xué)性能和物理性能的因素,得出了制備發(fā)泡石墨-水泥導(dǎo)電復(fù)合材料的方法及摻料的最佳比。
　　由于石墨的加入會大大地降低水泥基體強(qiáng)度,因此,需要在加入石墨同時還需加入某種纖維進(jìn)行強(qiáng)度增強(qiáng)。本文選用物理力學(xué)性能較好的玄武巖纖維材料,在水泥砂漿中均勻地?fù)饺胄鋷r纖維材料來提

3、高復(fù)合水泥材料制品的抗拉強(qiáng)度抗裂強(qiáng)度和韌性。為了降低導(dǎo)電水泥的密度,本文選用了兩種途徑,一是在石墨-水泥中添加聚苯乙烯顆粒,二是采用物理發(fā)泡法和雙氧水化學(xué)發(fā)泡法對石墨-水泥漿料進(jìn)行發(fā)泡。因此,本文首先采用石墨作導(dǎo)電相,水泥作膠凝材料制備密實(shí)型石墨-水泥導(dǎo)電接地模塊,考察了不同石墨含量的添加對復(fù)合材料力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響;接著通過在石墨-水泥漿料中添加聚苯乙烯顆粒和玄武巖纖維來實(shí)現(xiàn)降低試件密度和增強(qiáng)試件強(qiáng)度,得到了聚苯乙烯顆粒和玄武巖

4、纖維的最佳添加粒徑和最佳添加量;然后采用物理發(fā)泡方法研究高性能、輕質(zhì)量導(dǎo)電水泥接地材料的制備工藝;最后采用聚乙烯醇、十二烷基磺酸鈉及聚乙烯吡咯烷酮作穩(wěn)泡劑進(jìn)行雙氧水化學(xué)發(fā)泡來制備輕質(zhì)量的導(dǎo)電水泥接地模塊,并對它們的電阻率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及干密度作了進(jìn)一步比較。主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1、研究了不同石墨含量的添加對水泥基復(fù)合材料電阻率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及干密度的影響。結(jié)果表明:
　　1)摻入石墨的導(dǎo)電水泥,導(dǎo)電性與石墨

5、摻量有關(guān),石墨摻量越大,導(dǎo)電性越好,但石墨摻量過大反而會嚴(yán)重影響材料的強(qiáng)度。為了保證導(dǎo)電水泥的強(qiáng)度,石墨摻量不能過大。
　　2)當(dāng)石墨摻量加大時,密實(shí)型石墨-水泥導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻率和干密度雖有顯著降低,但同時也導(dǎo)致材料抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度的降低。當(dāng)石墨含量為50％時制備的導(dǎo)電水泥接地材料具有較好的力學(xué)性能和電學(xué)性能。
　　2、固定石墨摻量為50％,考察聚苯乙烯顆粒和玄武巖纖維的添加對導(dǎo)電水泥力學(xué)性能和電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明

6、,當(dāng)石墨摻量為50％時,以摻入1~2 mm聚苯乙烯顆粒和2.5％玄武巖纖維的導(dǎo)電水泥的物理性能最佳。
　　3、采用物理發(fā)泡法制備的石墨-水泥導(dǎo)電接地試樣,硬化凝結(jié)時間較長,內(nèi)部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為:孔徑小、大小均勻、球形度高、強(qiáng)度高、泡孔間連通率低。
　　4、采用雙氧水化學(xué)發(fā)泡法制備的石墨-水泥導(dǎo)電接地復(fù)合材料的電阻率、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及干密度均隨摻入聚合物品種不同而差異較大。其中,在石墨摻量為50％的條件下,當(dāng)采用聚乙烯吡咯烷酮作