一种受电弓碳滑板材料的制备方法

摘要

本发明涉及碳材料领域，具体讲，涉及一种受电弓碳滑板材料的制备方法。所述制备方法包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍和二次焙烧；混捏中骨料为粒径30～45nm电解石墨烯、粒径为40～55nm半补强炭黑和针状石油焦；粘结剂为中温沥青，浸渍剂为浸渍沥青；其中电解石墨烯粒径优选为35～45nm，更优选为36～42nm，最优选为40nm；半补强炭黑的粒径优选为50～65nm，更优选为55～62nm，最优选为60nm。本发明制备的碳滑条材料的理化性能指标可媲美其他碳质材料，可替代其他碳质材料用于生产受电弓碳滑条材料，以其原料来源广、价格低、制备工艺相对简单，技术难度低，生产成本低，产品性能高。

权利要求

1.一种受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍和二次焙烧；混捏中的骨料为粒径30～45nm的电解石墨烯、粒径为50～70nm半补强炭黑和针状石油焦；粘结剂为中温沥青，浸渍剂为浸渍沥青，混捏分为干混和湿混，所述干混是将骨料按配比放进混捏锅内，以40转/分搅拌40～45分钟，干混温度为120～135℃；所述湿混是将中温沥青先加热至190～205℃，保温并搅拌30～40分钟，然后降温至135～145℃，分两次加入到干混后的骨料中进行混捏的过程，第一次加入的中温沥青的重量为总中温沥青的70～80%，混捏时间为15～25分钟，第二次加入的中温沥青的重量为总中温沥青的20～30%，混捏时间为15～25分钟。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的电解石墨烯粒径为35～45nm。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的电解石墨烯粒径为36～42nm。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的电解石墨烯粒径为40nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的半补强炭黑的粒径为55nm。

6.根据权利要求1所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述骨料中电解石墨烯的重量比为65～75%、半补强炭黑的重量比为15～20%、针状石油焦的重量比为10～

15%。

7.根据权利要求1所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述骨料和粘结剂的重量比为70～75：25～30。

8.根据权利要求7所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述骨料和粘结剂的重量比为70：30。

9.根据权利要求1所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述成型为挤压成型，成型后的生坯制品的体积密度达到1.76～1.77g/cm3。

10.根据权利要求1所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述一次焙烧的条件为是：在升温区150～400℃时每小时升温1.1～1.5℃，在400～600℃时每小时升温

0.7～0.9℃，在600～900℃时每小时升温1.1～1.5℃；在900～1250℃时每小时升温2.3～3℃；产品体积密度1.66～1.67g/cm3。

11.根据权利要求1所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述浸渍是将浸渍沥青加热到210～300℃，保温1～2小时，再将浸渍沥青回温到180～200℃，浸渍时浸渍品的预热温度为360～380℃，进行抽真空打压浸渍；增重率为13%～15%。

12.根据权利要求11所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述浸渍是将浸渍沥青加热到210～250℃。

13.根据权利要求1所述的受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述二次焙烧的时间为300～320h，二次焙烧的最高温度为750～800℃，产品体积密度1.77～1.78g/cm3。

说明书

一种受电弓碳滑板材料的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及碳材料领域，具体讲，涉及一种受电弓碳滑板材料的制备方法。

背景技术

[0002] 安全是铁路运输生产永恒的主题。机车是铁路运输生产中最重要的动力设备。为运用提供质量良好、数量充足的机车，以良好的设备质量保障运输任务的顺利完成和运输生产安全，是机务检修工作的主要任务。

[0003] 电力机车受电弓碳滑板是高铁、动车和客货电力机车提供动力的一个“咽喉”部件，其主要功能为：电力机车通过车头上受电弓的最上部，直接与接触网导线接触，并在自然环境中工作。由于在运行中与接触网导线不断产生摩擦和冲击，所以这一部件是一种经常更换的消耗性部件。

[0004] 作为受电弓碳滑板的关键组成部份碳滑条的选用必须对其综合性能有严格的要求指标：合适的电阻率和接触电阻、足够的机械强度、良好的减磨性及自润滑性、良好的耐热、耐电弧性和一定的耐磨性，如今中国主流碳滑条材料有纯碳、冶金粉末和浸金属碳滑条。

[0005] 如果碳滑条的体积密度不大、纯度不高、电阻率过大、机械强度不理想，可能直接导致受电弓碳滑板的一系列指标，并可能因此造成机车安全事故。所以要使受电弓碳滑板要求达标，必须从关键部位着手，利用电解石墨烯作为主要原材料生产新型碳滑条，其理化指标可完全满足受电弓碳滑板的高标准所要求性能。

[0006] 专利申请201110004880.6公开了一种以镀铜碳纳米管增强受电弓滑板材料及其制备方法。该材料含有Cu、CNTs、Ti3SiC2和TiB2原料，四种原料的体积比为V(Cu)：V(CNTs)：V(Ti3SiC2)：V(TiB2)＝(65～90)：(1～20)：(2～30)：(1～20)。该方法是：将四种原料与丙三醇混匀和烘烤后装入钢质模具，先冷压再置于氢气保护气氛的高温炉中，升温至700～900℃，保温5～30分钟，之后取出样品再冷压，然后在800～900℃下进行二次烧结，保温30～60min。

[0007] 专利申请201310445254.X公开了一种碳纤维增强铜基受电弓滑板材料的制造方法，材料由铜、石墨、碳纤维组成，采用机械合金化方式将石墨与电解铜粉制成具有纳米结构的复合粉末作为基体材料，再将碳纤维表面进行合金化处理，使其表面覆盖30～40μm厚的铜镀层，将镀铜后的碳纤维切成段，然后再与基体烧结在一起。

[0008] 现有技术中将石油焦、沥青焦、炭黑、硫磺、氮化硼、碳纤维、天然石墨、氯化钙粉等末置于搅拌机中进行搅拌处理，制成混合干粉在混合干粉中加入熔化的改制沥青进行混捏处理，制成混捏物料；利用所述混捏物料制成碳滑条初坯；将碳滑条初坯冷却至室温后，进行焙烧处理，制成烧结碳滑条初坯；将烧结碳滑条初坯依次进行浸渍、干燥处理，即得。现有的受电弓碳滑条及其制造方法，生产的纯碳碳条体积密度介于最大只有1.70g/cm3；电阻率≤60μΩ.m；抗折强度≥30Mpa；抗压强度≥45Mpa；肖氏硬度介于75～78HS，而它的体积密度、电阻率等直接影响受电弓关键性能要求。现有技术的受电弓碳滑板中加入了硫磺、氮化硼、氯化钙粉等化学制剂，严格意义上讲不属于纯碳质材料；受电弓碳滑板的体积密度、强械强度和可靠性等项指标不太理想。未达到要求的理化指标，不能满足相应的使用寿命；原料的多元化高端化，如碳纤维、天然石墨等材料必然使其制造成本增加。

[0009] 针对现有技术的缺陷，特提出本发明。

发明内容

[0010] 本发明的首要发明目的在于提出了一种受电弓碳滑板材料的制备方法。

[0011] 为了实现本发明的目的，采用的技术方案为：

[0012] 一种受电弓碳滑板材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍和二次焙烧；混捏中的骨料为粒径30～45nm的电解石墨烯、粒径为50～70nm半补强炭黑和针状石油焦；粘结剂为中温沥青，浸渍剂为浸渍沥青；其中，电解石墨烯粒径优选为35～45nm，更优选为36～42nm，最优选为40nm；半补强炭黑的粒径优选为40～
55nm，更优选为45～55nm，最优选为55nm。

[0013] 本发明的第一优选技术方案为：骨料中电解石墨烯的重量比为65～75％、半补强炭黑的重量比为15～20％、针状石油焦的重量比为10～15％。

[0014] 本发明的第二优选技术方案为：针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0015]

[0016] 优选为：按重量百分含量计，所述针状石油焦的粒径范围与含量为：

[0017]

[0018] 本发明的第三优选技术方案为：电解石墨烯的纯度99.9％～99.99％；半补强炭黑的电阻率0.5～0.8μΩ·m、PH值7.5～9；针状石油焦的真密度2.10g/cm3、灰份＜0.3％、挥发份＜0.5％；粘结剂为中温沥青，所述中温沥青软化点83～86℃、结焦值≥49％；浸渍沥青的喹啉不融物≤0.2％、软化点83～86℃、结焦值≥48％。

[0019] 本发明的第四优选技术方案为：骨料和粘结剂的重量比为70～75：25～30，优选为70：30。

[0020] 本发明的第五优选技术方案为：混捏分为干混和湿混，所述干混是将骨料按配比放进混捏锅内，以40转/分搅拌40～45分钟，干混温度为120～135℃；所述湿混是将中混沥青先加热至190～205℃，优选200℃；保温并搅拌30～40分钟，然后降温至135～145℃，分两次加入到干混后的骨料中进行混捏的过程，第一次加入的中温沥青的重量为总中温沥青的70～80％，混捏时间为15～25分钟，第二次加入的中温沥青的重量为总中温沥青的20～
30％，混捏时间为15～25分钟。

[0021] 本发明的第六优选技术方案为：成型为挤压成型，成型后的生坯制品的体积密度达到1.76～1.77g/cm3。

[0022] 本发明的第七优选技术方案为：一次焙烧的条件为是：在升温区150～400℃时每小时升温1.1～1.5℃，在400～600℃时每小时升温0.7～0.9℃，在600～900℃时每小时升温1.1～1.5℃；在900～1250℃时每小时升温2.3～3℃；产品体积密度1.66～1.67g/cm3。

[0023] 本发明的第八优选技术方案为：浸渍是将浸渍沥青加热到210～300℃，优选加热到210～250℃，保温1～2小时，再将浸渍沥青回温到180～200℃，浸渍时浸渍品的预热温度为360～380℃，进行抽真空打压浸渍；增重率13～15％。

[0024] 本发明的第九优选技术方案为：二次焙烧的时间为300～320h，二次焙烧的最高温度为750～800℃，产品体积密度1.77～1.78g/cm3。

[0025] 下面对本发明的技术方案做进一步的解释和说明：

[0026] 本发明提出了一种采用纯碳材料制备受电弓碳滑板材料的方法，本发明的碳滑板材料具有体积密度较大、电阻小、强械强度高、可靠高的特点。利用电解石墨烯生产受电弓碳滑条材料是一种新型炭素产品，具有非常好的理化性能指标，虽然等静压石墨制品性能够满足受电弓碳滑条生产工艺要求，但是其售价非常昂贵，且国内的高性能产品尚处于发展阶段，而普通炭素碳材料不能完全满足碳滑条理化指标。本发明通过对原料、配方、以及制备工艺进行了详实探索，研究制备出了一种利用电解石墨烯生产受电弓碳滑条材料，其体积密度≤1.80g/cm3，电阻率为≤40μΩ·m，抗压强度为≥40Mpa，抗折强度为≥30Mpa，肖氏硬度为≥60HS。本发明炭素新型碳质材料在受电弓碳滑条生产材料方面完全可以替代其他炭素碳质材料。

[0027] 经过多次实验、研究分析和产品试生产，在原料选择方面，最终确定以电解石墨烯、半补强炭黑、针状石油焦为骨料，中温沥青为粘结剂，浸渍剂为浸渍沥青。电解石墨烯的纯度99.9％～99.99％、粒径40nm；半补强炭黑的粒径为60nm、电阻率小于0.5μΩ·m；针状石油焦的真密度2.10g/cm3、灰份＜0.3％；中温沥青软化点83～86℃、结焦值≥49％；并且浸渍沥青满足：喹啉不融物≤0.2％、软化点83～86℃时，有利于得到体积密度较高的焙烧品，有利于提高成品率，最终使其理化指标满足受电弓碳滑条的需要。

[0028] 碳滑条材料的制备工艺中，配方对材料的性能参数影响较大，特别是对体积密度、电阻率、气孔率、机械度的影响。一般来说，采用较细颗粒配方挤压成型提到产品的体积密度大、气孔率较小、抗折抗压强度高，本发明在配料时，采用超细结构的电解石墨烯和半补强炭黑，再将针状石油焦进行破碎、磨粉、筛分，使其达到小颗粒配方，骨料的最大粒径小于0.5mm。在此粒径范围内，颗粒粒径的分布直接影响颗粒的堆积方式，颗粒堆积越紧密，碳滑条材料的体积密度越大、机械强度越高，另外，在此粒径范围内，如保持粒度不变，平均粒度增加一位以上，热膨胀率下降约5％。本发明经反复研究和实验，最终使用如下骨料配方，[0029] 电解石墨烯的粒径40nm占重量比为65～75％；半补强炭黑的粒径为60nm占重量比为15～20％；针状石油焦占重量比为10～15％，经过破碎、磨粉、筛分的针状石油焦具体粒径配比为：

[0030] 0.5mm<粒径≤0.330mm占针状石油焦重量的5％；

[0031] 0.330mm<粒径≤0.10mm占针状石油焦重量的15％；

[0032] 0.010mm<粒径≤0.070mm占针状石油焦重量的30％；

[0033] 0<粒径<0.070mm占针状石油焦重量的40％；

[0034] 经过这样配料，这时，不同粒径的骨料颗粒堆积较为紧密，碳滑条材料的体积密度、气孔率、抗折抗压强度和热膨胀系数可达到一个非常好的平衡值，所制备出的碳滑条材料体积密度大、气孔率小、抗折抗压能力强、热膨胀系数小。

[0035] 本发明采用的是挤压成型方式，因此对粘结剂中温沥青的用量有严格配比要求，粘结剂的用量和骨料的表面积有直接关系，骨料的粒径小，表面积越大，粘结剂用量则越多，但粘结剂用量过多，成型时不易挤实，因而产品的体积密度较小，且成型后产品容易变形。本发明粘结剂与骨料配比为70：30，骨料和粘结剂在混捏后，得到的糊料基本上不呈团块，或有少许团块，成型后得到体积密度较高的成型品。

[0036] 本发明在湿混的过程中，将粘结剂分两次加入到干混后的骨料中进行混捏，第一次加入占总粘结剂质量的70～80％的粘结剂与骨料粘结，由于加入的量少，混合物的黏性比较低，在同等条件的搅拌力作用下，可在短时间内混捏均匀，第一次湿混后，使原料颗粒粒径比较均匀的变大，使其比表面积变小，再将剩余的粘结剂加入，可在短时间内将骨料和粘结剂均匀混合。分两次加入粘结剂中温沥青，既可以减少湿混的时间，降低能耗，又可以使糊料混捏均匀，得到塑性很好的糊料，有利于提高成型后生坯的成品率和物理性能。

[0037] 焙烧的目的是将粘结剂沥青炭化，在骨料颗粒间形成焦炭网格，将不同粒度的骨料牢固地粘结成一个整体。小颗粒配方在制备碳材料时，在后续热处理过程中出现裂纹的机率会大，成品率可能偏低，本发明通过优化及改进焙烧时的升温曲线、加热持续时间等因素，提高了粘结剂的结焦率，克服了小颗粒带来的出现裂纹、成品率低的问题，以保证产品综合指标的成品率。

[0038] 本发明一次焙烧过程是在隔绝空气的条件下进行的，最高温度达到900～1250℃，在升温区150～400℃时每小时升温1.1～1.5℃，焙烧品中的轻质挥发份以较慢的速度挥发排出，焙烧品内部的所受到的压强较小、较为平衡，避免了升温过程中裂纹产生，并且轻质组分有充分的时间排出制品；在400～600℃时焙烧品中缩聚反应增强，焦炭开始形成，每小时升温0.7～0.9℃，有利于提高粘结剂的结焦率，半焦化转变为焦化；在600～900℃时，缩聚反应继续发生，制品进一步焦化，每小时升温1.1～1.5℃；以较慢的升温速率进行升温，有利于提高焙烧品的体积密度和强度，并避免缩聚反应的过程中焙烧品在收缩时产生裂纹；在900～1250℃时，每小时升温2.3～3℃，以较快升温速率进行升温，焙烧品的组织结构进一步致密化。

[0039] 浸渍沥青的特性对浸渍效果有重要的影响，主要表现在沥青粘度、喹啉不溶物含量、结焦值上。结焦值越高，焙烧后产品的体积密度和机械强度越大，而结焦值随软化点上升而增加，因此采用软化点较高的煤沥青作为粘结剂，有利于提高碳滑条材料的体积密度和机械强度，但浸渍沥青软化点越高，相对粘度就越大，难于渗透到浸渍品的孔隙中去青粘度既受本身性质影响，又与加热温度高低成反比。为提高浸渍效果，本发明一是选用软化点为83～86℃、结焦值为≥48％的沥青，二是对浸渍沥青进行加热，以降低浸渍沥青的粘度。一般来说，在超过200℃后，沥青中的轻质组分开始挥发，200～400℃是浸渍沥青中的轻质组分的挥发阶段，并且随着温度的升高，浸渍沥青中挥发的轻质组分的分子量逐渐增大，挥发的气体进入浸渍品的气气内，妨碍了沥青的渗透，所以现有技术中，将浸渍沥青加热到
160～180℃后开始浸渍，浸渍沥青加热的温度不会超过200℃，但是，由于需浸渍的碳质品的预热温度一般都在300～400℃之间，所以在浸渍的过程中，仍然有轻质组分从浸渍的碳质品内的浸渍沥青中挥发出来，不仅妨碍了浸渍沥青的渗透，还在浸渍品中形成了许多气体的小孔，本发明在浸渍之前，先将浸渍沥青加热到210～300℃，优选加热到210～250℃，使得浸渍沥青中的部分轻质组分挥发出去，特别是使部分易挥发的小分子挥发出去，之后再侃浸渍沥青降温到180～200℃再进行浸渍，这时，浸渍沥青仍具有比较低的粘度，比较容易渗透进浸渍品中，本发明浸渍时浸渍品的预热温度360～380℃，在浸渍时，由于浸渍沥青中部分轻质组分已经挥发出去，不仅提高了浸渍沥青的结焦值，还加快了浸渍沥青的渗透，并且减少了浸油品内的气孔率，浸渍的交果好，有利于提高碳滑条的理化指标。在浸渍时，先对面浸渍的碳质品先抽真空，抽真空的目的是排出需浸渍的碳质品开品孔隙内的气体，以利于浸渍沥青的渗透，加入浸渍沥青后，在压力的作用下，浸清沥青比较容易渗透到需浸渍的碳质品的孔隙中去，从而保证增重率；煤沥青中的喹啉不溶物是一种微小的颗粒，浸渍时喹啉不溶物在多孔材料表面形一层薄膜，阻碍浸渍剂对多孔材料的渗透，因此，本发明选用喹啉不溶物≤0.2％的浸渍沥青。

[0040] 本发明通过对浸渍品进行300～320h，750℃的二次焙烧，继续对浸渍品中的沥青进行烧焦，以提高碳滑条材料的体积密度和机械强度。

[0041] 本发明以粒径40nm的电解石墨烯、粒径60nm的半补强炭黑和配比后的针状石油焦为骨料，软化点83～86℃、结焦值≥49％中温沥青为粘结剂，采用超细磨粉、小颗粒配方通过优化及改进制备工艺，特是通过优化及改进焙烧时的升温曲线、加热持续时间，以及对浸渍沥青的加热、回温处理，制备的碳滑条材料的理化性能指标可媲美其他碳质材料，可替代其他碳质材料，用于生产受电弓碳滑条材料，以其原料来源广、价格低、制备工艺相对简单，技术难度低，生产成本低，产品性能高，质量上层，其售价比其他同类碳质材料低，在商业上获得了极大的成功。

[0042] 本发明中电解石墨烯的制备方法为：

[0043] 1、原料：以煅后石油焦和沥青焦为干料，改性沥青为黏结剂；煅后石油焦占干料的质量百分含量为85～90％，沥青焦占干料的质量百分含量为10～15％；干料和黏结剂的质量百分比为75:25～80:20；沥青焦的粒度小于0.075mm；

[0044] 2、对干料破碎、筛分：经破碎、筛分后得到的煅后石油焦的粒度小于1mm，其中粒度为1.0～0.5mm的煅后石油焦的质量百分含量为总煅后石油焦的20～25％、粒度为0.5～0.075mm的煅后石油焦的质量百分含量为总煅后石油焦的30～35％，粒度小于0.075mm的煅后石油焦的质量百分含量为总煅后石油焦的40～50％；

[0045] 配料、干混：按配方称取筛分后的煅后石油焦和沥青焦作为干料，投入混捏锅进行干混，干料的温度为120～130℃，干混时间为35～45分钟；

[0046] 湿混：所述的湿混是将改性沥青与干混后得到的干料在温度为130℃～140℃的条件下一起进行混捏，得到糊料，其中改性沥青分两次加入到干料中进行混捏；时间为20～35分钟；第一次加入量为总的改性沥青质量的45％～60％，第二次加入量为总的改性沥青质量的40％～55％；

[0047] 成型：将得到的糊料在振动成型机作用下形成体积密度优选大于1.72g/cm3的生坯；

[0048] 一次焙烧：最高温度达到1050℃～1100℃；

[0049] 浸渍：浸渍压力为1.80MPa～1.95MP，保证浸渍后炭块的增重率为15％以上；

[0050] 二次焙烧：焙烧时间为144h～168h，最高温度为800℃～850℃；

[0051] 石墨化：石墨化的送电时间为120～130h，石墨化的最高温度为2850～3000℃；

[0052] 机械加工：按要求将石墨化后的制品加工成为一侧带有端头的长方体，端头用来接电。用于制备电解石墨稀的石墨阳极是一种连续消耗性材料。

[0053] 电解槽电解：将长方体石墨板放入电解槽中，在一侧端头上接上电线，用220VA电经过48小时对其进行电解。其主要原理为脉冲式电极法用高纯石墨材料做阳极，惰性电极做阴极，阳极石墨电极在交流脉冲电流的作用下获得能量，当石墨电极上的部分碳原子获得的能量达到足以克服石墨碳原子间相互作用力时，激离到电解液中，形成石墨稀溶胶。

[0054] 烘干：将石墨稀溶胶放置在烘箱中以300-500℃温度进行烘干。

[0055] 干燥：将烘干后的石墨稀溶胶进行干燥，而得到电解石墨稀。

[0056] 本发明的具体实施方式仅限于进一步解释和说明本发明，并不对本发明的内容构成限制。

具体实施方式

[0057] 实施例1

[0058] 一种受电弓碳滑板材料的制备方法，包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧和机械加工；

[0059] 原材料配比为：电解石墨烯重量比为65％、半补强炭黑20％、针状石油焦15％；骨料和粘结剂中温沥青的重量比为70：30；

[0060] 其中，电解石墨烯的纯度99.99％、粒径42nm；

[0061] 炭黑的粒径为55nm、电阻率0.6μΩ·m、pH值7.5～9；

[0062] 针状石油焦的真密度2.10g/cm3、灰份＜0.3％、挥发份＜0.5％；

[0063] 粘结剂为中温沥青，所述中温沥青软化点83～86℃、结焦值≥49％；

[0064] 浸渍沥青的喹啉不融物≤0.2％、软化点83～86℃、结焦值≥48％。

[0065] 按重量百分含量计，针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0066]

[0067] 工艺流程为：

[0068] 混捏分为干混和湿混，所述干混是将骨料按配比放进混捏锅内，以40转/分搅拌45分钟的过程，干混温度为125℃；所述湿混是将中混沥青先加热至200℃，保温并搅拌40分钟，然后降温至135℃，分两次加入到干混后的骨料中进行混捏的过程，第一次加入的中温沥青的重量为总的中温沥青的75％，混捏时间为20分钟，第二次加入的中温沥青的重量为总的中温沥青的20％，混捏时间为15分钟；

[0069] 成型为挤压成型，成型后的生坯制品的体积密度达到1.76～1.77g/cm3；

[0070] 一次焙烧是将成型后的生坯制品放入焙烧炉中，在隔绝空气的条件下，进行热处理的过程。热处理的条件为：最高温度达到900℃，在升温区150～400℃时每小时升温1.2℃，在400～600℃时每小时升温0.8℃，在600～900℃时每小时升温1.2℃；在900～1250℃时每小时升温2.5℃；整个升温过程用温度报警仪进行控制，保证温度报警仪的差范围在5℃以内，确保产品体积密度1.66～1.67g/cm3，产品内外结构要求没有裂纹；

[0071] 浸渍是将浸渍沥青先加热到220℃，保温2小时，再将浸渍沥青回温到190℃，浸渍时浸渍品的预热温度为370℃，进行抽真空打压浸渍；增重率13-15％；

[0072] 二次焙烧的时间为300h，二次焙烧的最高温度达800℃，确保产品体积密度1.77～3
1.78g/cm，产品内外结构要求没有裂纹；

[0073] 机械加工是指将二次焙烧制品利用各种锯床加工成为碳滑条国家标准的要求尺寸，也可采用现有技术的方法进行加工。

[0074] 制备得到的受电功碳滑板的参数为：体积密度≤1.80g/cm3，电阻率为≤40μΩ·m，抗压强度为≥40Mpa，抗折强度为≥30Mpa，肖氏硬度为≥60HS。

[0075] 其中，电解石墨烯的制备方法为：

[0076] 1、原料：以煅后石油焦和沥青焦为干料，改性沥青为黏结剂；煅后石油焦占干料的质量百分含量为90％，沥青焦占干料的质量百分含量为10％；干料和黏结剂的质量百分比为80:20；沥青焦的粒度小于0.075mm；

[0077] 2、对干料破碎、筛分：经破碎、筛分后得到的煅后石油焦的粒度小于1mm，其中粒度为1.0～0.5mm的煅后石油焦的质量百分含量为总煅后石油焦的25％、粒度为0.5～0.075mm的煅后石油焦的质量百分含量为总煅后石油焦的35％，粒度小于0.075mm的煅后石油焦的质量百分含量为总煅后石油焦的40％；

[0078] 配料、干混：按配方称取筛分后的煅后石油焦和沥青焦作为干料，投入混捏锅进行干混，干料的温度为120℃，干混时间为40分钟；

[0079] 湿混：将改性沥青与干混后得到的干料在温度为140℃的条件下一起进行混捏，得到糊料，其中改性沥青分两次加入到干料中进行混捏，时间为30分钟；第一次加入量为总的改性沥青质量的60％，第二次加入量为总的改性沥青质量的40％；

[0080] 成型：将得到的糊料在振动成型机作用下形成体积密度大于1.72g/cm3的生坯；

[0081] 一次焙烧：一次焙烧的最高温度达到1100℃；

[0082] 浸渍：浸渍压力为1.95MPa，保证浸渍后炭块的增重率为15％以上；

[0083] 二次焙烧：二次焙烧的焙烧时间为168h，最高温度为850℃；

[0084] 石墨化：石墨化的送电时间为130h，石墨化的最高温度为3000℃；

[0085] 机械加工：按要求将石墨化后的制品加工成为一侧带有端头的长方体，端头用来接电。用于制备电解石墨稀的石墨阳极是一种连续消耗性材料。

[0086] 电解槽电解：将长方体石墨板放入电解槽中，在一侧端头上接上电线，用220VA电经过48小时对其进行电解。其主要原理为脉冲式电极法用高纯石墨材料做阳极，惰性电极做阴极，阳极石墨电极在交流脉冲电流的作用下获得能量，当石墨电极上的部分碳原子获得的能量达到足以克服石墨碳原子间相互作用力时，激离到电解液中，形成石墨稀溶胶。

[0087] 烘干：将石墨稀溶胶放置在烘箱中以400℃温度进行烘干。

[0088] 干燥：将烘干后的石墨稀溶胶进行干燥，而得到电解石墨稀。

[0089] 实施例2

[0090] 一种受电弓碳滑板材料的制备方法，包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧和机械加工；

[0091] 电解石墨烯重量比为75％、半补强炭黑15％、针状石油焦10％；骨料和粘结剂中温沥青的重量比为75：25；

[0092] 原材料指标及配比：

[0093] 电解石墨烯的纯度99.99％、粒径40nm；

[0094] 炭黑的粒径为60nm、电阻率0.7μΩ·m、pH值7.5～9；

[0095] 针状石油焦的真密度2.10g/cm3、灰份＜0.3％、挥发份＜0.5％；

[0096] 粘结剂为中温沥青，所述中温沥青软化点83～86℃、结焦值≥49％；

[0097] 浸渍沥青的喹啉不融物≤0.2％、软化点83～86℃、结焦值≥48％。

[0098] 按重量百分含量计，所述针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0099]

[0100] 按重量百分含量计，所述针状石油焦的粒径范围与含量为：

[0101]

[0102] 工艺流程：

[0103] 混捏分为干混和湿混，所述干混是将骨料按配比放进混捏锅内，以40转/分搅拌45分钟的过程，干混温度为135℃；所述湿混是将中混沥青先加热至200℃，保温并搅拌40分钟，然后降温至145℃，分两次加入到干混后的骨料中进行混捏的过程，第一次加入的中温沥青的重量为总的中温沥青的80％，混捏时间为25分钟，第二次加入的中温沥青的重量为总的中温沥青的20％，混捏时间为20分钟；

[0104] 成型为挤压成型，成型后的生坯制品的体积密度达到1.76～1.77g/cm3；

[0105] 一次焙烧是将成型后的生坯制品放入焙烧炉中，在隔绝空气的条件下，进行热处理的过程。所述热处理过程为：最高温度达到900～1250℃，在升温区150～400℃时每小时升温1.5℃，在400～600℃时每小时升温0.9℃，在600～900℃时每小时升温1.5℃；在900～1250℃时每小时升温3℃；整个升温过程用温度报警仪进行控制，保证温度报警仪的差范围在5℃以内，确保产品体积密度1.67g/cm3，产品内外结构要求没有裂纹；

[0106] 浸渍是将浸渍沥青加热到250℃，保温2小时，再将浸渍沥青回温到200℃，浸渍时浸渍品的预热温度为380℃，进行抽真空打压浸渍；增重率15％；

[0107] 二次焙烧的时间为320h，二次焙烧的最高温度达822℃，确保产品体积密度1.78g/cm3，产品内外结构要求没有裂纹；

[0108] 机械加工是指将二次焙烧制品利用各种锯床加工成为碳滑条国家标准的要求尺寸；

[0109] 制备得到的受电功碳滑板的参数为：体积密度≤1.80g/cm3，电阻率为≤40μΩ·m，抗压强度为≥40Mpa，抗折强度为≥30Mpa，肖氏硬度为≥60HS。

[0110] 其中，电解石墨烯的制备方法同实施例1。

[0111] 本发明的碳滑条也可以采用现有技术的制造方法进行加工。

[0112] 实施例3

[0113] 一种受电弓碳滑板材料的制备方法，包括混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧和机械加工；

[0114] 电解石墨烯重量比为65％、半补强炭黑20％、针状石油焦15％；骨料和粘结剂中温沥青的重量比为72：253；

[0115] 原材料指标及配比：

[0116] 电解石墨烯的纯度99.9％～99.99％、粒径40nm；

[0117] 炭黑的粒径为60nm、电阻率0.7μΩ·m、pH值7.5～9；

[0118] 针状石油焦的真密度2.10g/cm3、灰份＜0.3％、挥发份＜0.5％；

[0119] 粘结剂为中温沥青，所述中温沥青软化点83-86℃、结焦值≥49％；

[0120] 浸渍沥青的喹啉不融物≤0.2％、软化点83-86℃、结焦值≥48％。

[0121] 按重量百分含量计，所述针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0122]

[0123] 工艺流程：

[0124] 混捏分为干混和湿混，所述干混是将骨料按配比放进混捏锅内，以40转/分搅拌45分钟的过程，干混温度为120℃；所述湿混是将中混沥青先加热至200℃，保温并搅拌300分钟，然后降温至135℃，分两次加入到干混后的骨料中进行混捏的过程，第一次加入的中温沥青的重量为总的中温沥青的70％，混捏时间为15分钟，第二次加入的中温沥青的重量为总的中温沥青的30％，混捏时间为25分钟；

[0125] 成型为挤压成型，成型后的生坯制品的体积密度达到1.76g/cm3；

[0126] 一次焙烧是将成型后的生坯制品放入焙烧炉中，在隔绝空气的条件下，进行热处理的过程。所述热处理过程为：最高温度达到900～1250℃，在升温区150～400℃时每小时升温1.1℃，在400～600℃时每小时升温0.7℃，在600～900℃时每小时升温1.1℃；在900～1250℃时每小时升温2.3℃；整个升温过程用温度报警仪进行控制，保证温度报警仪的差范围在5℃以内，确保产品体积密度1.66g/cm3，产品内外结构要求没有裂纹；

[0127] 浸渍是将浸渍沥青先加热到230℃，保温1小时，再将浸渍沥青回温到180℃，浸渍时浸渍品的预热温度为360℃，进行抽真空打压浸渍；增重率13-15％；

[0128] 二次焙烧的时间为300h，二次焙烧的最高温度达750℃，确保产品体积密度1.77g/cm3，产品内外结构要求没有裂纹；

[0129] 机械加工是指将二次焙烧制品利用各种锯床加工成为碳滑条国家标准的要求尺寸；也可以采用现有技术的制造方法进行加工。

[0130] 其中，电解石墨烯的制备方法同实施例1。

[0131] 制备得到的受电功碳滑板的参数为：体积密度≤1.80g/cm3，电阻率为≤40μΩ·m，抗压强度为≥40Mpa，抗折强度为≥30Mpa，肖氏硬度为≥60HS。

[0132] 尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。

[0133] 实验例1

[0134] 按照实施例1的方法制备，区别在于，

[0135] 对比例1：采用粒径为0.08mm的常规石墨碳粉、粒径为61nm半补强炭黑；

[0136] 对比例2：采用粒径为60nm常规石墨碳粉、粒径为80nm半补强炭黑；

[0137] 对比例3：采用粒径为90nm常规石墨碳粉、粒径为100nm半补强炭黑。

[0138]  对比例1 对比例2 对比例3

[0139]3 3 3
体积密度 1.66g/cm 1.67g/cm 1.68g/cm
电阻率 44μΩ·m 43μΩ·m 43μΩ·m
抗压强度 30Mpa 31Mpa 31Mpa
抗折强度 22Mpa 23Mpa 21Mpa
肖氏硬度 43HS 42HS 41HS

[0140] 实验例2

[0141] 按照实施例1的方法制备，区别在于：

[0142] 对比例4：骨料中电解石墨烯的重量比为50％、半补强炭黑的重量比为25％、针状石油焦的重量比为25％；

[0143] 对比例5：骨料中电解石墨烯的重量比为58％、半补强炭黑的重量比为22％、针状石油焦的重量比为20％；

[0144] 对比例6：骨料中电解石墨烯的重量比为60％、半补强炭黑的重量比为22％、针状石油焦的重量比为18％。

[0145]  对比例4 对比例5 对比例6
3 3 3
体积密度 1.72g/cm 1.73g/cm 1.72g/cm
电阻率 43μΩ·m 45μΩ·m 45μΩ·m
抗压强度 37Mpa 36Mpa 36Mpa
抗折强度 29Mpa 30Mpa 29Mpa
肖氏硬度 51HS 53HS 52HS

[0146] 实验例3

[0147] 按照实施例1的方法制备，区别在于：

[0148] 对比例7：针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0149]

[0150] 对比例8：针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0151]

[0152] 对比例9：针状石油焦的粒径范围和含量为：

[0153]

[0154]  对比例7 对比例8 对比例9
体积密度 1.74g/cm3 1.74g/cm3 1.73g/cm3
电阻率 47μΩ·m 45μΩ·m 45μΩ·m
抗压强度 34Mpa 35Mpa 35Mpa
抗折强度 25Mpa 25Mpa 26Mpa
肖氏硬度 50HS 51HS 49HS