柔性石墨及膨胀石墨材料的开发如何?
柔性石墨和胀大石墨是重要的石墨深加工产物。从资料学的视点,胀大石墨与柔性石墨二者有很大区别,是两种资料。胀大石墨是松散的多孔结构资料,具有优秀的阻隔密封功能。跟着技能和新资料使用的开展,这两类新资料因为其不同的特性,各自的使用领域也明显不同。本文将评论这两种特性不同而又严密相关的资料,在化工领域及其它领域的使用现状及开展趋势。
自本世纪六十年代美国联碳公司发明柔性石墨制作技能以来,柔性石墨工业的开展已有近四十年的前史。柔隆石墨作为一种优秀的密封资料,已逐渐为工程界所熟悉,并且有人给它冠以“密封王”的头衔。柔性石墨由天然鳞片石墨加工而得。制备的关键技能,是将天然鳞片石墨制备成石墨层间化合物。工业操作上,常用浓硫酸作为层间插入物,所以它又称酸化石墨(可胀大石墨)。不过酸化石墨是在石墨与酸反响后,经水洗枯燥,大部分层间插入物已经逸出,所以它实际上是残余石墨层间化合物。绝大部分石墨层间化合物在快速加热时,层间插入物都会气化,然后形成高压,使石墨粒子沿颁轴方向胀大。很薄的酸化石墨鳞片胀大后象一条条蠕虫,长度可达1-2肠尘所以称蠕虫石墨或石墨蠕虫,亦即通常所说的胀大石墨。胀大石墨在压制或轧制时,蠕虫之间相互啮合,然后压轧成石墨卷材或板材,即为柔性石墨。因为插层剂硫酸在加热时绝大部分地区逸出,所以柔软性石墨除有1000笔笔惭左右的残硫外,化学成份与鳞片石墨根本相同为纯碳。
现在,国内可胀大石墨出产选用两种工艺:化学法和电化学法。两种工艺除氧化工序不同外,脱酸、水洗、脱水、枯燥等其它工序相同。选用化学法的绝大大都厂家产物的质量,都能到达GB10698-89《可胀大石墨》规范规定的目标,满足大宗柔性石墨板材出产用料要求和出口供货规范。但出产特殊要求的低挥发份(<10%)、低含硫量(<2%)的产物比较困难,出产工艺不过关。强化技能管理,仔细研究插层进程,把握工艺参数和产物功能的关系,出产质量安稳的可胀大石墨,是提高后续制品质量的关键。电化学法不必其它氧化剂,将天然鳞片石墨和辅佐阳极一起构成阳极室浸泡在浓硫酸电解液中,通直流或脉冲电流,氧化一定时间后取出,水洗枯燥后即为可胀大石墨。该法最大特点,可通过调节电参数和反响时间操控石墨反响程度和产物的功能目标,污染小,成本低,质量安稳,功能优异。处理插层工艺中的搅拌问题,提高功率,下降电耗,是该法急需处理的课题。以上两种工艺脱酸后,石墨层间化合物潮湿、吸附的硫酸质量比仍在1:1左右,插层剂消耗量大,洗涤用水量和污水排放量居高不下。且大都出产厂家没有处理废水处理问题,处于自然排放状况,环境污染严重,将限制行业的开展。