[其他]高倍率膨脹的鱗片石墨的制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87106070
• 申請日: 1987-09-03
• 公開（公告）號: CN1006220B
• 公開（公告）日: 1989-12-27
• 發(fā)明（設計）人: 張增民;徐軍;童筱芳
• 申請（專利權）人: 清華大學;海華新技術開發(fā)中心
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 王兵;段明星

一種高倍率地膨化天然鱗片石墨的方法，屬于柔性石墨材料的制取領域，采用濃硫酸、硝酸、高錳酸鉀作為氧化劑，三氯化鐵為插入劑，并且第一步用氯化鐵，部分濃硫酸、硝酸浸泡石墨，第二步加入高錳酸鉀和少量的濃硫酸和硝酸繼續(xù)浸泡石墨經(jīng)水洗、干燥后進行高溫脹化，可獲得膨化倍數(shù)在７００～１４００倍的蠕蟲石墨，進一步可制得機械性能好的柔性石墨制品。

本發(fā)明屬于柔性石墨材料的制取領域。

柔性石墨材料由美國聯(lián)合碳化物公司在1968年首先研制成功（美國專利3404061），隨后西德、法國、日本亦相繼進行了開發(fā)。我國大約在1978年前后開始了研制工作。柔性石墨材料具有天然石墨耐腐蝕、耐高低溫、自潤滑等優(yōu)異性能，又具有柔性、壓縮性和回彈性。因此，做為密封材料很快在原子能、石油、化工、冶金、機械等行業(yè)得到推廣。

柔性石墨材料的制造方法一般是先將天然鱗片石墨（16～50目）經(jīng)硫酸、硝酸、鹽酸（H₂SO₄、HNO₃、HCl）及一些氧化劑處理得到酸化石墨，然后再水洗、干燥，最后將其置于800～1200℃高溫下瞬時加熱，即得到一種膨化了的絮狀石墨，又稱蠕蟲狀石墨，其膨脹倍數(shù)可達100～500倍。將這種蠕蟲石墨按照一定的程序壓制，即提到各種型式的柔性石墨密封材料。柔性石墨材料制造過程中酸化處理是十分重要的步驟，它直接影響石墨的膨脹倍數(shù)，而膨脹倍數(shù)高，是制得柔性石墨的一個重要的條件。

日本專利特公昭44-23966曾介紹了一種柔性石墨材料的制造方法。該方法是將石墨粉放入容重90%熱的濃硫酸（濃度為95～98%）的和熱的容重10%的硝酸（36波美濃度）所組成的氧化溶液中進行浸漬處理，經(jīng)大約30分鐘后，取出濕潤的石墨粒子用水沖洗并干燥，再于1000℃下加熱處理，使其在瞬間膨脹200～300倍。將此蠕蟲狀石墨經(jīng)過壓制即得柔性石墨板。該發(fā)明中提到可使用的氧化劑為硝酸、氯酸鉀、鉻酸、高錳酸鉀、鉻酸鉀、重鉻酸鉀、高氯酸或諸如硝酸和氯酸鉀、鉻酸和磷酸、硫酸和硝酸的飽和溶液，或者如三氟化醋酸之類的強有機酸和在有機酸中加入可溶性的強氧化劑等組成的混合物。為了進一步的增加碳層之間的距離，發(fā)明中還提到可加如氯化鐵（FeCl₃）、氯化鈉（NaCl）和溴化鉀（KBr）等一些金屬鹵化物，作為層間插入劑。用這種制造方法處理的石墨的膨脹倍數(shù)一般低于500倍。

過去的一些有關制造柔性石墨材料的發(fā)明中，雖然都曾提到要使用氧化劑，如H₂SO₄、HNO₃、KMnO₄（高錳酸鉀）或它們的混合物，也提到要使用金屬鹵化物，如FeCl₃作為層間插入物的添加劑。但從未見到有關H₂SO₄、HNO₃、KMnO₄和FeCl₃三種強氧化劑與插入的添加劑同時使用的配方及工藝，從理論和實踐上，這四種試劑是不能同時使用的，主要是KMnO₄和FeCl₃在酸溶液中將劇烈反應，甚至起火爆炸，結果失去對石墨的處理作用。

本發(fā)明的目的在于研究一種新的配方和工藝，使得酸化后石墨的膨化倍率顯著增加。這樣，不但可按常規(guī)利用16～50目的鱗片石墨提高膨化倍率進而提高柔性石墨材料的質量，而且還可以利用價格便宜，來源豐富的80目或更細的鱗片石墨來制造柔性石墨材料，使柔性石墨材料的成本降低。