[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(shè)計(jì)）人: 張?jiān)雒?/a>;徐軍;童筱芳
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);海華新技術(shù)開發(fā)中心
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)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(lǐng)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(jìn)行高溫脹化，可獲得膨化倍數(shù)在７００～１４００倍的蠕蟲石墨，進(jìn)一步可制得機(jī)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(lǐng)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(jìn)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(jī)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(shí)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(dá)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(gè)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(jìn)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(qiáng)有機(jī)酸和在有機(jī)酸中加入可溶性的強(qiáng)氧化劑等組成的混合物。為了進(jìn)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(guān)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(guān)H₂SO₄、HNO₃、KMnO₄和FeCl₃三種強(qiáng)氧化劑與插入的添加劑同時(shí)使用的配方及工藝，從理論和實(shí)踐上，這四種試劑是不能同時(shí)使用的，主要是KMnO₄和FeCl₃在酸溶液中將劇烈反應(yīng)，甚至起火爆炸，結(jié)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(jìn)而提高柔性石墨材料的質(zhì)量，而且還可以利用價(jià)格便宜，來源豐富的80目或更細(xì)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。