柔性石墨總結(jié)

1、柔性石墨（又稱膨脹石墨）總結(jié) 從材料學(xué)的角度，膨脹石墨與柔性石墨二者有很大區(qū)別， 是兩種材料。 膨脹石墨是松散的多孔結(jié)構(gòu)材料， 具有優(yōu)良的隔絕 密封性能。 隨著技術(shù)和新材料應(yīng)用的發(fā)展， 這兩類新材料由于其 不同的特性，各自的應(yīng)用領(lǐng)域也顯著不同。柔性石墨又稱膨脹石墨， 它以鱗石墨為原料， 經(jīng)化工處理生 成層間化合物。在800-1000 C的高溫下，層間化合物變成氣體， 使鱗片石墨膨脹二百倍左右， 變得像棉花導(dǎo)熱等優(yōu)點， 克服了脆 性的缺點，因而顯示良好的密封性。特性：耐高溫、耐腐蝕、自潤滑等性能的同時，還具有柔軟 性、回彈性、可塑性、不滲透性、自粘性、低密度和各向異性等 特性。疏松多孔，富有彈性

2、。在高溫，高壓或輻射條件下工作， 不發(fā)生分解，變形或老化，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。生產(chǎn)工藝： 它是利用鱗片石墨能形成層間化合物的特性，將鱗片石墨經(jīng)特定的化學(xué)處理， 使之形成某種層間化合物， 再經(jīng)高 溫?zé)崽幚恚?使層間化合物分解， 同時，石墨延 C 軸方向迅速膨脹， 形成一種具有優(yōu)良柔性的物質(zhì)，即膨脹石墨（或柔性石墨） ，將 膨脹石墨添加或不加粘結(jié)劑壓制成的各種形體的材料即為柔性 石墨材料。制備方法1 ）化學(xué)法 化學(xué)法制備膨脹石墨成本較低，適用于大規(guī)模 生產(chǎn)。天然鱗片石墨用硫酸、 硝酸配制的酸化液與強氧化劑先作浸泡處理，然后經(jīng)過脫酸、水洗、干燥，成為可膨脹石墨，在9500C 左右的高溫下膨脹，獲得松裝密度

3、為 0.0040.015g/ml 的 膨脹石墨。 由于化學(xué)法工藝中插層劑一般為濃硫酸、 氧化劑一般 為濃硝酸、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、高氯酸、三氯醋酸、乙酸酐、 雙氧水及其它化合物， 化學(xué)法制得的膨脹石墨含硫量較高， 對環(huán) 境污染嚴(yán)重，而且在制造過程中要產(chǎn)生 SOX、NOX 氣體，對人 體危害較大，且產(chǎn)品中有硫殘留，在應(yīng)用中對于設(shè)備有腐蝕。同 時產(chǎn)品的高溫抗氧化性及強度也不高，限制了其境一步發(fā)展。2）電化學(xué)法 電化學(xué)法是基于可膨脹石墨在制備過程中存 在電子授受的機理， 與化學(xué)相比用電化學(xué)法制造可膨脹石墨， 氧 化劑用量大為減少， 且化學(xué)反應(yīng)插入物在層間分布均勻， 產(chǎn)品的 可膨脹性能穩(wěn)定且含硫量較低

4、，已成為新工藝探索的主要目標(biāo)。3）超聲氧化法 在制備可膨脹石墨的過程中，對陽極的電 解液進行超聲波振動， 振動時間與陽極氧化時間相同， 其中超聲 波電流小于500Ma.由于超聲波對電解液的振動有利于陰、陽極 的極化作用，使陽極氧化的速度加快，縮短了氧化時間，提高了 生產(chǎn)效率，節(jié)約了能源。4）氣象擴散法 將石墨和插層化合物分別置于一個真空密 封管的兩端， 在插層物兩端加熱， 利用兩端的溫差形成必要的反 應(yīng)壓差， 使插層物以小分子的狀態(tài)進入鱗片石墨層間， 從而制的 膨脹石墨。 此法生產(chǎn)的膨脹石墨的階層數(shù)可控制， 但生產(chǎn)成本較 高，受到一定的限制。5）熔鹽法 將幾種插入物與石墨混合加熱，形成石墨插層

5、， 進而制的膨脹石墨。對于熔鹽法，目前研究還很少。生產(chǎn)技術(shù)新突破：一是發(fā)明了制備層間化合物的方法， 主要有化學(xué)浸漬法和電 解法（也屬化學(xué)法，通常稱為電化學(xué)法） 。目前在我國使用較多 的是化學(xué)浸漬法， 由于作為侵入物質(zhì)和作為氧化劑的化學(xué)物質(zhì)的 不同，又有好多種不同的處理方法， 但作為侵入物質(zhì)的基本都是 濃硫酸和濃硝酸， 而作為氧化劑的一般都是硝酸鹽、 氯酸鹽等氧 化性混合物。 二是石墨的膨脹工藝明顯進步。 現(xiàn)今國內(nèi)使用的電 加熱和燃燒液化汽加熱兩種主要的連續(xù)膨脹爐成本低、產(chǎn)量大、 質(zhì)量穩(wěn)定， 基本能夠適合大批量生產(chǎn)。 三是柔性石墨的成型方法 逐步多樣化。 如板材成型由過去的模壓發(fā)展到了現(xiàn)在的連續(xù)

6、滾壓 （可生產(chǎn)無限長的板材）和模壓與滾壓相結(jié)合（適應(yīng)性強、能生 產(chǎn)多種規(guī)格的板材）的方法。石墨板材生產(chǎn)基本上團結(jié)滾壓法， 各種填料比較多的采用了模壓法，而各種墊片則大多采用纏繞 法。四是生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過不斷更新改造日趨先進。與石棉 墊片 相比，柔性石墨具有以下明顯的優(yōu)越性：無輻射無污染、耐高溫（增強復(fù)合墊片能耐1650C的高溫）、 適用范圍廣（包括放射性化工介質(zhì)） 、使用簡便快捷。應(yīng)用領(lǐng)域：石墨作為一種新型材料已在密封領(lǐng)域得到高度重 視與廣泛應(yīng)用， 經(jīng)過近十幾年的發(fā)展， 柔性石墨密封產(chǎn)品已被廣 泛應(yīng)用到發(fā)動機、機械、汽車、紡織、化工等各種行業(yè)，在密封領(lǐng)域逐漸占主導(dǎo)地位。國外現(xiàn)狀：20世紀(jì)60年代后

7、期，美國聯(lián)碳公司用膨脹石墨制成 密封材料，從而誕生了第二代密封材料。1971年美國洛克惠爾閥門工程設(shè)計中心為解決原子能閥門泄漏問題， 對美國九家公司 生產(chǎn)的 l6 種不同類型的密封填料在 64 個試驗點進行對比試驗， 結(jié)果表明，膨脹石墨密封效果最佳。從此，美、日、法、德等發(fā) 達國家進一步深入研究，促進了膨脹石墨密封材料的迅速發(fā)展， 成為世界上一種新型高效節(jié)能密封材料。目前，美、日、德、法 的柔性石墨產(chǎn)業(yè)居領(lǐng)先地位。日本生產(chǎn)核能級的超低硫 (S<500ppm)及高純(S<50ppm)產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)先。其中，高純?nèi)嵝?石墨只有日本能夠生產(chǎn)。全世界柔性石墨產(chǎn)量最大為 1.52.0 萬 噸以

8、上。國內(nèi)現(xiàn)狀：我國于 1978 年開始研制膨脹石墨及其制品，近幾年 發(fā)展速度也很快。 由于具有質(zhì)地柔軟， 壓縮性和回彈性強等特點， 因而作為密封材料在我國很快得到推廣和應(yīng)用，可以代替石棉、 橡膠、聚四氟乙烯、金屬等傳統(tǒng)密封材料，能較理想地解決設(shè)備 的跑冒滴漏問題，對于提高三大效益，尤其是環(huán)境效益，作用也 越來越大。衍生品：柔性石墨 復(fù)合材料即柔性石墨與其他材料復(fù)合，這樣既保持了石墨的性能、又 彌補了不足，兩全其美，擴大了使用范圍。目前國內(nèi)的柔性石墨 復(fù)合材料主要有三種： 一是柔性石墨與金屬的復(fù)合。 如在柔性石 墨層間加上一層鐵芯制成復(fù)合石墨板材， 就可增加抗拉強度； 在 石墨纏繞墊片邊緣包上一層金屬，如 不銹鋼 ，就可增大墊片的強 度和耐磨性，避免墊片變型。類似的還有金屬石墨汽墊、增強填 料環(huán)等等。二是柔性石墨與粘結(jié)劑的復(fù)合。石墨膨脹倍數(shù)不足 80 倍時，或者強度要求較高時，可將膨脹石墨與粘結(jié)劑進行復(fù) 合山東北墅石墨礦按照這一原理制成的復(fù)合石墨軸承內(nèi)襯、 SB 型石墨潤滑