可膨胀石墨

可膨胀石墨

2020-01-05 23:15:26   220

石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构。层平面上的碳原子以强有力的共价键结合,而层与层间以范德华力结合,结合非常弱,而且层间距离较大。因此,在适当的条件下,酸、碱金属、盐类等多种化学物质可插入石墨层间,并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物(Graphite Intercalation on Compounds,简称 GIC)。这种层间化合物在加热到适当温度时,可瞬间迅速分

在适当的条件下,酸、碱金属、盐类等多种化学物质可插入石墨层间,并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物(Graphite Intercalation on Compounds,简称 GIC)。这种层间化合物在加热到适当温度时,可瞬间迅速分解,产生大量气体,使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质,即膨胀石墨。这种未膨胀的石墨层间化合物就是可膨胀石墨。

应用

1、密封材料 将原料高碳石墨与浓硫酸、 浓硝酸混合进行酸化处理、 行热处理后再压制成型, 制备的柔性石墨是一种高性能密封材料,是一种原位生长的纳米材料。与石棉橡胶等传统密封材料相比,具有良好的可压缩性、 回弹性、 自粘结性、低密度等优异性能, 且能在高温、 高腐等苛刻工况条件下长期使用。用它制作的石墨板材、密封元件被广泛应用于宇航、机械、电子、核能、石化、电力、船舶、冶炼等行业。因为它具有质轻、导电、导热、 耐高温、耐酸碱腐蚀、回弹性好、润滑性、可塑性和化学稳定性等优良特性

2、环保领域 高温膨化得到的可膨胀石墨,具有丰富的孔结构 ,因而有优良的吸附性能 ,所以在环保和生物医学上有广泛的用途。可膨胀石墨的孔结构有开放孔和封闭孔两种 ,孔容积占 98 %左右 ,而且以大孔为主 ,孔径分布范围 110. 3 nm。由于它是以大孔、 中孔为主 ,所以与活性炭等微孔材料在吸附特性上也有所不同。它适于液相吸附 ,而不适于气相吸附。在液相吸附中它亲油疏水。1 g 可膨胀石墨可吸附 80 g 以上重油 ,因而它是一种很有前途的清除水面油污染的环保材料。在化工企业的废水治理中 ,常采用微生物(细菌)处理 ,可膨胀石墨是一种很好的微生物载体 ,特别是对油脂类有机大分子污染的水处理中 ,由于化学稳定性好 ,又可再生复用,因此有良好的应用前景。

3、医学 由于可膨胀石墨有对有机、 生物大分子的吸附特性 ,在生物医学材料上有广泛的应用前景。

4、高能电池材料 可膨胀石墨作为电池材料,是利用可膨胀石墨层间反应的自由能变化转变成电能。通常以可膨胀石墨作为阴极 ,以锂为阳极 ,或以可膨胀石墨复合氧化银作为阴极 ,锌为阳极。氟化石墨、石墨酸及 AuCl3 和 TiF4 等金属卤化物的可膨胀石墨已应用到电池中。

5、阻燃防火

防火密封条 由于可膨胀石墨的可膨胀性及其耐高温性 ,使得可膨胀石墨成为优良的密封材料 ,在防火密封条上广泛使用。主要有两种形式:第一种是将可膨胀石墨材料与橡胶材料、无机阻燃剂、促进剂、硫化剂、补强剂、填料等混炼、硫化、成型 ,制成各种规格的膨胀密封胶条 ,主要用于防火门、防火玻璃窗等场合。这种膨胀密封条能够在常温和火灾中由始至终起到阻隔烟气流动的作用。另一种是以玻纤带为载体 ,将可膨胀石墨用某种粘合剂粘合在载体上 ,这种粘合剂在高温时形成的炭化物所提供的抗剪切力能够有效阻止石墨的滑动。它主要用于防火门 ,但其不能在常温或低温时 ,有效阻隔冷烟气的流动 ,所以其必须与常温密封剂配合使用。