膨脹石墨在工業合成的方法和用途
膨脹石墨,也稱為蠕蟲石墨,是一種晶體化合物,它使用物理或化學方法將非碳反應物插入自然尺度的石墨插層納米碳材料中,并與碳的六邊形網絡平面結合,同時保持石墨層結構體。它不僅保持了石墨的優異的物理和化學性能,如耐高溫,耐腐蝕,中子流,X射線和伽馬射線的長期輻照,而且還具有優異的物理和化學性能,如低摩擦系數,良好的自潤滑性,導電性和導熱性以及各向異性。而且,由于插層材料和石墨層之間的相互作用,它顯示了原始石墨和插層材料所不具有的新性能,并克服了天然石墨的脆性和抗沖擊性。它被廣泛應用于機械,石油,化工,冶金,航海,航空航天,運輸等工業領域,被世界稱為“密封之 王”。
2.工業上常用的合成方法
(1)化學氧化
優點:
化學氧化是工業上廣泛使用和成熟的方法。因此,它具有明顯的優勢,技術成熟,成本低廉。
不足:
插層劑通常是濃硫酸,其消耗大量的酸。生產過程中存在Sox有害氣體污染,產品中殘留,也腐蝕了合成設備。
西格里膨脹石墨的制造工藝
(2)電化學氧化
像化學氧化法一樣,它是膨脹石墨的常用工業合成方法之一。
優點:
不需要添加強氧化劑,例如強酸,并且可以通過調節電流和電壓等參數來控制反應。合成設備簡單,合成量大,電解液不被污染,可以重復使用。
不足:
合成產物的穩定性比其他方法差,后者需要更高的設備,并且有許多影響產物質量的因素。有時,由于環境溫度的升高,產品的膨脹體積會大大減少。此外,在水溶液中在高電流下存在副反應,因此難以獲得一階化合物。
3.主要生產企業及生產能力
中國膨脹石墨產品的生產已從起步階段發展到現在的100多個生產商,年產量約3萬噸,市場集中度低。而且,大多數制造商主要是低端密封填料,很少用于汽車密封件和核航空燈。但是,隨著國內技術的發展,高 端產品的比重將逐漸增加。
4.市場需求及密封材料的預測
目前,膨脹石墨主要用作汽車密封材料,如汽缸墊,進排氣口墊等。國產膨脹石墨密封材料主要用作密封填料。目前已經開發出低
碳含量的膨脹石墨,可以大大降低膨脹石墨的生產成本,從而大規模替代石棉,增加了需求。另一方面,如果能部分替代塑料,橡膠和金屬密封材料,國內每年對可膨脹石墨密封材料的需求將會更大。
在汽車工業中,每個汽車氣缸墊,進氣口和排氣口墊需要約2-10 kg膨脹石墨,每10000輛汽車需要20-100噸膨脹石墨。中國汽車工業進入高速發展時期。根據2012年的1900萬輛汽車產量,國內每年對膨脹石墨密封材料的需求為38000-19000噸。

