[发明专利]一种超细结构各向同性石墨及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超细结构各向同性石墨及其制备方法。该超细结构各向同性石墨主要由各向同性焦、高纯人造石墨、减摩剂、硬沥青和辅助添加剂制成。首先将各向同性焦、高纯人造石墨和硬沥青粉碎，然后将除减摩剂外的其它原料混匀，得到混合料；混合料混捏成糊料，糊料冷却饧糊；饧糊后的糊料成型，得到生制品；生制品焙烧得到一次焙烧品；一次焙烧品进行浸渍，得到浸渍品；浸渍品再次焙烧，得到二次焙烧品；二次焙烧品送入石墨化炉石墨化处理，得到产品超细结构各向同性石墨。利用本发明制备的超细结构各向同性石墨制品具有机械强度高、硬度高、各向同性度好、组织结构致密、电阻率低等特点。

一、技术领域：

本发明涉及一种各向同性石墨及其制备方法，具体是涉及一种超细结构各向同性石墨及其制备方法。

二、背景技术：

各向同性石墨定义为各向同性度在1.0～1.1，它是近年来新兴的一种重要工业原料，是一种高品质的特种石墨，除了具有石墨本身性质外，还具有许多特有的物理化学性能(如：各个方向上的物理性质相同，特性与尺寸、形状、取样方向无关；材料组织结构致密，制品表面硬度高、机械强度高；材料抗热震性能好，在急冷急热工况条件下不易开裂；耐高温、抗氧化性能强)。各向同性石墨已被广泛应用于机械、冶金、原子能、铝电解、化工、宇航、生物等技术领域，已成为当今世界工业发展中不可缺少的一种高性能工程材料。日本所制备的各向同性石墨一般分为细晶粒石墨(平均粒度10～20μm)、超细石墨(平均粒度5～10μm)、极细石墨(平均粒度1～5μm)和特微石墨(平均粒度＜1μm)。而我国现行标准只规定了细结构等静压石墨的平均颗粒直径小于43μm。超细结构各向同性石墨是一种高端石墨制品，具有细结构、高强度、内部结构均匀、各向同性等优良特性，主要应用于光伏、模具、机械、冶金、航空、核电尖端科技领域。超细结构各向同性石墨市场处于高速增长期，尤其是光伏半导体未来对石墨需求极具爆发力，预计国内需求年均增速可达25％以上。高端各项同性石墨产品60％以上依靠进口，进入壁垒高，进口替代空间大，行业未来几年供不应求局面仍可持续，各向同性石墨制品具有广泛的应用前景和发展空间，有很好的发展态势。

石墨制品的性质在相当大的程度上依赖于所用原料的性质，原料的性质主要取决于它的微观结构。目前，各向同性石墨主要采用的原料主要有沥青焦、石油焦和天然石墨等，这些原料微观上具有一定取向性，为各向异性焦；而各向同性焦微观上各方向的光学结构均为细镶嵌结构，无单一取向性。各向同性焦机械强度高、致密性好，另外由于原料的各向同性，已为生产各向同性石墨材料奠定了技术基础，是非常适合作为各向同性石墨材料的基本原料。

目前，传统方法是采用各向异性焦为主要原料制备各向同性石墨，制备过程中需要将原料破碎到足够小的颗粒，再进行混捏、压片、破碎筛分、混合、等静压成型、焙烧、浸渍、二次焙烧和石墨化等工序处理，操作强度大。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中采用各向异性焦制备各向同性石墨存在的不足之处，本发明提供一种以各向同性焦为主要原料制备超细结构各向同性石墨的方法。本发明采用各向同性焦作为主要原料制备各向同性石墨，极大地简化了生产工艺，使用模压成型或振动成型代替传统方法中价格高昂的等静压成型；利用本发明制备的超细结构各向同性石墨制品具有机械强度高、硬度高、各向同性度好、组织结构致密和电阻率低等特点。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种超细结构各向同性石墨，以重量百分含量表示，所述超细结构各向同性石墨主要由原料各向同性焦55～60％、高纯人造石墨10～20％、减摩剂1～3％、硬沥青20～30％和辅助添加剂0.5～1.0％制成。

根据上述的超细结构各向同性石墨，所述各向同性焦中固定碳的质量百分含量≥98.5％，灰分质量百分含量≤0.45％，挥发分质量百分含量≤0.5％，水分质量百分含量≤0.4％，S质量百分含量≤0.4％；各向同性焦的真密度≥2.00g/cm^3。