[发明专利]一种膨胀石墨的低成本生产方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，更具体的为一种膨胀石墨的低成本生产方法。

背景技术

石墨是一种层状结构物质，每一片层内的碳原子以共价健相结合，层与层之间以范德华力相结合， 层间距为0.3354nm。石墨碳层之间的结合力弱，间距较大，导致某些化学物质(如酸、碱、氯化物或卤素) 可以插入层间空隙，并与碳原子层形成石墨层间化合物，这种插有层间化合物的石墨即为石墨层间化合物， 也叫可膨胀石墨。插入层间化合物的石墨受热，则石墨层间化合物瞬间分解，插入的化合物即刻溢出，产 生一种沿石墨层间C轴方向的推力，这种推力大于石墨层间的范德华力。在这种推力的作用下石墨层间被 推开，从而使石墨沿C周方向高倍率的膨胀，形成低密度的蠕虫状膨胀石墨。典型膨胀倍率可以是10-1000 倍。

膨胀石墨具有多种重要工业用途。例如，以膨胀石墨为原料，单独的或者添加粘接剂压缩成型， 就可以得到柔软性很好的石墨板、石墨片、石墨带，可以用作垫片、衬板等密封材料。这种密封材料在广 阔的使用温度范围内具有极好的密封性能，能耐各种酸碱性物质的腐蚀，使用寿命长，维护费用低，被誉 为“密封之王”。膨胀石墨有疏水性和亲油性，可以在水中选择性地除去非水性的溶液，例如从河流中除 去泄漏的原油。膨胀石墨对工业废气及汽车尾气所产生的大气污染主要成分，氮氧化合物或二氧化硫也有 一定的脱除效果。膨胀石墨具有良好的导电导热性能，把膨胀石墨粉碎成微粉，对红外波有很强的散射吸 收特性，是很好的红外屏蔽材料。

为了获得膨胀石墨，通常要经历一个高温瞬间受热膨胀的过程，膨胀过程的温度梯度越大越好， 以便获得高膨胀倍率的膨胀石墨。中国专利申请号94113935.2(一种膨胀石墨的生产方法及其专用装置)， 公开了一种生产膨胀石墨的加热方法，以0.5-10kc中频电流的中频感应线圈加温，使合金钢制成的感应 炉内温度保持在1000℃-12000℃之间，通过调节中频电压值，来调节或保持石墨膨胀炉内的恒定温度。使 用此方法，可膨胀石墨可在3-5秒内膨胀得到膨胀石墨。但是感应加热是个高能耗的过程，整个生产过程 的成本较高。中国专利申请号200810174475.7(膨胀石墨及其制备方法)，公开了一种生产膨胀石墨的方 法，使用等离子体处理石墨层间化合物，这可以在很短的热等离子区域停滞时间内获得所需的膨胀石墨。 虽然此方法对比感应加热具有改进的效果，但是依然是高能耗的加工过程。传统上还可以使用例如微波膨 胀、燃油或燃气等技术加热膨胀石墨层间化合物得到膨胀石墨，但是类似的膨胀过程在高温下进行，都需 要消耗大量的能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本膨胀石墨的生产方法，通过降低膨胀石墨生产过程的高温膨胀 过程的能耗从而降低膨胀石墨的生产成本。

本发明的技术方案是：

一种膨胀石墨的低成本生产方法，是以石墨层间化合物为原料经受热膨胀制得，其主要特点是石 墨层间化合物受热膨胀的热量来自于炭黑生产过程中或炭黑尾气燃烧中所产生的热量。