Кристалл графита имеет гексагональную сетчатую плоскослойную структуру, состоящую из углеродных элементов. Атомы углерода в плоскости слоя связаны сильными ковалентными связями, а слои связаны силой Ван-дер-Ваальса, связь очень слабая, а расстояние между слоями велико. Следовательно, при соответствующих условиях различные химические вещества, такие как кислоты, щелочные металлы и соли, могут быть вставлены между слоями графита и объединены с атомами углерода, чтобы сформировать новую химическую фазу - интеркаляция графита в соединениях (сокращенно GIC). ). При нагревании до подходящей температуры межслойное соединение может быстро и мгновенно разлагаться с образованием большого количества газа, и графит расширяется в осевом направлении в червеобразное новое вещество, то есть расширенный графит. Этот нерасширенный интеркалированный графит является вспениваемым графитом.
Расширяемый графит был впервые обнаружен немецким Schaufautl. В 1841 году Schaufautl погрузил природный графит в смесь концентрированной HNO3 и концентрированной H2SO4. Через несколько часов его вынули и высушили, и было обнаружено, что графит набух. В 1963 году United Union Carbide впервые подала заявку на патент на технологию производства расширяемого графита и промышленное производство в 1968 году.

Способ приготовления вспениваемого графита:

1. Химический метод интеркалирования Исходным сырьем для приготовления является высокоуглеродистый чешуйчатый графит.Другие химические реагенты, такие как концентрированная серная кислота (более 98%), перекись водорода (28% или более) и перманганат калия, используют промышленные реагенты. Общая процедура приготовления следующая: при подходящей температуре различные соотношения раствора пероксида водорода, природного чешуйчатого графита и концентрированной серной кислоты реагируют при постоянном перемешивании в течение определенного периода времени, затем промывают водой до нейтральной реакции и центрифугируют. После дегидратации его сушили в вакууме при 60 ° С.
2. Электрохимический метод. Порошок графита обрабатывают в сильном кислотном электролите с образованием вспениваемого графита, гидролизуют, промывают и сушат. Серная кислота или азотная кислота в основном используются в качестве сильной кислоты. Расширяемый графит, полученный этим способом, имеет низкое содержание серы.
3. Метод ультразвукового окисления. В процессе приготовления вспениваемого графита анодированный электролит подвергается ультразвуковой вибрации, и время ультразвуковой вибрации совпадает со временем анодирования. Поскольку вибрация электролита на электролите полезна для поляризации анода и анода, скорость анодирования увеличивается, а время окисления сокращается.
4. Метод диффузии газовой фазы соответственно вводит графитовые и интеркалирующие материалы на обоих концах вакуумной герметичной трубки и нагревает на конце интеркалирующего слоя и использует разность температур между двумя концами для формирования необходимой разности давления реакции, так что интеркалированный материал поступает в весы в состоянии малых молекул. Между слоями графита образуется расширяемый графит. Количество слоев вспениваемого графита, полученных этим способом, можно контролировать, но стоимость его изготовления высока.
5. Метод с использованием расплавленной соли. Несколько вкладышей смешивают с графитом для нагревания и объединяют для образования вспениваемого графита.
Редактирование приложения
1. Герметизирующий материал. Высокоуглеродистый графит смешивают с концентрированной серной кислотой и концентрированной азотной кислотой для подкисления, термообработки и последующего прессования. Полученный гибкий графит представляет собой новый высокоэффективный герметизирующий материал, который представляет собой растущий наноматериал на месте. По сравнению с традиционными уплотнительными материалами, такими как асбестовый каучук, он обладает превосходной сжимаемостью, упругостью, самоклеющейся поверхностью, низкой плотностью и т. Д. И может использоваться в течение длительного времени в тяжелых рабочих условиях, таких как высокая температура и высокая гниль. Графитовые листы и уплотнительные элементы из них широко используются в аэрокосмической, машиностроительной, электронной, атомной, нефтехимической, электроэнергетической, судостроительной, металлургической и других отраслях промышленности. Благодаря легкому весу, электрической проводимости, теплопроводности, стойкости к высоким температурам, кислотной и щелочной коррозии, хорошей упругости, смазывающей способности, пластичности и химической стабильности, он известен как «король печатей» в мире.
2. Область защиты окружающей среды Расширяемый графит, полученный при высокотемпературном расширении, имеет богатую структуру пор и, таким образом, обладает превосходными адсорбционными свойствами, поэтому он имеет широкий спектр применения в области защиты окружающей среды и биомедицины. Структура пор расширяемого графита имеет два типа: открытые поры и закрытые поры, и объем пор составляет около 98%, и в основном состоит из больших пор, а распределение пор по размерам составляет от 1 до 10,3 нм. Поскольку он в основном состоит из крупных пор и мезопор, он обладает отличными адсорбционными характеристиками от микропористых материалов, таких как активированный уголь. Он подходит для адсорбции в жидкой фазе и не подходит для адсорбции в газовой фазе. Является липофильным и гидрофобным в жидкофазной адсорбции. 1 г вспениваемого графита может поглотить более 80 г тяжелой нефти, поэтому он является перспективным экологически чистым материалом для удаления поверхностных нефтяных загрязнений. При очистке сточных вод химических предприятий часто используется микробная (бактериальная) обработка.Расширяемый графит является хорошим микробным носителем, особенно при обработке маслянистых органических макромолекулярных загрязнений, благодаря хорошей химической стабильности. Повторное использование и повторное использование, так что есть хорошая перспектива приложения.
3. Медицина. Поскольку вспениваемый графит обладает адсорбционными свойствами для органических и биологических макромолекул, он имеет широкие перспективы применения в биомедицинских материалах.
4. Высокоэнергетический материал батареи. В качестве материала батареи расширяемый графит преобразуется в электрическую энергию, используя изменение свободной энергии реакции между слоями расширяемого графита. Обычно расширяемый графит используется в качестве катода, литий используется в качестве анода или расширяемый графит, составной оксид серебра, используется в качестве катода, а цинк используется в качестве анода. Расширяемый графит из фторированного графита, графитовой кислоты и галогенидов металлов, таких как AuCl3 и TiF4, был нанесен на батареи.
5, огнезащитный огонь
Огнестойкая уплотнительная лента Благодаря расширяемости расширяемого графита и его высокой термостойкости расширяемый графит является отличным уплотняющим материалом и широко используется в огнеупорных уплотнительных полосах. Существует две основные формы: первая состоит в том, чтобы смешивать, вулканизировать и формировать вспениваемые графитовые материалы с резиновыми материалами, неорганическими антипиренами, ускорителями, вулканизующими агентами, армирующими агентами, наполнителями и т. Д., А также формировать различные характеристики расширения. Уплотнительные полосы в основном используются для противопожарных дверей, огнеупорных стеклянных окон и т. Д. Это расширение уплотнения может блокировать поток дыма от начала до конца при нормальной температуре и пожаре. Другой способ заключается в использовании стекловолоконной ленты в качестве носителя для связывания вспениваемого графита с носителем с помощью определенного адгезива. Сопротивление сдвигу, обеспечиваемое карбонизированным карбидом, образованным при высокой температуре, может эффективно предотвращать образование графита. скользить. Он в основном используется для противопожарных дверей, но он не может эффективно блокировать поток холодного дыма при нормальной температуре или низкой температуре, поэтому его следует использовать вместе с герметиком нормальной температуры.
Огнестойкость пластиковых материалов Расширяемый графит является хорошим антипиреном для пластиковых материалов, он не токсичен и не загрязняет окружающую среду. Он может достичь желаемого эффекта огнестойкости при использовании отдельно или в сочетании с другими антипиренами. Когда расширяемый графит достигает того же эффекта антипирена, его количество намного меньше, чем у обычного антипирена. Принцип действия: при высокой температуре расширяющийся графит быстро расширяется и задыхается от пламени, а объемный материал графита, произведенный графитом, расширяется на поверхности подложки, изолируя контакт между тепловой энергией и кислородом, кислотный радикал внутри промежуточного слоя раздувается. Высвобождение также способствует карбонизации субстрата, благодаря чему достигаются хорошие результаты при использовании различных антипиреновых методов.
Огнь пакет, огнь блокирует материал может быть пластиком, Firestop кольца, как расширяемый графит, имеющая стойкость к повреждению и имеет высокий коэффициент расширения может быть использован в качестве пожарной упаковки, огнь материал блокировки может быть пластиком, Firestop кольца компонент эффективен при высоких температурах Вспучивающийся огнестойкий материал для огнестойкой герметизации в зданиях (например: герметизация строительных труб, кабелей, проводов, газа, газовых труб, отверстий, через которые проходят воздуховоды и т. Д.).
Нанесение на покрытия Мелкие частицы вспениваемого графита добавляются к обычным покрытиям для получения огнестойких антистатических покрытий с лучшими эффектами, высокой температурой и огнестойкостью. Большое количество легкого негорючего углеродного слоя, образующегося при пожаре, может эффективно блокировать излучение на подложке и эффективно защищать подложку. Кроме того, поскольку графит является хорошим электрическим проводником, подготовленное покрытие может предотвращать накопление статических зарядов и используется в резервуарах для хранения нефти для достижения двойного эффекта огнестойкости и антистатичности.
Огнестойкая плита, огнеупорная бумага Коррозионно-стойкая жаростойкая плита: металлический базовый слой покрыт вспениваемым графитовым слоем, между вспениваемым графитовым слоем и металлическим базовым слоем сформирован карбонизированный слой, а вспениваемый графитовый слой покрыт карбонизированным защитным слоем. Обладает коррозионной стойкостью, устойчивостью к высоким температурам и высоким давлениям. В то же время он обладает хорошей устойчивостью к тепловому удару и может нормально использоваться при низкой температуре. Он не боится быстрого охлаждения и быстрого нагрева, а также имеет отличный коэффициент теплопередачи. Рабочая температура составляет -100 ± 2 000 ° C. Широкий спектр применения, простота изготовления и низкая стоимость. Кроме того, после значительного расширения вспениваемого графита графитовая бумага, полученная прессованием, также используется в месте для огнестойкой изоляции.