膨胀石墨如何制备?
胀大石墨作为一种新式功能性碳素材料,胀大石墨(Expanded Graphite,简称EG)是由天然石墨鳞片经插层、水洗、枯燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。EG除了具有天然石墨自身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优秀性能以外,还具有天然石墨所没有的柔软、紧缩回弹性、吸附性、生态环境协调性、生物相容性、耐辐射性等特性。
现在,石墨制备可胀大石墨工艺仍存在胀大体积小、氧化剂用量多、不易洗刷、蠕虫作用欠好等问题。
1、可胀大石墨的制备
高纯石墨:以莫桑比克安夸贝(Ancuabe)矿区大鳞片石墨矿浮选精矿为原料,筛分后得到+180μm粒级产品,采用HF-HNO3混酸法提纯,制得固定碳含量为99.58%的高纯石墨。
可胀大石墨:称取3g高碳大鳞片石墨,加入必定量的K2Cr2O7/HClO4/H3PO4氧化插层剂,搅拌均匀后,放在必定温度下的水浴锅中,反响一段时间,洗刷至中性,烘干制得可胀大石墨。
2、氧化插层剂种类对石墨胀大体积的影响
石墨固定试验条件:天然鳞片石墨3g,重铬酸钾0.3g,高氯酸15mL,磷酸5mL,烘干温度60℃,反响温度40℃,时间1h。
当氧化插层剂为K2Cr2O7/HClO4/H3PO4时,石墨胀大作用更好。K2Cr2O7作为氧化剂与天然鳞片石墨发生反响,破坏石墨层间的范德华力,为插层剂的刺进供给了空间条件。HClO4供给酸性环境的一起,又作为氧化剂和插层剂,能够促进石墨层间的打开。H3PO4作为大基团插层剂,电离生成的H2PO4-、HPO42-和PO43-填充在氧化石墨层间,帮忙进一步扩展层间距离。
可胀大性石墨薄片的胀大特性不同于其他胀大剂,受热到达必定温度时,由于吸留在层间点阵中化合物分化,可胀大石墨便开端胀大,称为开始胀大温度,在1000℃时胀大完全,到达最大体积。胀大体积能够到达初始时的200倍以上。胀大后的石墨称为胀大石墨或石墨蠕虫,由原鳞片状变成密度很低的蠕虫状,形成了一个非常好的绝热层。胀大石墨既是胀大体系中的碳源,又是绝热层,能有用隔热,在火灾中具有热释放率低,质量损失小,发生的烟气少的特点。