一、膨脹石墨是什么材料
膨脹石墨是一種新型功能性碳素材料,是由天然石墨鱗片經插層、水洗、干燥、高(gao)溫膨化得(de)到的一(yi)種(zhong)疏松多孔的蠕蟲狀(zhuang)物質,其不僅(jin)具備天然石(shi)(shi)墨(mo)本(ben)身的耐(nai)冷熱、耐(nai)腐蝕、自潤滑等優良性(xing)(xing)能,還具有天然石(shi)(shi)墨(mo)所沒有的柔(rou)軟、壓縮回(hui)彈性(xing)(xing)、吸附性(xing)(xing)、生(sheng)(sheng)態環(huan)境協調性(xing)(xing)、生(sheng)(sheng)物相容性(xing)(xing)、耐(nai)輻射(she)性(xing)(xing)等特性(xing)(xing)。
膨脹(zhang)石墨之所以叫這個名字,是(shi)因(yin)為(wei)它遇(yu)高(gao)溫可瞬間體(ti)積膨脹(zhang)150~300倍(bei),由片狀變(bian)為(wei)蠕蟲狀,從而結構松(song)散(san),多(duo)孔而彎(wan)曲(qu),表面積擴大、表面能提高(gao)、吸(xi)附鱗片石墨力增(zeng)強,蠕蟲狀石墨之間可自行嵌合,這樣增(zeng)加了(le)它的柔軟性、回彈(dan)性和可塑(su)性。
二、膨脹石墨制備方法有哪些
膨脹石墨(mo)作為一種新(xin)型功能材(cai)(cai)料,具有很(hen)多特(te)殊性能,可(ke)廣(guang)泛應(ying)用(yong)于(yu)電極材(cai)(cai)料、石油化(hua)工、防(fang)火(huo)阻燃(ran)、吸油材(cai)(cai)料、環(huan)境(jing)保(bao)護、醫用(yong)敷料、軍用(yong)發煙劑及防(fang)靜電涂(tu)料等領域(yu),它(ta)的制備方法主要有以下七種:
1、化學氧化法
將天然(ran)鱗片石墨與適量的(de)氧(yang)化劑和插層劑均勻混合(he),控制一定(ding)的(de)溫度,不斷攪拌(ban),經水洗、過濾、烘干即得到可(ke)膨(peng)脹石墨。化學氧(yang)化法以設備簡單、操作方便、成本低等優(you)點(dian)成為工業上應用(yong)相對較(jiao)多和較(jiao)成熟的(de)方法。
2、電化學法
在(zai)(zai)恒定電(dian)流(liu)下,以(yi)插(cha)入(ru)物的水溶液(ye)(ye)為(wei)電(dian)解液(ye)(ye),將石墨(mo)與金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)(不銹鋼材(cai)(cai)料(liao)、鉑(bo)板(ban)、鉛板(ban)、鈦板(ban)等)構成(cheng)復合陽極,在(zai)(zai)電(dian)解液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)插(cha)入(ru)金(jin)屬(shu)材(cai)(cai)料(liao)做陰極,構成(cheng)閉合回(hui)路(lu);或(huo)是將石墨(mo)懸浮在(zai)(zai)電(dian)解液(ye)(ye)中(zhong)(zhong),在(zai)(zai)電(dian)解液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)同(tong)時插(cha)入(ru)陰、陽極板(ban),通過對(dui)兩個電(dian)極通電(dian)的方法,進(jin)行陽極氧(yang)化。石墨(mo)的表面被氧(yang)化成(cheng)碳正離子(zi),同(tong)時在(zai)(zai)靜電(dian)引力和濃度(du)差(cha)擴(kuo)散的共(gong)同(tong)作用(yong)下,酸根離子(zi)或(huo)其他極性插(cha)入(ru)劑離子(zi)嵌入(ru)石墨(mo)層間形(xing)成(cheng)膨脹(zhang)石墨(mo)。
3、混合液相法
將插入物(wu)質與(yu)石墨直接混合,在(zai)流動性(xing)惰性(xing)氣(qi)體保(bao)護下(xia)或(huo)密封系統中進行加熱反(fan)應制備可膨脹石墨。這種方法反(fan)應工藝簡單,反(fan)應速度較快,適合大量生產(chan),但(dan)形成的產(chan)物(wu)不穩定。
4、氣相擴散法
將(jiang)插(cha)(cha)層(ceng)劑以氣態形式(shi)與(yu)石墨(mo)發生接觸(chu)發生插(cha)(cha)層(ceng)反應,制備可(ke)膨脹石墨(mo)。一般將(jiang)石墨(mo)和插(cha)(cha)入物(wu)分別置于耐(nai)熱玻璃(li)反應器兩端,將(jiang)其抽真空熔封(feng),所以又名雙室法。
5、爆炸法
利用石墨與膨脹劑如KClO4、Mg(ClO4)2?nH2O、Zn(NO3)2?nH2O等制得的煙(yan)火(huo)藥或混(hun)合物,當其(qi)(qi)被加熱(re)時(shi)石墨會同(tong)時(shi)發(fa)生氧化(hua)和插層(ceng)反應形成層(ceng)間化(hua)合物,其(qi)(qi)再以“爆炸”式的方式進行膨化(hua),從(cong)而得到(dao)膨脹石墨。
6、熔融法
將石墨與插層物質混合并加熱制備膨脹石墨,這(zhe)是一種可同(tong)時將(jiang)兩種或兩種以(yi)上物質(必須能(neng)形(xing)成(cheng)熔融鹽體系)插入石墨層間(jian)的(de)制備(bei)三(san)元或多元GICs的(de)方法,合成(cheng)產物穩(wen)定性較好,但在反應過程(cheng)中難以(yi)控(kong)制產物的(de)階(jie)結構與組成(cheng)。
7、加壓法
將石墨(mo)基體與堿土金屬和稀土金屬粉末混(hun)合,在加壓(ya)條件下(xia),反應生(sheng)成膨脹石墨(mo)。