膨胀石墨材料的主要性能

膨胀石墨材料的主要性能

膨胀石墨，又称柔性石墨，是优质鳞片石墨经化学处理，高温瞬时膨胀改性而成。可机械加工成各种密封制品。它不仅保持天然石墨原有的优良的化学性能，而且增加了许多独特的机械性能，是一种适用范围广、密封能力强的理想密封材料。主要性能介绍如下：

一、物理、化学性能：

1、密度：鳞片石墨的堆积密度为1.08g/cm3,膨胀石墨堆积密度为0.002～0.005g/cm3,制品密度为0.8～1.8g/cm3。所以膨胀石墨材料质量较轻又具可塑性；

2、纯度：固定碳含量在98％左右，甚至可超过99％，足以满足原子能、宇航等工业部门在高纯度密封件要求；

3、耐温：从理论上讲，膨胀石墨能承受－200 C到3000 C。作为填料密封，可在－200 C～800 C安全使用。具有低温不脆化、不老化，高温不软化、不变形、不分解的优异性能；

4、耐腐蚀：具有化学惰性，除了强氧化剂如王水、硝酸、硫酸和卤素的一些特定温度外，能适应酸、碱、盐溶液、海水、蒸汽有机溶剂等大部分介质；

5、优良的热传导性和较小的热膨胀系数，其参数接近通用密封

装置对偶件材料的同一数量级，在高温、深冷和温度剧变的工况也能良好的密封；

6、耐放射性：受中子射线、γ射线、α射线、β射线等长期照射而不发生明显变化；

7、不渗透性：对气体和液体具有良好的不渗透性。因为膨胀石墨的表面能很大，易形成一层极薄的气膜或液膜，阻止介质渗透；

8、自润滑性：膨胀石墨仍保持六角形平面层状结构，外力作用下平面层之间易相对滑动而产生自润滑，有效防止轴或阀杆的磨损。

二、机械性能：

1、柔软性：硬度很低，用普通的刀具可切割，并可任意卷绕、弯折；

2、高可压缩性和回弹性：膨胀石墨制品，微观上仍有许多可压缩的封闭的小空隙，外力作用下可被压缩，同时，因小空隙中的空气产生张力而具回弹性。

石墨行业现状

石墨行业现状 石墨是碳元素的结晶矿物之一，具有耐高、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热、导电、可塑性、涂敷性性能等特有的物理化学性能,广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天及耐火材料等行业，是当今高新技术发展必不可少的非金属材料。石墨分为人造石墨和天然石墨,其中天然石墨根据结晶形态不同的石墨矿物，具有不同的工业价值和用途，将天然石墨分为三类：致密结晶状石墨、晶质(鳞片)石墨和隐晶质(土状)石墨。 一、石墨的特性及用途 1、石墨特殊性质 1）耐高温性：石墨熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量损失很小，热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。 2）导电、导热性：石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 3）润滑性：石墨润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。 4）化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 5）可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。

6）抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。 7）高传导透明性：碳原子构成的单层片状结构二维晶体--石墨烯，导电导热透明，无与伦比。 2、石墨的主要用途 1）、耐火材料：石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，冶金工业上主要用来制造石墨坩埚，炼钢上常用石墨作钢锭之保护剂，冶金炉的内衬。 2）、导电材料：在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。 3）、耐磨润滑材料：润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可在200-2000 ℃温度及很高滑动速度下，代替润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。 4）、良好的化学稳定性：经特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好，渗透率低等特点，大量用于制作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。 5）、铸造、翻砂、压模及高温冶金材料：因石墨的热膨胀系数小，且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器的铸模，使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确，表面光洁成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚，区域精炼容器，支架夹具，感应加热器等都是用高纯石墨加工而

膨胀石墨综述

HUNAN UNIVERSITY 膨胀石墨制备 膨胀石墨制备 学生姓名：张成智 学生学号：B1513Z0359 学院名称：材料科学与工程学院 指导老师：陈刚 二〇一五年十一月 膨胀石墨制备工艺综述 摘要：随着近代生产向高速度、高参数发展，尤其是原子能、导电、地热、宇航等新技术的兴起，对材料的要求也越来越高。例如，旋转发动机顶点部分的滑

动密封、石油、化工、冶金、地热工业中的高温密封、核工业上的耐辐射密封等，都需要一种既耐高温、耐腐蚀、耐辐射、又有柔软性、回弹性和长寿命抗氧化的高性能密封材料。近年来实践证明，膨胀石墨和以它为基体的复合材料能够很好地满足诸方面的要求。本文通过查阅文献总结了膨胀石墨的制备方法、工艺、应用，以及发展趋势。 关键词：膨胀石墨；机理；复合材料；应用 膨胀石墨，研究碳材料的同仁肯定不陌生，但是如何定义“膨胀”二字呢能膨胀到多少倍的石墨才叫膨胀石墨呢可膨胀石墨与膨胀石墨又没有一个明确的定义和区分；可膨胀石墨与石墨层间化合物是不是一种物质可膨胀石墨是指已经插层了层间化合物还是可以膨胀的石墨的一个统称还有鳞片石墨的尺寸在一个什么范围内，石墨才具有膨胀性，为什么这些都需要给一个明确的定义才行。天然石墨是层状结构如图1(a)所示，石墨是共价键结合的正六边形片状结构单元，层间依靠离域π键和范德华力连接并可相对滑动。天然石墨层间的范德华力非常微弱，所以可以用物理或化学的方法将其它异类粒子如原子、分子、离子甚至原子团插入到晶体石墨层间，有些可与层内电子发生局部化学反应[1]，形成层间化合物[（Graphite Intercalation Compound）简称GIC，图1(b)]。天然石墨可与硝酸、硫酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等强氧化剂混合形成可膨胀石墨，当可膨胀石墨通过马弗炉或微波加热时，石墨碳层沿C轴方向发生大幅膨胀，形成结构疏松、低密度的蠕虫石墨、内部具有大量独特的网状微孔结构，也即膨胀石墨或石墨蠕虫(Worm-1ike Graphite)[（ Expanded Graphite）简称EG，图1(c)][2]。可膨胀石墨之所以能够膨胀是由于其层间的化合物受热分解产生大量的气体，这些气体受压产生很大的推力，而其碳层因受到该推力而向外膨胀， 图1 这个时候的膨化温度为起始膨化温度[3]。最早是德国科学家Schafautl发现可膨胀石墨。在1841年，他在浓硫酸和浓稍酸的混合液中加入石墨，将反应得到的

膨胀石墨综述

HUNAN UNIVERSITY 膨胀石墨制备 膨胀石墨制备 学生姓名：张成智 学生学号：B1513Z0359 学院名称：材料科学与工程学院 指导老师：陈刚 二〇一五年十一月

膨胀石墨制备工艺综述 摘要：随着近代生产向高速度、高参数发展，尤其是原子能、导电、地热、宇航等新技术的兴起，对材料的要求也越来越高。例如，旋转发动机顶点部分的滑动密封、石油、化工、冶金、地热工业中的高温密封、核工业上的耐辐射密封等，都需要一种既耐高温、耐腐蚀、耐辐射、又有柔软性、回弹性和长寿命抗氧化的高性能密封材料。近年来实践证明，膨胀石墨和以它为基体的复合材料能够很好地满足诸方面的要求。本文通过查阅文献总结了膨胀石墨的制备方法、工艺、应用，以及发展趋势。 关键词：膨胀石墨；机理；复合材料；应用 膨胀石墨，研究碳材料的同仁肯定不陌生，但是如何定义“膨胀”二字呢？能膨胀到多少倍的石墨才叫膨胀石墨呢？可膨胀石墨与膨胀石墨又没有一个明确的定义和区分；可膨胀石墨与石墨层间化合物是不是一种物质？可膨胀石墨是指已经插层了层间化合物还是可以膨胀的石墨的一个统称？还有鳞片石墨的尺寸在一个什么范围内，石墨才具有膨胀性，为什么？这些都需要给一个明确的定义才行。天然石墨是层状结构如图1(a)所示，石墨是共价键结合的正六边形片状结构单元，层间依靠离域π键和范德华力连接并可相对滑动。天然石墨层间的范德华力非常微弱，所以可以用物理或化学的方法将其它异类粒子如原子、分子、离子甚至原子团插入到晶体石墨层间，有些可与层内电子发生局部化学反应[1]，形成层间化合物[（Graphite Intercalation Compound）简称GIC，图1(b)]。天然石墨可与硝酸、硫酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等强氧化剂混合形成可膨胀石墨，当可膨胀石墨通过马弗炉或微波加热时，石墨碳层沿C轴方向发生大幅膨胀，形成结构疏松、低密度的蠕虫石墨、内部具有大量独特的网状微孔结构，也即膨胀石墨或石墨蠕虫(Worm-1ike Graphite)[（ Expanded Graphite）简称EG，图1(c)][2]。可膨胀石墨之所以能够膨胀是由于其层间的化合物受热分解产生大量的气体，这些气体受压产生很大的推力，而其碳层因受到该推力而向外膨胀，

膨胀石墨

膨胀石墨（expanded graphite） 膨胀石墨是由天然鳞片石墨制得的一种疏松多孔的蠕虫状物质，因此又叫石墨蠕虫。天然鳞片石墨是具有层状结构的晶体，每一层的碳原子以强有力的共价键组合成网状平面大分子，而层与层之间以很弱的范德华力结合，在强氧化剂的作用下，网状平面大分子变成有正电荷的平面大分子，致使具有极性的硫酸分子和硫酸氢根等负离子插入石墨层中形成可膨胀石墨，又叫石墨层间化合物（graphite intercalation compound，GIC）。由于在膨化过程中形成了独特的网络孔系，比表面积较大，并且所产生新鲜表面的活性较高，所以具有很好的吸附性能等特殊性能，应用范围十分广泛。 其制备方法通常有化学氧化法（浓硫酸法，混酸法，二次氧化），电化学氧化法，气相扩散法，爆炸法等。 膨胀石墨的微孔结构 一、性能 柔软、轻质、多孔、吸附性能好。由于膨胀石墨空隙发达而且多以大孔为主，所以易吸附大分子物质，尤其是非极性大分子，耐氧化，耐腐蚀，除少数的强氧化剂外，几乎能抗所有的化学介质的腐蚀。耐辐射，并且具有导电导热性、自润滑性好，不渗透，耐高底温，回弹性优良等性质。 二、应用 （1）环保领域 膨胀石墨有疏水性和亲油性，可以在水中有选择性的除去非水性的溶液，如从海上、河流、湖泊中除去油污。膨胀石墨在吸油时能形成一定的缠绕空间，可储存远大于其总孔容的油类物质。吸附大量油后可集结成块，浮于液面，便于收集，并可再生处理，循环使用。而且膨胀石墨基本由纯炭组成，不会再水中造成二次污染。此外, 膨胀石墨还可用于工业废水乳状液除油以及除去可溶于油的物质, 如农药等, 并对许多其他有机或无机有害成分有良好的吸附效果。 除了可在液相中进行选择性吸附，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如SOx，NOx也有一定的脱除效果。

膨胀石墨的制备方案

石墨是碳的结晶矿，是碳的一种同素异形体，石墨比较柔软，有金属光泽，有滑腻感，由于石墨还有层状结构，因此石墨有很好的润滑做用，再加上石墨的熔点很高，可以做为高温润滑剂。他又可以分为块状石墨和鳞片状。 膨胀石墨是由石墨在某种化学变化下，将层状结构破坏得到的，同时他在晶格沿C轴方向急剧膨胀形成具有良好柔韧性，抗高温，又回弹力的物质。膨胀石墨有非常广泛的应用，在冶金，机械，航空方面均有应用 下面就介绍膨胀石墨的制备原理及工艺。 由于石墨的层状结构，因此需要外力破坏石墨的层状结构，我们一般采用在层中插入可以在告温下可以分解的物质做为插入剂（我们老师给我们提供的是硫酸）当插入剂插到石墨的层状结构候，我们清洗，烘干，这样就得到了可膨胀的石墨。 我们还要测定可膨胀石墨的膨胀系数，当膨胀系数满足时，我们的制备就基本完成，它的膨胀系数一般在十到十四，膨胀系数这样计算。膨胀后的体积与微膨胀的体积之差在于微膨胀体体的比就是膨胀系数。 制备步骤：首先从石墨的样品中提纯得到比较纯净的鳞片石墨（含碳量在98%以上），石墨中的杂质一般有三种石英，三氧化二铝，三氧化二铁等，我们需要先用过量盐酸清洗石墨，然后再用氢氧化钠熔融处理石墨，最后清洗，烘干，这样就得到较纯净的石墨鳞片。 当我们得到了比较纯净的鳞片石墨。 我们用过硫酸氨做为氧化剂，氧化石墨的层状边缘，值得注意的是，由于过硫酸氨在酸性条件下才能发挥效果，因此我们需要用硫酸酸化，同时我们需要加热，以加快反应速率。也让硫酸做为插入剂，插入石墨的层状结构中。在氧化层状边缘过程中会有气体产生，当不再有气体产生时，我们就停止加热，这时我们将所得到的混合液用漏斗过滤，并将石墨用清水洗涤多次，直到洗涤液的算性不再很强时，然后用抽气干燥法，将滤纸上的石墨干燥。我们取出适量的干燥后的石墨做为测试品，量出体积，然后放在炉子中迅速加热至九百八十到一千零五十度，过四分钟，测量膨胀后的石墨的体积，这样就测量出膨胀石墨的膨胀系数。 1.取适量鳞片石墨，加入过硫酸铵晶体，在加入硫酸酸化。并用石棉网垫着，放 在定炉子上加热。 2.当混合液体不再产生气泡时，将混合液体用漏斗过滤，并用真空泵干燥。并多 次用请随洗涤，洗涤液的的酸性不在强烈，也就是ph大约在4左右不再用水 洗涤，继续用真空泵抽水，当不再有液体流下时，停止抽气。 3.将所得到的石墨放到量筒中测量其体积，并取体积已知的适量可膨胀石墨放入 炉内迅速加热至900—1000度瞬间膨胀。当冷却后，测量器膨胀系数。 实验内容基本就这些了，希望能给要用的人有所帮助。

膨胀石墨

膨胀石墨的性质以及应用 摘要：石墨是一种天然固体润滑剂，资源丰富，价格便宜，用途广泛。石墨具有层状结构，碱金属、卤素金属卤化物、强氧化性含氧酸都可嵌入层间，形成层间化合物。膨胀石墨是以天然鳞片石墨为原料，经化学或电化处理而得到的一种石墨层间化合物产品，被誉为世界“密封之王”。本文主要对石墨的优良特性及膨胀石墨的应用作了系统概述。 关键字：膨胀石墨；用途；发展； 前言 膨胀石墨遇高温可瞬间体积膨胀150~300 倍，由片状变为蠕虫状，从而结构松散，多孔而弯曲，表面积扩大、表面能提高、吸附鳞片石墨力增强，蠕虫状石墨之间可自行嵌合，这样增加了它的柔软性、回弹性和可塑性。膨胀石墨是生产柔性石墨板材、各种密封件的优质材料。其耐温范围宽，在-200~3600之间，在温、高压或辐射条件下工作，不发生分解、变形或老化，化学性质稳定，被广泛应用于机械、石油、化工、冶金、航海、航空航天、交通等工业领域。 1、膨胀石墨性质 膨胀石墨材料又称柔性石墨材料,是一种利用物理或化学的方法使非碳 质反应物插入石墨层间，与炭素的六角网络平面结合的同时又保持了石墨层状结构的晶体化合物。它不仅保持石墨耐高温、耐腐蚀、能承受中子流、x 射线、γ射线的长期辐照，磨擦系数低，自润滑性好，导电导热、并呈各向异性等优异的理化性质，而且由于插入物质与石墨层的相互作用而呈现出原有石墨及插层物质不具备的新性能，克服了天然石墨脆性及抗冲击很差的缺点。插有层间化合物的石墨在遇到高温时，层间化合物将分解，产生一种沿石墨层间C轴方向的推力，这个推力远大于石墨粒子的层间结合力，在这个推力的作用下石墨层间被推开，从而使石墨粒子沿C轴方向高倍地膨胀，形成蠕虫状的膨胀石墨。石墨层与层之间可“嵌”入化学物质而具有可膨胀性。如可采用硫酸处理石墨，干燥后石墨在高温下膨胀，这是由于硫酸分子“嵌”入石墨层所致。膨胀石墨薄片的膨胀特性不同于其他膨胀剂，受热达到一定温度时，由于吸留在层间点阵中化合物分解，膨胀石墨便开始膨胀，称为起始膨胀温度，在1000℃时膨胀完全，达到最大体积。膨胀体积可以达到初

柔性石墨膨胀石墨项目可行性研究报告

目录 第一章总论 (4) 1.1项目名称及承办单位 (4) 1.2承办单位概况 (4) 1.3项目提出的背景、投资的必要性 (5) 第二章市场需求预测 (8) 2.1产品市场现状 (8) 2.2市场需求预测 (8) 2.3市场竞争力分析 (10) 2.4竞争优势与劣势 (10) 2.5市场风险分析 (10) 第三章建设规模及产品方案 (10) 3.1建设规模及内容 ...................... 错误！未定义书签。 3.2产品方案 ............................ 错误！未定义书签。第四章建设条件及厂址位置............. 错误！未定义书签。 4.1地理位置 ............................ 错误！未定义书签。 4.2气象条件 ............................ 错误！未定义书签。 4.3区位优势 ............................ 错误！未定义书签。 4.4厂区基础设施条件 .................... 错误！未定义书签。

4.5厂址位置 ............................ 错误！未定义书签。第五章工艺技术方案 ................... 错误！未定义书签。 5.1项目组成 ............................ 错误！未定义书签。 5.2工程技术方案选择 .................... 错误！未定义书签。 5.3工艺技术方案选择 .................... 错误！未定义书签。 5.4主要设备选型 ........................ 错误！未定义书签。 5.5 原材料消耗.......................... 错误！未定义书签。 5.6 产品性能........................... 错误！未定义书签。第六章环境保护 ....................... 错误！未定义书签。 6.1 场址环境条件........................ 错误！未定义书签。 6.2 环境保护执行的质量标准及排放标准.... 错误！未定义书签。 6.3 主要污染源及污染物.................. 错误！未定义书签。 6.4 环境保护措施与综合利用.............. 错误！未定义书签。 6.5 环保说明............................ 错误！未定义书签。第七章企业组织与劳动定员.............. 错误！未定义书签。 7.1公司体制及组织机构................... 错误！未定义书签。 7.2生产班制及定员 ...................... 错误！未定义书签。 7.3人员来源及培训 ...................... 错误！未定义书签。第八章项目组织与实施进度.............. 错误！未定义书签。 8.1基本要求 ............................ 错误！未定义书签。 8.2项目组织 ............................ 错误！未定义书签。