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盘式过滤机-阳极氧化法生产优质可膨胀石墨技术

时间:2019-06-24 查看:170
内容摘要:阳极氧化法生产优质可膨胀石墨技术 (清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室,北京1_83) 一、内容简介 2 〇世纪 8 〇年代末,中国刚刚引进柔性石墨生产线。作为柔性石墨原料的可膨胀石墨不仅供应国 内柔性石墨生产需求,国际上也获得很大的市...
阳极氧化法生产优质可膨胀石墨技术
(清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室,北京1_83)
一、内容简介
2〇世纪8〇年代末,中国刚刚引进柔性石墨生产线。作为柔性石墨原料的可膨胀石墨不仅供应国 内柔性石墨生产需求,国际上也获得很大的市场。当时可膨胀石墨的工艺为化学法,技术不稳定,很 多产品膨胀后残硫量高达2000 x KT6以上。
可膨胀石墨是一种残余的石墨层间化合物(GICs),工业上通常采用硫酸作插层剂,生成H2S04- GIC,然后水洗、烘干去除大部分H2S04,制成可膨胀石墨。可膨胀石墨经高温快速加热,石墨颗粒发 生膨胀形成蠕虫状的膨胀石墨,经压轧成为带状或板状的柔性石墨。柔性石墨是当前性能最优的新一 代密封材料,是核电站首选密封材料。广泛用于发电、石化、汽车、化工、航天航空等行业的密封件 制造。柔性石墨的重要指标是残硫量,它主要取决于可膨胀石墨的残硫量,越是技术含量高的产业如 核能、精细化工,要求残硫量越低。
制备H2S04 -G1C时,由于硫酸不能直接与石墨进行插层反应。普通的化学法必须使用高锰酸钾、 硝酸、双氧水等强氧化剂,才能使心304插入石墨层间c化学法反应一旦开始,反应就自发进行,过 程难于控制,因此一旦配料出现偏差或环境条件,如温度、压力、湿度等,发生变化时,产品质量就 会出现问题。技术研制单位清华大学采用电化学方法,不使用任何氧化剂,使石墨与硫酸直接在阳极 氧化条件下进行插层反应。给电进行反应,停电终止反应,过程完全可控同时用时间、电压(电 流)控制反应程度,保证了产品质量。普通可膨胀石墨残硫量低于800 xl(T6,并且可以采用氧化性 很弱的有机酸制备核用低硫、无硫可膨胀石墨,这在化学法是很难完成的。由于不加任何添加剂,工 艺过程中残酸的回收和再利用易于进行,降低了成本和环境污染,综合成本上,阳极氧化法低于传统 的化学法工艺。
 
二、 推广应用
该项技术先后在河北、内蒙古、山东等多家企业实施产业化,产品大部分出口。
三、 鉴定、获奖、专利情况
该项技术是1989 - 1992年研制完成并开始产业化。已获得3项发明专利(专利号分别为 ZL9U11825.X,ZL91111826.8, ZL92111135.5),通过原国家教委主持的科技鉴定,评价为国内外首 创新技术。该项成果丨993年获国家发明三等奖
h2so4 - h2o2体系生产低硫可膨胀石墨技术
(清华大学材料科学与工程系先进材料教育部重点实验室,北京100083)
一、内容简介
石墨层间化合物(graphite intercalation compounds,简称GICs)是指釆用物理、化学或电化学方 法,将其他原子、分子、离子或离子团插人到石墨层间,形成一类新的化合物。插人物从石墨层面得 到电子的GlCs叫受主型GICs。受主型GlCs的形成,是一个氧化/插层过程,首先是[〇](及其他的 氧化性物质)与石墨层的电子作用,发生氧化,使层间距加大,引导插人剂进人石墨层间,实现插 层。氧化过程是受主型GICs形成的一个控制环节,当插层剂本身氧化性不够时,插层反应十分缓慢甚 至不能进行,此时为了保证GICs的形成,就要依靠附加的化学氧化剂或电化学阳极氧化来实现插层 反应D
GICs材料目前在工业上应用最大的是可膨胀石墨,它是制备柔性石墨及多孔石墨的主体原料。可 膨胀石墨是以GICs的插层剂在高温快速加热时气化,产生巨大内压从而使石墨颗粒层间胀开,在轴 方向膨胀几十至几百倍而得名。绝大多数GICs都具有可膨胀性,但综合考虑,采用硫酸插层的H2S04 -G〖CS用作可膨胀石墨最经济,所以工程上也称酸化石墨。
硫酸插层的可膨胀石墨的重要质童指标之一是其残硫含M,作为有害元素,它影响到柔性石墨等 后续产品的质量。决定残硫含M的是硫酸氧化/插层过程及插人量。普通可膨胀石墨在900 ~1000七膨 胀后,残硫含量(】300~2000) xKT6,本项目利用化学法的氧化剂(H202)共插入或电化学阳极氧 化控制氧化/插层过程,得到残硫S«800 x丨0_6的低硫可膨胀石墨。
采用化学法制备^504插层的可膨胀石墨时,^304的氧化活性不够,在常温下不能自己插人到 石墨层间,需要借助氧化剂来氧化石墨。实际上氧化剂本身也是一种插层剂,与H2S04有共同插人的 关系,氧化性越强,共插人过程越强。由氧化剂的标准电极电位可以判定其氧化剂的强弱,如表1 所示。