了解天然鳞片石墨表面改性方法

了解天然鳞片石墨表面改性方法
天然鳞片石墨是一种优质耐火材料原材料，但石墨表面的疏水性强，很难制备出均匀致密的不定型耐火材料。

要使石墨在耐火材料中得
到广泛应用，必需对石墨进行表面改性，使表面由疏水性变化为亲水性。

一般来说，表面改性大多是利用改性剂对粉体进行表面改性，本文则为
大家介绍了多种石墨改性方法。

一、石墨的润湿性及其应用局限性
石墨的表面张力小，大面积无缺陷，其表面还存在约0.45%的挥发性有机物，这些均恶化了石墨的润湿性。

石墨表面的强疏水性，恶化了
浇注料的流动性，且石墨简单聚集而不能均匀分散在耐火材料中，因此
很难制备出均匀致密的不定型耐火材料。

高温烧成后的组织结构及性能，在很大程度上取决于高温硅酸盐
液体对石墨的润湿性。

当润湿时，硅酸盐液相在毛细管力的作用下，流
入颗粒间隙，靠它们间的附着力把石墨颗粒粘结起来，在石墨四周形成
一层薄膜，冷却后形成连续体，与石墨形成粘结力较高的界面。

若二者
不润湿，石墨颗粒形成聚集体，硅酸盐液相局限在颗粒间隙中形成孤立体，高温下很难烧结形成致密的复合体。

因此，要想制备性能优良的含碳耐火材料，必需先改善石墨的润
湿性。

近年来，人们对石墨进行了大量表面改性讨论，取得了肯定进展，并探讨出了多种表面改性方法。

二、石墨的表面改性方法
1、低温煅烧石墨
石墨表面有0.45%的挥发性有机物，这是导致润湿下降的原因之一。

将石墨在300～400℃低温煅烧后，其润湿性有肯定的改善。

2、表面活性剂改性石墨
表面活性剂法改性是指利用表面活性剂的特别结构，使其一端的疏水基吸附在石墨表面上，而另一端的亲水基指向水中，从而更改了石墨的表面性质，使其亲水性得到改善。

以表面活性剂改性石墨是最早进展的方法之一，具有成本低、工艺简单和润湿性明显提高等特点。

3、碎裂坯体法
将石墨和其他耐火物料依照肯定比例混合均匀，在压力机上压制成坯体，经肯定温度焙烧处理而得到致密的高强度坯体，然后坯体碎裂成不同粒级的物料，将这种物料引入不定型耐火材料料中，而达到多量引入石墨的目的。

4、造粒法
以石墨或其他耐火物料为造粒的核心，即“粒核”，在外力作用下，通过结合剂的粘结力，使石墨或其他耐火物料粘结在粒核表面，随着粒核的长大，最后成为有肯定密度和强度的大颗粒。

周宁生以碎裂坯体法和造粒法向浇注料中引入石墨，与向浇注料中直接加入鳞片石墨相比，加水量显著降低，流动性改善，因而密实程度相应提高。

冷态和热态强度比后者高出一到二倍。

造粒法和碎裂坯体法向浇注料中引入石墨，改善了石墨密度小和填充性差的问题，这两种方法值得进一步去讨论和探讨。

5、石墨的球形化处理
球形化指对鳞片石墨施加外力，在鳞片细碎化的同时，细碎的鳞片在厚度方向上相互粘结或使鳞片弯曲，引起片径减小、厚度变大而粒状化。

此时石墨由于径和厚的差别变小而渐渐失去了取向性。

石墨经球形化处理后，减小鳞片石墨的比表面积，降低表面能，在浇注料中的充填性和分散性得到了提高。

但这种方法对石墨润湿性的改善程度有限，不能达到石墨的使用要求。

6、强酸处理法
将石墨粉末浸在浓硫酸、浓硝酸或氢氟酸中，在常温至100℃下反应，把石墨颗粒表面改为亲水性的表面。

但由于酸成分浸入到石墨的结
晶层内，形成层间化合物，要除去这些残留在结晶层中的化合物很困难，在以后的施工中，酸成分溶于泥料或泥浆的水中，使ｐＨ值更改而影响
材料的性能。

7、表面涂层法
石墨表面涂层法指用物理或化学方法在石墨表面覆盖一层亲水性
物质，如具有良好的润湿性的氧化物、金属、碳化物、氮化物等。

这种
方法在改善石墨亲水性的同时，通过石墨表面的涂覆层，还能提高石墨
的抗氧化性，加强复合材料中石墨与四周基质或晶粒的界面结合强度，
通过密度较大的吸附层能降低石墨与其他耐火物料间的密度差。

因此表
面涂层法是一种具有很大进展前景的方法
石墨表面涂层法的优点在于表面包覆涂层后，不但改善了石墨的
润湿性，还提高了石墨的抗氧化性，加强了石墨与四周基质或晶体颗粒
间的结合强度。

但存在的问题是，由于涂覆层颗粒与石墨母颗粒之间的
结合力较弱，在原材料混合过程中，涂覆层颗粒简单从石墨表面脱附，
从而影响改性效果。

石墨的表面改性讨论已取得了肯定进展，但离实际应用仍有较大
距离，还有待深入探讨和讨论。

除了进展新的改性方法外，同时综合多
种改性方法将是石墨改性的一种进展趋势。