柔性石墨总结

柔性石墨（又称膨胀石墨）总结

从材料学的角度，膨胀石墨与柔性石墨二者有很大区别，是两种材料。膨胀石墨是松散的多孔结构材料，具有优良的隔绝密封性能。随着技术和新材料应用的发展，这两类新材料由于其不同的特性，各自的应用领域也显著不同。

柔性石墨又称膨胀石墨，它以鳞石墨为原料，经化工处理生成层间化合物。在800-1000℃的高温下，层间化合物变成气体，使鳞片石墨膨胀二百倍左右，变得像棉花导热等优点，克服了脆性的缺点，因而显示良好的密封性。

特性：耐高温、耐腐蚀、自润滑等性能的同时，还具有柔软性、回弹性、可塑性、不渗透性、自粘性、低密度和各向异性等特性。疏松多孔，富有弹性。在高温，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。

生产工艺：它是利用鳞片石墨能形成层间化合物的特性，将鳞片石墨经特定的化学处理，使之形成某种层间化合物，再经高温热处理，使层间化合物分解，同时，石墨延C轴方向迅速膨胀，形成一种具有优良柔性的物质，即膨胀石墨（或柔性石墨），将膨胀石墨添加或不加粘结剂压制成的各种形体的材料即为柔性石墨材料。

制备方法

1）化学法化学法制备膨胀石墨成本较低，适用于大规模生产。天然鳞片石墨用硫酸、硝酸配制的酸化液与强氧化剂先作

浸泡处理，然后经过脱酸、水洗、干燥，成为可膨胀石墨，在9500C左右的高温下膨胀，获得松装密度为0.004~0.015g/ml的膨胀石墨。由于化学法工艺中插层剂一般为浓硫酸、氧化剂一般为浓硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾、高氯酸、三氯醋酸、乙酸酐、双氧水及其它化合物，化学法制得的膨胀石墨含硫量较高，对环境污染严重，而且在制造过程中要产生SOX、NOX气体，对人体危害较大，且产品中有硫残留，在应用中对于设备有腐蚀。同时产品的高温抗氧化性及强度也不高，限制了其境一步发展。

2）电化学法电化学法是基于可膨胀石墨在制备过程中存在电子授受的机理，与化学相比用电化学法制造可膨胀石墨，氧化剂用量大为减少，且化学反应插入物在层间分布均匀，产品的可膨胀性能稳定且含硫量较低，已成为新工艺探索的主要目标。

3）超声氧化法在制备可膨胀石墨的过程中，对阳极的电解液进行超声波振动，振动时间与阳极氧化时间相同，其中超声波电流小于500Ma.由于超声波对电解液的振动有利于阴、阳极的极化作用，使阳极氧化的速度加快，缩短了氧化时间，提高了生产效率，节约了能源。

4）气象扩散法将石墨和插层化合物分别置于一个真空密封管的两端，在插层物两端加热，利用两端的温差形成必要的反应压差，使插层物以小分子的状态进入鳞片石墨层间，从而制的膨胀石墨。此法生产的膨胀石墨的阶层数可控制，但生产成本较高，受到一定的限制。

5）熔盐法将几种插入物与石墨混合加热，形成石墨插层，进而制的膨胀石墨。对于熔盐法，目前研究还很少。

生产技术新突破：

一是发明了制备层间化合物的方法，主要有化学浸渍法和电解法（也属化学法，通常称为电化学法）。目前在我国使用较多的是化学浸渍法，由于作为侵入物质和作为氧化剂的化学物质的不同，又有好多种不同的处理方法，但作为侵入物质的基本都是浓硫酸和浓硝酸，而作为氧化剂的一般都是硝酸盐、氯酸盐等氧化性混合物。二是石墨的膨胀工艺明显进步。现今国内使用的电加热和燃烧液化汽加热两种主要的连续膨胀炉成本低、产量大、质量稳定，基本能够适合大批量生产。三是柔性石墨的成型方法逐步多样化。如板材成型由过去的模压发展到了现在的连续滚压（可生产无限长的板材）和模压与滚压相结合（适应性强、能生产多种规格的板材）的方法。石墨板材生产基本上团结滚压法，各种填料比较多的采用了模压法，而各种垫片则大多采用缠绕法。四是生产设备经过不断更新改造日趋先进。

与石棉垫片相比，柔性石墨具有以下明显的优越性：

无辐射无污染、耐高温（增强复合垫片能耐1650℃的高温）、适用范围广（包括放射性化工介质）、使用简便快捷。

应用领域：石墨作为一种新型材料已在密封领域得到高度重视与广泛应用，经过近十几年的发展，柔性石墨密封产品已被广泛应用到发动机、机械、汽车、纺织、化工等各种行业，在密封

领域逐渐占主导地位。

国外现状：2O世纪60年代后期，美国联碳公司用膨胀石墨制成密封材料，从而诞生了第二代密封材料。1971年美国洛克惠尔阀门工程设计中心为解决原子能阀门泄漏问题，对美国九家公司生产的l6种不同类型的密封填料在64个试验点进行对比试验，结果表明，膨胀石墨密封效果最佳。从此，美、日、法、德等发达国家进一步深入研究，促进了膨胀石墨密封材料的迅速发展，成为世界上一种新型高效节能密封材料。目前，美、日、德、法的柔性石墨产业居领先地位。日本生产核能级的超低硫

(S<500ppm)及高纯(S<50ppm)产品的技术领先。其中，高纯柔性石墨只有日本能够生产。全世界柔性石墨产量最大为1.5~2.0万吨以上。

国内现状：我国于1978年开始研制膨胀石墨及其制品，近几年发展速度也很快。由于具有质地柔软，压缩性和回弹性强等特点，因而作为密封材料在我国很快得到推广和应用，可以代替石棉、橡胶、聚四氟乙烯、金属等传统密封材料，能较理想地解决设备的跑冒滴漏问题，对于提高三大效益，尤其是环境效益，作用也越来越大。

衍生品：柔性石墨复合材料

即柔性石墨与其他材料复合，这样既保持了石墨的性能、又弥补了不足，两全其美，扩大了使用范围。目前国内的柔性石墨复合材料主要有三种：一是柔性石墨与金属的复合。如在柔性石

墨层间加上一层铁芯制成复合石墨板材，就可增加抗拉强度；在石墨缠绕垫片边缘包上一层金属，如不锈钢，就可增大垫片的强度和耐磨性，避免垫片变型。类似的还有金属石墨汽垫、增强填料环等等。二是柔性石墨与粘结剂的复合。石墨膨胀倍数不足80倍时，或者强度要求较高时，可将膨胀石墨与粘结剂进行复合山东北墅石墨矿按照这一原理制成的复合石墨轴承内衬、SB 型石墨润滑带等产品使用效果极佳。三是石墨与金属粒子亲合。即把膨胀石墨颗粒通过添加、混合等方式，使之形成含金属的膨胀石墨颗粒，然后压制成各种形态的复合材料，它可以改善柔性石墨材料的耐热冲击性和防锈性。经使用发现，这种材料能够长度消除柔性石墨对金属的腐蚀作用。