CN101381244A - 一种增强柔性石墨板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及增强柔性石墨板，具体地说是一种增强柔性石墨板的制备方法，采用加压浸渍与真空浸渍相结合的方法，即于柔性石墨板的一侧施以带压的高分子聚合物溶液，另一侧抽真空；利用高分子聚合物填充柔性石墨板材的孔隙，挥发除去浸渍板中的溶剂，浸渍后柔性石墨板增重量为20－120％。本发明将高分子聚合物填充至柔性石墨板的孔隙中，增强了柔性石墨板的机械强度，可提高40－400％，且仍可以保持良好的导电性能。利用自行设计的装置，简化了浸渍工艺，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及增强柔性石墨板，具体地说是一种增强柔性石墨板的制备方法，其利用高分子有机物来填充柔性石墨板中的孔隙，以达到机械增强的目的，并可以保持良好的导电性能。
背景技术
柔性石墨是一种软质、疏松多孔的新型石墨材料，它是70年代首先由美国联合碳化物公司开发应用的，于80年代初开始引入我国。它是由天然鳞片石墨经插层反应和高温膨化后压制而成的。由于柔性石墨除了具备天然石墨本身的耐冷热、耐腐蚀、自润滑等优良性能以外，还有着天然石墨所没有的柔软性、回弹性、低的应力松弛率等。因此，柔性石墨可以广泛的应用于密封业、催化、润滑、医药、环保、电池材料和化学热泵等领域。
但是柔性石墨的最大不足之处就在于其机械强度低，密度为1.0g/cm3时，强度一般为3.5—5.5MPa。为了提高它的强度，人们采用了很多方法，比如，中国专利93105155.X，介绍了一种以多层柔性石墨板和相间衬入的网状织物夹层组成的柔性石墨增强密封板的制作方法。该夹层可以是非金属纤维织物或使金属丝网，石墨板与网状夹层各自成轴平行排列在特制的脚架上，边进料边对网状织物夹层涂覆胶粘剂，然后进行热吹风，一道、二道滚压，最后卷绕成轴，即成能够互相啮合的密封板。又如，日本专利特开昭58—74515中，在1700—3000℃下，将天然鳞片状石墨置于含硼气氛中渗硼，在进行加热膨化，压制成板材，在密度为1.8g/cm2时，强度为12.6—15.4MPa。此外，中国专利93106402.3介绍了一种兼有化学和复合两种增强的柔性石墨板的制作方法，将板材放在磷酸、钼酸、硼酸或其他盐溶液中浸泡10—120分钟，自然干燥后，在其上均匀布以有机或无机纤维，然后涂覆粘结剂，再均匀撒上一层石墨蠕虫，最后在100—150kg/cm2压力下对其进行碾压，再在低于250℃下烘干，即可得复合柔性石墨板材。利用该工艺，柔性石墨板经化学增强后强度变为4.62—6.9MPa，而复合增强后强度变为6.5—9MPa。
目前的有效的增强方法大都是考虑对柔性石墨骨架进行改性，或者是直接利用复合增强的手段增加其强度，而没有考虑柔性石墨材料中存在的孔结构问题。而且现有的方法在操作温度上也有很大的限制，有的渗硼甚至需要上千度的高温，增加了工艺的难度及损耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强柔性石墨的制备方法。利用树脂等粘合剂填堵柔性石墨材料中的孔隙，使树脂与柔性石墨材料的石墨骨架良好的结合为一体，从而达到材料机械增强的目的，并且可以保持良好的导电性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种增强柔性石墨板的制备方法，采用加压浸渍与真空浸渍相结合的方法，即于柔性石墨板的一侧施以带压的高分子聚合物溶液，另一侧抽真空；利用高分子聚合物填充柔性石墨板材的孔隙，挥发除去浸渍板中的溶剂，浸渍后柔性石墨板增重量为20-120％。
所述柔性石墨板密度为0.15—1.3g/cm3，其厚度常为1.5-8mm。
所述高分子聚合物溶液为热塑性树脂溶液或热固性树脂溶液；
所述热塑性树脂乳液为聚对苯二酸丁二酯(PBT)或氟树脂乳液，其质量浓度为5-30％；，干燥温度为100-120℃.
所述热固性树脂溶液为酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂或有机硅树脂的有机溶液，其溶剂可为乙醇、乙酸乙脂、苯乙烯或丙酮，其质量浓度为20-60％；干燥温度为常温-100℃；
其可采用的专用浸渍装置进行浸渍操作；
所述浸渍装置为中上部带有盛液槽、盛液槽上方带有加压腔、盛液槽下方设有真空腔的封闭容器；柔性石墨板置于盛液槽底部，其下设置有起增强作用的筛孔板，于筛孔板下方的真空腔中部设置有支撑螺杆；加压腔通过管路与空压机相连，真空腔通过管路与真空泵相连；
本发明的增强方法是化学增强，对于不同类型的树脂其增强方法及工艺的预处理和后续处理略有不同；
具体浸渍步骤如下，
(1)配制高分子聚合物溶液或乳浊液：针对不同的树脂选择合适的溶剂(必要时可以采用多重溶剂)将高分子聚合物溶解，配制成溶液(若分散效果好，亦可配制成乳浊液)；
当高分子聚合物为热塑性树脂溶液时，其质量浓度为5-30％，，所选溶剂为乙酸乙脂、苯乙烯、N，N-二甲基吡咯烷酮、邻苯二甲酸二甲酯或丙酮；
当高分子聚合物为热固性树脂时，可以直接采用市售的液体树脂，若粘度过高，可以利用溶剂稀释调变，其质量浓度为20-60％，所选溶剂为乙醇、乙酸乙脂、苯乙烯、邻苯二甲酸二甲酯或丙酮。
当高分子聚合物为热固性树脂时，于热固性树脂溶液中可添加质量浓度1—5％的固化剂，所述固化剂为脂肪胺、酸酐、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、环烷酸钴或多元硅酸脂。
(2)将市售的厚度为1.5—8mm的柔性石墨板切割成适当的尺寸，装入浸渍装置中，并进行密封；
(3)将高分子聚合物溶液或乳浊液加入到盛液槽中；
(4)于加压腔中通入气体，使加压腔中的压力保持在0.1—0.3MPa；对浸渍装置的真空腔进行抽真空处理，使其真空度为-0.02—-0.1MPa；
(5)保持上述的状态5—300min，即可将浸渍好的柔性石墨板取出；
(6)后续烘干处理：
当高分子聚合物为热塑性树脂溶液时，浸渍后的柔性石墨板于60—120℃烘干，再进行压制，压力为1—30kgf/cm2；
当高分子聚合物为热固性树脂时，浸渍后的柔性石墨板于30—60℃预烘干0.5—3h，再进行压制，压力为1—30kgf/cm2，最后将板于80—120℃下烘干。
本发明的具有如优点：
1、本发明所用的浸渍方法，不仅利用树脂的浓度差作为浸渍动力，还加入了压力差的作用，缩短了浸渍时间，增强了浸渍效果；
2、本发明的增强过程降低了工艺的操作温度，简化了工艺。
3、本发明所对于质量浓度高的树脂溶液也适用，一些市售的树脂可不经稀释直接使用，降低了对树脂粘度的要求，并且减少溶剂的用量，既降低了成本，也减少了对环境的污染；
4、本发明通过填堵柔性石墨孔隙的方法既可以增强材料的机械强度，又可以保持良好的导电性能，为柔性石墨的增强开辟了一条新思路。
附图说明
图1为本发明浸渍流程图；
图2为本发明浸渍装置(4)结构示意图；
图中标号：1为空压机，2为减压阀，3为压力表，4为专用浸渍装置，5为真空表，6为开关阀，7为缓冲罐，8为真空泵，9为加压腔，10为密封材料，11为盛液槽，12为筛孔板，13为真空腔，14为支撑螺杆。
具体实施方式
本发明可采用专用浸渍装置4进行浸渍操作；所述浸渍装置4为中上部带有盛液槽11，盛液槽11上方带有加压腔9，盛液槽11下方设有真空腔13的封闭容器；柔性石墨板置于盛液槽11底部，其下设置有起增强作用的筛孔板12，于筛孔板12下方的真空腔13中部设置有支撑螺杆14；加压腔9通过管路与空压机1相连，真空腔13通过管路与真空泵8相连。
实施例1
选用山东产柔性石墨板为基材，热塑性PBT树脂(江苏仪化集团公司)为填充材料。将粒料状的PBT树脂溶解于四氯乙烷/苯酚混合溶剂中，其配比为每10ml混合溶剂中含1g PBT(质量分数7.5％)。将切割后的7mm厚柔性石墨板装入浸渍装置4中，密封好，并将树脂溶液加入装置盛液槽11内，密封后，将加压腔9加压至0.2MPa，真空腔13抽真空至-0.1MPa，浸渍0.5h，于60℃烘12h。利用平板油压机压制，压制压力由1—12kgf/cm2逐渐上升，最终密度为0.73g/cm3。
将制得的板材按GB/T13465.2—92测试抗弯强度，并测量其体电阻。
表1
| 试样 | 密度g/cm3 | 抗弯强度(MPa) | 体电阻(mΩ.cm) |
| 原始基材 | 0.49 | 1.40 | 2.26 |
| PBT复合材料 | 0.73 | 1.63 | 12.82 |
实施例2：
其它操作条件同实施例1，加压腔9压力改为0.1MPa，浸渍时间改为浸渍1h，制得板的最终密度为1.71g/cm3。
将制得的板材按GB/T13465.292测试抗弯强度，并测量其体电阻。
表2
| 试样 | 密度g/cm3 | 抗弯强度(MPa) | 体电阻(mΩ.cm) |
| 原始基材 | 0.91 | 4.67 | 2.61 |
| PBT复合材料 | 1.71 | 6.51 | 7.07 |
实施例3：
其它操作条件同实施例1，浸渍时间改为浸渍4h，制得板的最终密度为1.23g/cm3。
将制得的板材按GB/T13465.2—92测试抗弯强度，并测量其体电阻。
表3
| 试样 | 密度g/cm3 | 抗弯强度(MPa) | 体电阻(mΩ.cm) |
| 原始基材 | 0.49 | 1.40 | 2.26 |
| PBT复合材料 | 1.23 | 2.29 | 9.65 |
实施例4：
选用山东产柔性石墨板为基材，热固性乙烯基酯树脂(上海昭和高分子有限公司)为填充材料。将1％(质量分数)的过氧化苯甲酰溶解于乙烯基酯树脂中作为固化剂。将切割后的7mm柔性石墨板装入浸渍装置4中，密封好，并将液体树脂加入装置的盛液槽11，密封后，将加压腔9加压至0.2MPa，真空腔13抽真空至-0.1MPa，浸渍0.5h后，于60℃预烘2h。再利用平板油压机压制，压制压力由1—25kgf/cm2逐渐上升，最终密度为0.63g/cm3。
将制得的板材按GB/T13465.2—92测试抗弯强度，并测量其体电阻。
表4
| 试样 | 密度g/cm3 | 抗弯强度(MPa) | 体电阻(mΩ.cm) |
| 原始基材 | 0.49 | 1.40 | 2.26 |
| 乙烯基酯复合材料 | 0.63 | 3.24 | 3.1 |
实施例5：
其它操作条件同实施例4，加压腔9压力改为0.1MPa，浸渍时间改为浸渍2h，制得板的最终密度为1.30g/cm3。
将制得的板材按GB/T13465.2—92测试抗弯强度，并测量其体电阻。
表5
| 试样 | 密度g/cm3 | 抗弯强度(MPa) | 体电阻(mΩ.cm) |
| 原始基材 | 0.76 | 3.22 | 2.26 |
| 乙烯基酯复合材料 | 1.30 | 13.9 | 2.77 |
实施例6：
其它操作条件同实施例4，浸渍时间改为浸渍4h，制得板的最终密度为0.88g/cm3。
将制得的板材按GB/T13465.2—92测试抗弯强度，并测量其体电阻。
表6
| 试样 | 密度g/cm3 | 抗弯强度(MPa) | 体电阻(mΩ.cm) |
| 原始基材 | 0.49 | 1.40 | 2.26 |
| 乙烯基酯复合材料 | 0.88 | 5.45 | 3.2 |
由此可以看出，经过此种方法增强的柔性石墨材料比普通柔性石墨材料相比，抗弯强度有着很大的提高，同时又可以有着与同一厚度的原始基材相近或是略大的体电阻。即此种方法可以在不过度损失原材料的导电性能的前提下，提高其机械强度，并取消了许多高温操作，简化了工艺。
Claims (5)
1、一种增强柔性石墨板的制备方法，其特征在于：采用加压浸渍与真空浸渍相结合的方法，即于柔性石墨板的一侧施以带压的高分子聚合物溶液，另一侧抽真空；利用高分子聚合物填充柔性石墨板材的孔隙，挥发除去浸渍板中的溶剂，浸渍后柔性石墨板增重量为20-120％。
2.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述柔性石墨板密度为0.15—1.3g/cm3，其厚度常为1.5-8mm。
3.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述高分子聚合物溶液为热塑性树脂溶液或热固性树脂溶液；
所述热塑性树脂乳液为聚对苯二酸丁二酯或氟树脂乳液，其质量浓度为5-30％；干燥温度为100-120℃.
所述热固性树脂溶液为酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂或有机硅树脂的有机溶液，其溶剂可为乙醇、乙酸乙脂、苯乙烯或丙酮，其质量浓度为20-60％；干燥温度为常温-100℃。
4.按照权利要求1所述制备方法，其特征在于：
其采用专用的浸渍装置(4)进行浸渍操作；所述浸渍装置(4)为中上部带有盛液槽(11)、盛液槽(11)上方带有加压腔(9)、盛液槽(11)下方设有真空腔(13)的封闭容器；柔性石墨板置于盛液槽(11)底部，其下设置有起增强作用的筛孔板(12)，于筛孔板(12)下方的真空腔(13)中部设置有支撑螺杆(14)；加压腔(9)通过管路与空压机(1)相连，真空腔(13)通过管路与真空泵(8)相连；
具体浸渍步骤如下，
1)配制高分子聚合物溶液或乳浊液：
当高分子聚合物为热塑性树脂溶液时，其质量浓度为5-30％，，所选溶剂为乙酸乙脂、苯乙烯、N，N-二甲基吡咯烷酮、邻苯二甲酸二甲酯或丙酮；
当高分子聚合物为热固性树脂时，其质量浓度为20-60％，所选溶剂乙醇、乙酸乙脂、苯乙烯、邻苯二甲酸二甲酯或丙酮；
2)将市售的厚度为1.5—8mm的柔性石墨板切割成适当的尺寸，装入浸渍装置(4)中，并进行密封；
3)将高分子聚合物溶液或乳浊液加入到盛液槽(11)中；
4)于加压腔(9)中通入气体，使加压腔(9)中的压力保持在0.1—0.3MPa；对浸渍装置(4)的真空腔(13)进行抽真空处理，使其真空度为-0.02-0.1MPa；
5)保持上述4)的状态5-300min，即可将浸渍好的柔性石墨板取出；
6)当高分子聚合物为热塑性树脂溶液时，浸渍后的柔性石墨板于60—120℃烘3-6h，再进行压制，压力为1—30kgf/cm2；
当高分子聚合物为热固性树脂时，浸渍后的柔性石墨板于30—60℃预烘干0.5—3h，再进行压制，压力为1—30kgf/cm2，最后将板于80—120℃下固化。
5.按照权利要求4所述制备方法，其特征在于：当高分子聚合物为热固性树脂时，于热固性树脂溶液中可添加质量浓度1—5％的固化剂，所述固化剂为脂肪胺、酸酐、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮、环烷酸钴或多元硅酸脂。
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| CN (1) | CN101381244A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102153369A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-08-17 | 东南大学 | 一种用外用增强剂增强蒸压加气混凝土的方法 |
| CN102485688A (zh) * | 2009-09-29 | 2012-06-06 | 黄柱联 | 一种石墨材料 |
| CN103151545A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种具有阻气导水功能的石棉-石墨复合板的制备方法 |
| CN104528710A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-22 | 南通华耐特石墨设备有限公司 | 不透性石墨的生成方法 |
| CN106083125A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-09 | 湖南南方搏云新材料股份有限公司 | 一种筒类碳‑碳复合材料坯体压差浸渍增密装置 |
| CN106082185A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-11-09 | 亚洲硅业（青海）有限公司 | 一种提高普通石墨制品机械强度的方法 |
| CN107337202A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-10 | 山东赫达股份有限公司 | 环保型石墨浸渍固化方法及其装置 |
| CN112601444A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 西安永兴科技发展有限公司 | 一种新型复合材料伸缩节结构 |
| CN112873680A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-01 | 鸡西市普晨石墨有限责任公司 | 一种柔性石墨纸的制备方法 |
-
2007
- 2007-09-05 CN CNA2007100127159A patent/CN101381244A/zh active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102485688A (zh) * | 2009-09-29 | 2012-06-06 | 黄柱联 | 一种石墨材料 |
| CN102485688B (zh) * | 2009-09-29 | 2014-05-14 | 黄柱联 | 一种石墨材料 |
| CN102153369A (zh) * | 2010-12-09 | 2011-08-17 | 东南大学 | 一种用外用增强剂增强蒸压加气混凝土的方法 |
| CN102153369B (zh) * | 2010-12-09 | 2012-09-26 | 东南大学 | 一种用外用增强剂增强蒸压加气混凝土的方法 |
| CN103151545A (zh) * | 2011-12-07 | 2013-06-12 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种具有阻气导水功能的石棉-石墨复合板的制备方法 |
| CN104528710A (zh) * | 2015-01-22 | 2015-04-22 | 南通华耐特石墨设备有限公司 | 不透性石墨的生成方法 |
| CN106082185B (zh) * | 2016-06-08 | 2018-06-15 | 亚洲硅业（青海）有限公司 | 一种提高普通石墨制品机械强度的方法 |
| CN106082185A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-11-09 | 亚洲硅业（青海）有限公司 | 一种提高普通石墨制品机械强度的方法 |
| CN106083125A (zh) * | 2016-08-30 | 2016-11-09 | 湖南南方搏云新材料股份有限公司 | 一种筒类碳‑碳复合材料坯体压差浸渍增密装置 |
| CN107337202A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-10 | 山东赫达股份有限公司 | 环保型石墨浸渍固化方法及其装置 |
| CN107337202B (zh) * | 2017-08-16 | 2023-09-08 | 山东赫达集团股份有限公司 | 环保型石墨浸渍固化方法及其装置 |
| CN112601444A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-04-02 | 西安永兴科技发展有限公司 | 一种新型复合材料伸缩节结构 |
| CN112873680A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-01 | 鸡西市普晨石墨有限责任公司 | 一种柔性石墨纸的制备方法 |
| CN112873680B (zh) * | 2020-12-30 | 2022-03-04 | 鸡西市普晨石墨有限责任公司 | 一种柔性石墨纸的制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090311 |