CN101428792A - 膨胀石墨及其制备方法 - Google Patents
膨胀石墨及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101428792A CN101428792A CNA2008101744757A CN200810174475A CN101428792A CN 101428792 A CN101428792 A CN 101428792A CN A2008101744757 A CNA2008101744757 A CN A2008101744757A CN 200810174475 A CN200810174475 A CN 200810174475A CN 101428792 A CN101428792 A CN 101428792A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plasma body
- graphite
- expanded graphite
- intercalation compound
- handling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 77
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 21
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims abstract description 33
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 34
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 10
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 9
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 compound compound Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 2
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical group [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims 7
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical group [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 claims 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 claims 1
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;hydrate Chemical compound O.OC(O)=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 claims 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 claims 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 claims 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims 1
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 claims 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims 1
- 150000005846 sugar alcohols Chemical class 0.000 claims 1
- 229910052717 sulfur Chemical group 0.000 claims 1
- 239000011593 sulfur Chemical group 0.000 claims 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/20—Graphite
- C01B32/21—After-treatment
- C01B32/22—Intercalation
- C01B32/225—Expansion; Exfoliation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/10—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2200/00—Chemical nature of materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
- C09K2200/02—Inorganic compounds
- C09K2200/0204—Elements
- C09K2200/0208—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种来自石墨原料或部分石墨原料的BET表面＞30m2/g的膨胀石墨，所述石墨原料或部分石墨原料选自天然石墨、压缩的膨胀石墨、部分氧化石墨和/或石墨纤维，其通过使原料与具有插层能力的物质、具有插层能力的物质混合物反应成称为嵌入化合物的化合物以及随即在等离子体中进行膨胀而得到。
Description
本发明涉及一种来自石墨原料或部分石墨原料的膨胀石墨，所述石墨原料或部分石墨原料选自天然石墨、压缩的膨胀石墨、部分氧化石墨和/或石墨纤维，其中，使原料与具有插层能力的物质或物质混合物反应成以下被称为嵌入化合物的化合物，并且随即进行膨胀。本发明还进一步涉及这些材料的用途。
在文献DE66804C中公开了通过热分解石墨嵌入化合物而制备胀大的、具有蠕虫状结构化的石墨颗粒，例如，其通过浓缩硫酸或者硝酸和硫酸的混合物作用于天然石墨颗粒来得到。这些胀大的颗粒——以下称为膨胀石墨——极其可塑并且具有很大的比表面积。膨胀石墨颗粒的可塑性、由这些颗粒制得的组织的强度和弹性以及颗粒的比表面积基本上由膨胀程度决定，对此可以认为是在石墨晶体c-轴方向上的颗粒膨胀，其也可以通过颗粒堆料的体积增加来量化。根据DE 1253130C1，膨胀度应为至少80，优选至少200，因为要在随后不添加粘结剂的条件下通过压结胀大的颗粒而制成的型坯就能得到足够的强度。
石墨颗粒的膨胀显然是由于，嵌入化合物的在加热过程中膨胀的气态分解产物和/或蒸发产物会分开地挤压石墨晶体的层平面或层平面束(Schichtebenenpakete)。该过程伴随着起先包裹在各颗粒中的气体的突然逸出而结束，并且膨胀程度和在加热期间所逸出的气体量大致成反比(M.B.Dowe11，12.Conf.on Carbon，1975年7月28日至8月1日，宾夕法尼亚，匹兹堡，第31页)。为了制得具有高膨胀度的石墨颗粒且其以良好的可加工性和高比表面积为特征，对于确定的时间段在固体内部必须产生相比于能够通过形成的管道、裂缝和孔隙而流出的气体明显更多的气体。
本发明的目的是提供一种开头所述种类的膨胀石墨，其特征在于它的制造方法。
该目的通过这样的方式来实现，即，用等离子体处理开头所述种类的原材料。
已令人惊奇的发现，利用等离子体在选定的条件下，尽管在热的等离子区域中嵌入化合物的很少的停滞期间——其可以完全在微秒范围内——还是可以实现材料的高加热率，从而产生膨胀。同时，得到具有>30m2/g的BET-表面积的石墨膨胀物。本发明另外地优选的方案描述于权利要求2到14中，并且其因此而构成说明书的一部分。
还已发现，这样得到的膨胀石墨具有比现有技术中已知的膨胀石墨更大的表面积，其可是化学或形态改性的。因此，可以克服已知的膨胀石墨的缺点，即对于许多介质来说材料的可润湿性很小。新型的膨胀石墨例如可用作为液体或者气态介质的吸收材料或者用作为复合材料的添加剂。
和由现有技术中已知的制备膨胀石墨的方法相比，本发明的方法在制备化学和形态功能化的膨胀石墨方面，容许有明显更高程度的工艺多样性。仅在一个步骤中就可以完成膨胀和改性。因此，和DE 10 2007023 315 A1(潜热存储体(
)材料的制造方法)描述的系列方法相比，其具有工艺技术上的优点。通过氧气或者其它起到干燥腐蚀作用的气体的掺混物作为工艺气，可以对例如膨胀体的比表面积和表面形态进行改性。此外，还可以通过将具有功能化作用的工艺气掺混到与气相接触的膨胀体的表面上而形成功能性的化学表面基团。
通过使待膨胀的材料经受其中加入了一种或多种工艺气的等离子体的作用，可解决同时膨胀和改性的任务。为此，可以使位于传送装置上作为堆料形式的待膨胀的材料移动通过等离子体，将作为孤立的颗粒的待膨胀材料淋漓、喷雾通过等离子体，或者在流化床中将其保持在等离子体区域内。等离子体优选被产生作为局部化的区域，例如为，等离子火焰、激光焦点，或者作为膨胀激发区域，例如，微波放电。
在该过程中，等离子体用作为高能气态物类(Spezies)的来源，如，转子、振子和/或电子激发的分子或者自由基，环境气体氛围的电子激发的原子或者离子，以及电子和光子。这些物类将等离子气相的焓足够地传递到嵌入化合物上，从而使得所引入材料的加热率和停滞时间足以使嵌入化合物膨胀。此外，气体氛围中的化学活性成分还可以某种方式影响着接触气相的嵌入化合物或者膨胀石墨的表面的化学键合，该方式即，使得表面内的键断裂并随后形成具有气相物类的反应产物。这些反应呈现为功能性表面基团的形式或者导致材料破坏。和膨胀同时发生的、通过等离子体进行的颗粒表面的化学改性或者形态改性的方式，可受到所添加的等离子体工艺气的选择和/或受到插层化合物种类的影响。因此，等离子可以具有腐蚀、化学改性或者涂敷的效果。通过这种方式，就可以在经膨胀的表面上产生许多不同的功能基团或者封闭或敞开的层。含氧、含氮、含卤、含硅、含磷、含金属的基团和其它由它们所形成的基团或层即属于此。
用这样的方式表面功能化的膨胀石墨对所选择的液态或气态的介质具有更好的润湿性。其可例如作为吸附材料来使用。功能性的基团或者层还可以有助于改善膨胀石墨的分散性，这一点有利于利用均匀分布的石墨嵌入体来制造复合材料。特殊的功能化或者涂层还可以导致膨胀石墨与复合材料周围的基质之间的相互化学作用，通过这种化学作用可以对例如复合物的机械或导热或者电性能产生积极的影响。本发明膨胀石墨的用途在权利要求15至18中描述，由此它们同时也是说明书的组成部分。
等离子体产生和运行所需要的能量可以通过离子、电子、包括辐射在内的电场或者电磁场转移到工艺气上。技术上，适合于嵌入化合物膨胀的气体等离子体的激发可以在很大的压力范围内，优选为50000到150000Pa的高压范围内，特别优选在常压范围内，通过直流-气体放电或者高频交流电压-气体放电或低频交流电压-气体放电，通过例如产生微波源或激光的能量富集的电磁辐射场，或者通过电子源或离子源来实现。
使用激光时，与专利EP87489A1中描述的通过激光辐射进行的膨胀相反，对于此处所述方法，激光必须超过某一临界辐射密度，即高于该辐射密度在激光焦点上就会形成等离子体，其另外也通过由光子传介的辐射将嵌入化合物加热至超过转子、振子和/或电子激发下的气体分子、原子、离子或自由基的焓输入值。
对于本发明方法，等离子体为不连续工作或者优选为连续工作。等离子体的中性气体组分的温度应优选为大于500K。
等离子体既可以在处于降低的常压下，也可以在提高的压力下产生于工艺气中，其中为了工艺进行的简便，优选在低于或接近大气压力下的工艺气中操作。
根据本发明在等离子体中嵌入化合物的膨胀在非常短的工艺时间内容许很高的膨胀率，所述工艺时间可以达到毫秒的范围。膨胀程度可以通过等离子体功率和在热等离子区域内的颗粒停滞时间而控制在较宽范围内。
利用等离子体可膨胀的嵌入化合物颗粒的大小覆盖了从几个毫米向下直至两位数大小的纳米范围。利用该方法，除了经插层的石墨或者部分石墨的化合物外，还可以使经插层的石墨碳纤维和经插层的石墨纳米碳纤维膨胀。
以下将结合实施例来解释本发明。
对比实施例1
将市售可得的石墨硫酸氢盐SS3(Fa.Sumikin Chemical Co.，Ltd；东京，日本)在隔焰炉中骤然加热到1000℃。这样得到的膨胀物具有密度为5kg/m3。其化学组成根据XPS-分析仪分析为，C＝97.1原子％(at.％)；0＝1.9at.％。得到的石墨膨胀物具有19m2/g的BET表面。由压制的膨胀物制成的密度为500kg/m3的成形体的吸水率在转移放置到蒸馏水中5分钟之后，为少于10％的成形体重量。
实施例1
将市售可得的石墨硫酸氢盐SS3在大气压力下吹入到以4MHz激发的、诱导耦合的热等离子火焰中。添加70标准升每分钟(slm)的氩气作为工艺气。输入的电功率为1.45kW。石墨硫酸氢盐的输送速率为7.3g/60s，并且其流入速率为5.9m/s。得到的膨胀物具有密度为4.7kg/m3。其化学组成根据XPS-分析仪分析为，C＝95at.％，0＝5at.％。能量效率为3.3kWh/kg膨胀物。得到的石墨膨胀物具有38m2/g的BET表面。由压制的膨胀物制成的密度为500kg/m3的成形体的吸水率在转移放置到蒸馏水中5分钟之后，为303％的成形体重量。
实施例2
将市售可得的石墨硫酸氢盐SS3在大气压力下吹入到以4MHz激发的、诱导耦合的热等离子火焰中。添加120slm的氩气作为工艺气。输入电功率为9.6kW。石墨硫酸氢盐的输送速率为3.1g/60s，并且其流入速率为1.5m/s。得到的膨胀物具有密度为1.9kg/m3。其化学组成根据XPS-分析仪分析为，C＝97.7at.％，0＝2.3at.％。能量效率为51.9kWh/kg膨胀物。得到的石墨膨胀物具有45m2/g的BET表面。由压制的膨胀物制成的密度为500kg/m3的成形体的吸水率在转移放置到蒸馏水中5分钟之后，为41％的成形体重量。
实施例3
将市售可得的石墨硫酸氢盐SS3在大气压力下吹入到以4MHz激发的、诱导耦合的热等离子火焰中。添加120slm的氩气作为工艺气。输入电功率为5.4kW。石墨硫酸氢盐的输送速率为3.0g/60s，并且其流入速率为5.9m/s。得到的膨胀物具有密度为4.1kg/m3。其化学组成根据XPS-分析仪分析为，C＝96.9at.％，0＝3.1at.％。能量效率为27.2kWh/kg膨胀物。得到的石墨膨胀物具有42m2/g的BET表面。由压制的膨胀物制成的片剂的吸水率在转移放置到蒸馏水中5分钟之后，为270％的片剂重量。
实施例4
将市售可得的石墨硫酸氢盐SS3在大气压力下吹入到以4MHz激发的、诱导耦合的热等离子火焰中。添加120slm的氩气作为工艺气。输入电功率为5.8kW。石墨硫酸氢盐的输送速率为3.0g/min，并且其流入速率为53.1m/s。得到的膨胀物具有密度为15.2kg/m3。其化学组成根据XPS-分析仪分析为，C＝96.1at.％，0＝3.9at.％。能量效率为32.2kWh/kg膨胀物。得到的石墨膨胀物具有30m2/g的BET表面。由压制的膨胀物制成的密度为500kg/m3的成形体的吸水率在转移放置到蒸馏水中5分钟之后，为439％的成形体重量。
Claims (18)
1.来自石墨原料或部分石墨原料的BET表面>30m2/g的膨胀石墨，所述石墨原料或部分石墨原料选自天然石墨、压缩的膨胀石墨、部分氧化石墨和/或石墨纤维，其通过使原料与具有插层能力的物质、具有插层能力的物质混合物反应成称为嵌入化合物的化合物并随即在等离子体中进行膨胀而得到。
2.根据权利要求1所述的膨胀石墨，其由于利用等离子体激发的工艺气输入焓，因而通过导致膨胀地加热嵌入化合物而得到。
3.根据权利要求1所述的膨胀石墨，其通过在静电场的等离子体中处理嵌入化合物而得到。
4.根据权利要求1所述的膨胀石墨，其通过在一种或多种交变电磁场的等离子体中处理嵌入化合物而得到。
5.根据权利要求4所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，所述等离子体的电磁激发频率低于100Hz，优选在50或60Hz的工频。
6.根据权利要求4所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，所述等离子体的电磁激发频率在100Hz和10kHz之间的所谓低频区。
7.根据权利要求4所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，所述等离子体的电磁激发频率在10kHz和300MHz之间的所谓的无线电频率区，优选为工业上开放的13.56MHz的数倍。
8.根据权利要求4所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，所述等离子体的电磁激发频率在300MHz和300GHz之间的所谓的微波区，优选为工业上开放的2.45GHz的数倍。
9.根据权利要求4所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，所述等离子体的电磁激发频率在超过300GHz的范围内，优选使用激光辐射。
10.根据权利要求1到9中的一项或多项所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，并且在等离子体中添加选自惰性气体的活性工艺气。
11.根据权利要求1到9中的一项或多项所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，并且在等离子体中添加氧化性工艺气，如空气、氧气、二氧化碳、水或者含过氧化氢的溶液。
12.根据权利要求1到9中的一项或多项所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，并且在等离子体中添加还原性工艺气，如氢气。
13.根据权利要求1到9中的一项或多项所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，并且在等离子体中添加选自产生含氮、含卤、含硅、含磷或者含硫的功能基团的气体的工艺气。
14.根据权利要求10到13所述的膨胀石墨，其通过在等离子体中处理嵌入化合物而得到，并且在等离子体中添加一种或多种所谓的工艺气。
15.根据权利要求1到14中的一项或多项所述的膨胀石墨作为以松散材料、膜、片或成形体形式的吸附材料、密封材料、导热材料、或隔热材料的用途。
16.根据权利要求1到14中的一项或多项所述的膨胀石墨的用途，用以形成具有有机材料、优选聚合物的复合物。
17.根据权利要求1到14中的一项或多项所述的膨胀石墨的用途，用以形成具有无机材料、优选矿物建筑材料的复合物。
18.根据权利要求15所述的用途，所述用途为通过混合或浸渍具有10nm至10mm范围的平均粒度的石墨材料或部分石墨材料而用作为潜热存储体，所述石墨材料或部分石墨材料在5000Pa至300000Pa的压力范围内利用等离子体进行处理，并采用选自石蜡、糖醇、气体水合物、水、盐的水溶液、盐的水合物、盐的水合物的混合物、盐(尤其是氯化物和硝酸盐)和盐的共熔混合物、碱金属的氢氧化物以及多种上述相转化材料的混合物，例如，盐和碱金属氢氧化物的混合物或石蜡和盐的水合物的混合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007053652A DE102007053652A1 (de) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Expandierter Graphit und Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE102007053652.8 | 2007-11-08 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101428792A true CN101428792A (zh) | 2009-05-13 |
Family
ID=40375347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNA2008101744757A Pending CN101428792A (zh) | 2007-11-08 | 2008-11-07 | 膨胀石墨及其制备方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8163264B2 (zh) |
| EP (1) | EP2058278A3 (zh) |
| CN (1) | CN101428792A (zh) |
| DE (1) | DE102007053652A1 (zh) |
| WO (1) | WO2009060009A2 (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102344182A (zh) * | 2011-08-24 | 2012-02-08 | 科迈化工股份有限公司 | 膨胀石墨吸附处理橡胶促进剂废水的方法 |
| CN102476797A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 可膨胀石墨的制备方法 |
| CN102745680A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-24 | 武汉工程大学 | 一种制备膨胀石墨的方法及其装置 |
| CN106479452A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-08 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN106543978A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-29 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN106565243A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-04-19 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN107698799A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-16 | 扬州大学 | 一种微波辅助膨胀石墨表面聚氯乙烯原位修饰的方法 |
| CN110980723A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-10 | 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 | 一种石墨膨化处理工艺 |
| CN111533123A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-08-14 | 黑龙江工业学院 | 一种等离子体制备无硫可膨胀石墨的装置及方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009024541A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Sanden Corp | 軸シール |
| IT1395028B1 (it) * | 2009-08-06 | 2012-09-05 | Maccaferri Spa Off | Sistema e procedimento di addizione e dosaggio di fibre in una matrice cementizia |
| CN102126719B (zh) * | 2010-01-14 | 2013-04-17 | 河北农业大学 | 一种低起始膨胀温度可膨胀石墨的制备方法 |
| AT510311B1 (de) * | 2010-08-27 | 2013-02-15 | Sunpor Kunststoff Gmbh | Flammgeschützte, wärmedämmende polymerisate und verfahren zu deren herstellung |
| DE202011002156U1 (de) | 2011-01-31 | 2011-05-26 | Promat GmbH, 40878 | Latentwärmespeicher |
| DE102011007335A1 (de) * | 2011-04-13 | 2012-10-18 | Sgl Carbon Se | Wärmespeichermodul und Wärmespeicher |
| RU2472701C1 (ru) * | 2011-08-08 | 2013-01-20 | Закрытое акционерное общество "ГРАФИТИНВЕСТ" | Способ получения терморасширенного графита, терморасширенный графит и фольга на его основе |
| US9409320B2 (en) * | 2012-12-18 | 2016-08-09 | General Electric Company | Collapsible mandrel for manufacturing three-dimensional structures |
| DE102014207678A1 (de) | 2014-04-24 | 2015-10-29 | Robert Bosch Gmbh | Batteriezelle und Verfahren zum Betrieb derselben |
| WO2016012367A1 (en) | 2014-07-22 | 2016-01-28 | Basf Se | Modification of carbon particles |
| CN104495834A (zh) * | 2015-01-16 | 2015-04-08 | 黑龙江科技大学 | 气态氧化剂替代固、液态氧化剂制备可膨胀石墨的方法 |
| CN104986756B (zh) * | 2015-06-18 | 2017-03-01 | 浙江大学 | 一种适用于光热沸腾的改性膨胀石墨材料的制备方法 |
| DE102016013415A1 (de) | 2016-11-10 | 2018-05-17 | Rainer Busch | Verfahren zur Herstellung eines formstabilen, auslaufsicheren Phase Change Material System (PCM - S) |
| JP7402601B2 (ja) * | 2018-05-09 | 2023-12-21 | リンテック株式会社 | 個片体形成装置および個片体形成方法 |
| SE542958C2 (en) * | 2018-12-17 | 2020-09-22 | Saltx Tech Ab | Heat storage using phase change material coated with nanoparticles |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE66804C (de) | Dr. phil. W. luzi in Leipzig, Hospitalstr. 18 | Verfahren zur Aufbereitung von Graphit | ||
| GB991581A (en) * | 1962-03-21 | 1965-05-12 | High Temperature Materials Inc | Expanded pyrolytic graphite and process for producing the same |
| EP0087489B1 (de) | 1982-03-02 | 1985-06-19 | SIGRI GmbH | Verfahren zum Herstellen expandierter Graphitpartikel |
| SU1657473A1 (ru) * | 1988-07-11 | 1991-06-23 | Институт элементоорганических соединений им.А.Н.Несмеянова | Способ получени термически расширенного графита |
| JP2861094B2 (ja) * | 1989-08-30 | 1999-02-24 | 日立化成工業株式会社 | 膨張黒鉛シートとセメントまたはモルタルとの複合材料及びその製造方法 |
| CN1212970C (zh) * | 2001-02-23 | 2005-08-03 | 日本皮拉工业株式会社 | 膨胀石墨制密封原材料的制造方法 |
| US6693253B2 (en) * | 2001-10-05 | 2004-02-17 | Universite De Sherbrooke | Multi-coil induction plasma torch for solid state power supply |
| DE10250249A1 (de) * | 2002-10-28 | 2004-05-13 | Sgl Carbon Ag | Mischungen für Wärmespeicher |
| US7754184B2 (en) * | 2006-06-08 | 2010-07-13 | Directa Plus Srl | Production of nano-structures |
| DE102007023315B3 (de) | 2007-05-16 | 2008-10-16 | BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung | Verfahren zur Herstellung eines Latentwärme-Speichermaterials |
-
2007
- 2007-11-08 DE DE102007053652A patent/DE102007053652A1/de not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-09-23 EP EP08164935A patent/EP2058278A3/de not_active Withdrawn
- 2008-11-05 WO PCT/EP2008/065024 patent/WO2009060009A2/de active Application Filing
- 2008-11-07 CN CNA2008101744757A patent/CN101428792A/zh active Pending
- 2008-11-10 US US12/268,005 patent/US8163264B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102476797A (zh) * | 2010-11-29 | 2012-05-30 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 可膨胀石墨的制备方法 |
| CN102476797B (zh) * | 2010-11-29 | 2013-10-02 | 海洋王照明科技股份有限公司 | 可膨胀石墨的制备方法 |
| CN102344182A (zh) * | 2011-08-24 | 2012-02-08 | 科迈化工股份有限公司 | 膨胀石墨吸附处理橡胶促进剂废水的方法 |
| CN102745680A (zh) * | 2012-07-19 | 2012-10-24 | 武汉工程大学 | 一种制备膨胀石墨的方法及其装置 |
| CN102745680B (zh) * | 2012-07-19 | 2014-10-15 | 武汉工程大学 | 一种制备膨胀石墨的方法及其装置 |
| CN106543978A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-29 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN106479452A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-03-08 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN106565243A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-04-19 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN106543978B (zh) * | 2016-10-31 | 2019-11-15 | 清华大学深圳研究生院 | 压缩膨胀石墨导热复合材料及其制备方法 |
| CN107698799A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-02-16 | 扬州大学 | 一种微波辅助膨胀石墨表面聚氯乙烯原位修饰的方法 |
| CN110980723A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-10 | 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 | 一种石墨膨化处理工艺 |
| CN110980723B (zh) * | 2019-12-27 | 2022-10-21 | 洛阳森蓝化工材料科技有限公司 | 一种石墨膨化处理工艺 |
| CN111533123A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-08-14 | 黑龙江工业学院 | 一种等离子体制备无硫可膨胀石墨的装置及方法 |
| CN111533123B (zh) * | 2020-06-12 | 2024-03-15 | 黑龙江工业学院 | 一种等离子体制备无硫可膨胀石墨的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009060009A3 (de) | 2009-10-15 |
| US20090130442A1 (en) | 2009-05-21 |
| WO2009060009A2 (de) | 2009-05-14 |
| US8163264B2 (en) | 2012-04-24 |
| EP2058278A3 (de) | 2009-09-09 |
| EP2058278A2 (de) | 2009-05-13 |
| DE102007053652A1 (de) | 2009-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101428792A (zh) | 膨胀石墨及其制备方法 | |
| Lee et al. | Recent advances in preparations and applications of carbon aerogels: A review | |
| US20100116457A1 (en) | Method for producing a latent heat storage material | |
| CN106542509B (zh) | 一种高效制备类石墨烯氮化碳的方法 | |
| Chen et al. | Catalytic activities of two different morphological nano-MnO2 on the thermal decomposition of ammonium perchlorate | |
| CN102583328B (zh) | 一种微波膨化制备氧化石墨烯的工艺方法 | |
| Liu et al. | Composite of Coal‐Series Kaolinite and Capric–Lauric Acid as Form‐Stable Phase‐Change Material | |
| JP5442601B2 (ja) | 膨張バーミキュライト形成方法および圧縮材料製造方法 | |
| CN102838110B (zh) | 一种石墨烯粉体的制备方法 | |
| Tsai et al. | Preparation of expandable graphite using a hydrothermal method and flame-retardant properties of its halogen-free flame-retardant HDPE composites | |
| JP2014201492A (ja) | 酸化グラフェン含有液の製造方法及びその利用 | |
| JP2022537029A (ja) | グラフェン／酸化グラフェンコア／シェル粒子、それを作製する方法、およびそれを使用する方法 | |
| US7029517B2 (en) | Devices and methods for hydrogen storage and generation | |
| Kim et al. | Characteristics of a high compressive strength graphite foam prepared from pitches using a PVA–AAc solution | |
| Terao et al. | Effective synthesis of surface-modified boron nitride nanotubes and related nanostructures and their hydrogen uptake | |
| Mandal et al. | Shape-stabilized orange peel/myristic acid phase change materials for efficient thermal energy storage application | |
| Ávila-Orta et al. | Toward greener chemistry methods for preparation of hybrid polymer materials based on carbon nanotubes | |
| Levchenko et al. | Functional Nanomaterials from Waste and Low‐Value Natural Products: A Technological Approach Level | |
| Atinafu et al. | Energy storage and key derives of octadecane thermal stability during phase change assembly with animal manure-derived biochar | |
| CN110127690B (zh) | 一种采用连续轰爆释压技术制备膨胀石墨的方法 | |
| RU2648315C1 (ru) | Способ получения терморасширенного графита | |
| JP2003002623A (ja) | 膨脹黒鉛の製造方法 | |
| Zhang et al. | Preparation and catalytic activity of Co/CNTs nanocomposites via microwave irradiation | |
| JPH09229290A (ja) | 真空断熱材用複合材および真空断熱材の製造方法 | |
| JP3960397B2 (ja) | 電気二重層コンデンサー |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090513 |