CN110407206A - 一种钛修饰膨胀石墨的改性方法 - Google Patents

一种钛修饰膨胀石墨的改性方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110407206A
CN110407206A CN201910840270.6A CN201910840270A CN110407206A CN 110407206 A CN110407206 A CN 110407206A CN 201910840270 A CN201910840270 A CN 201910840270A CN 110407206 A CN110407206 A CN 110407206A
Authority
CN
China
Prior art keywords
expanded graphite
titanium
modifying
carbon
vacuum
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
Application number
CN201910840270.6A
Other languages
English (en)
Inventor
涂军波
魏军从
王梓祎
王子琦
郑晓艺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China University of Science and Technology
Original Assignee
North China University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China University of Science and Technology filed Critical North China University of Science and Technology
Priority to CN201910840270.6A priority Critical patent/CN110407206A/zh
Publication of CN110407206A publication Critical patent/CN110407206A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/522—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种钛修饰膨胀石墨的改性方法，其技术方案是：将膨胀石墨与钛源按照一定比例混合，经真空浸渍后埋碳高温热处理制备得到改性膨胀石墨，该膨胀石墨具有较好的抗氧化性及结构完整性，可用于生产碳复合耐火材料原料。且本发明方法具有环境友好，操作简单的优点。

Description

一种钛修饰膨胀石墨的改性方法
技术领域
本发明属于耐火材料原料改性领域，具体涉及一种钛修饰膨胀石墨的改性方法。
背景技术
由于石墨本身优良的热导性和低的热膨胀性以及对炉渣不润湿，使得碳复合耐火材料具有优异的抗热震稳定性、抗渣侵蚀性，从而被广泛的用于转炉、电炉及精炼炉的内衬材料。但是由于石墨容易氧化成温室气体，一方面破坏环境，另一方面冶炼低碳钢时增加了钢水的含碳量，因此碳复合耐火材料的低碳化成为了趋势，但是研究发现耐火材料的碳含量降低后，材料的抗渣性和抗剥落性降低，所以需要采取复合碳素原料来对其性能进行改进，大多数采用石墨烯、膨胀石墨和碳纳米管线等作为碳素原料。而膨胀石墨本身存在一定的结构缺陷，虽然膨胀石墨能缓冲碳复合材料的热应力，但在抗氧化性和结构完整上却不如鳞片石墨。在之前的研究中，多数采用硅、氮、硼修饰膨胀石墨，但其在1200℃以上结构发生蚀变严重强度下降不利于改善耐火材料性能。而碳化钛是一种超硬材料且其化学稳定性好,比如高熔点、高强度、高硬度以及良好的耐腐蚀、耐高温性能,是一种优良的表面保护材料和高温结构材料，本发明申请用钛源进行膨胀石墨的修饰。旨在膨胀石墨端面断键处形成含钛饱和键，改善膨胀石墨的结构完整性，并提高其抗氧化性，期望能更好的应用于碳复合耐火材料中，提高产品性能。
发明内容
为了解决膨胀石墨作为碳素原料在使用过程中易发生的结构蚀变和抗氧化性较差的问题，本发明旨在提供一种提高膨胀石墨的抗氧化性和结构稳定性的改性方法。具体实施方法是用钛源作为修饰剂，通过对膨胀石墨真空浸渍并埋碳热处理的方法来实现。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：取适量膨胀石墨按照碳源和钛源质量比在1：4至1：8的范围内，将其与钛酸四丁酯溶液混合均匀采用真空浸渍法进行浸渍。
采用上述方案所得的改性膨胀石墨，进行高温处理。在温度较低的时候，掺杂离子首先会与膨胀石墨表面的点缺陷处的碳原子形成共价结合，而此时的掺杂离子可以作为电子受体。因此可以在一定程度上减少结构的无序性。在温度升高时，膨胀石墨结构中原有的含氧官能团相互之间会发生缩聚反应，生成水和TiO2，从而降低膨胀石墨中的氧含量，从而降低膨胀石墨的反应活性。当温度更高时，将会转化为TiC ,进一步降低了膨胀石墨的氧含量，降低反应活性，从而提高了膨胀石墨的热氧化分解温度。
具体实施例1
取0.8g膨胀石墨，加入6.4ml体积密度为1g/ml的钛酸四丁酯，将混合物放入100mL的乙醇溶液中进行磁力搅拌与超声混合使二者分散均匀，将样品放入真空箱中真空浸渍60min，真空度为5000Pa，然后经过过滤干燥得到改性膨胀石墨，于1300℃埋碳处理1h。
经检测发现，经过钛修饰后的改性膨胀石墨晶型完整度提高；改性膨胀石墨的石墨化度得到改善，石墨化度提高了47%，氧化温度提高57℃。
具体实施例2
取0.8g膨胀石墨，加入6.4ml体积密度为1g/ml的钛酸四丁酯，将混合物放入100mL的乙醇溶液中进行磁力搅拌与超声混合使二者分散均匀，将样品放入真空箱中真空浸渍60min，真空度为5000Pa，然后经过过滤干燥得到改性膨胀石墨，于1400℃埋碳处理1h。
经检测发现，经过钛修饰后的改性膨胀石墨晶型完整度提高；改性膨胀石墨的石墨化度得到改善，石墨化度提高了63%，氧化温度提高72℃。

Claims (4)

1.一种钛修饰膨胀石墨的改性方法，其特征是向膨胀石墨中加入钛源，碳源与其质量比例为1：4至1：8，再与无水乙醇混合均匀后，将混合物放入真空泵中真空浸渍，过滤干燥之后混合物埋碳高温，即制得改性膨胀石墨，该膨胀石墨具有较为完整的结构和较好的抗氧化性。
2.权利1所述的制备原料，其特征在于钛源为钛酸四丁酯，纯度为分析纯度。
3.权利1所述的制备方法，其特征在于真空浸渍时间为30至90min，真空度为5000Pa至6000Pa范围内。
4.权利1所述的较佳制备方法，其特征在于碳化热处理温度为1300℃至1400℃， 1000℃以下时升温速率为5℃/min，1000℃以上为2℃/min，保温时间为1至3小时。
CN201910840270.6A 2019-09-06 2019-09-06 一种钛修饰膨胀石墨的改性方法 Pending CN110407206A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910840270.6A CN110407206A (zh) 2019-09-06 2019-09-06 一种钛修饰膨胀石墨的改性方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910840270.6A CN110407206A (zh) 2019-09-06 2019-09-06 一种钛修饰膨胀石墨的改性方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110407206A true CN110407206A (zh) 2019-11-05

Family

ID=68370490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910840270.6A Pending CN110407206A (zh) 2019-09-06 2019-09-06 一种钛修饰膨胀石墨的改性方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110407206A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117466644A (zh) * 2023-10-20 2024-01-30 青岛磁龙石墨有限公司 一种高导热柔性石墨板及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1994967A (zh) * 2006-01-06 2007-07-11 南通擎天实业有限公司 用氧化物溶液浸渍石墨碳套处理方法
US20110160034A1 (en) * 2005-03-30 2011-06-30 Fukuoka Prefecture Titanium carbide powder and titanium carbide-ceramics composite powder and method for production thereof, and sintered compact from the titanium carbide powder and sintered compact from the titanium carbide/ ceramics composite powders and method for production thereof
CN102515800A (zh) * 2011-12-20 2012-06-27 叶乐 一种微孔石墨碳化硅砖
CN106519690A (zh) * 2016-10-31 2017-03-22 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
CN106957180A (zh) * 2017-03-10 2017-07-18 湘潭大学 一种Cf/C‑SiC复合材料及其制备方法和应用
CN107935617A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 平顺县西沟龙鼎新材料科技有限公司 一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法
CN109851382A (zh) * 2019-04-23 2019-06-07 航天特种材料及工艺技术研究所 一种C/C-TiC陶瓷基复合材料及原位反应法制备该陶瓷基复合材料的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110160034A1 (en) * 2005-03-30 2011-06-30 Fukuoka Prefecture Titanium carbide powder and titanium carbide-ceramics composite powder and method for production thereof, and sintered compact from the titanium carbide powder and sintered compact from the titanium carbide/ ceramics composite powders and method for production thereof
CN1994967A (zh) * 2006-01-06 2007-07-11 南通擎天实业有限公司 用氧化物溶液浸渍石墨碳套处理方法
CN102515800A (zh) * 2011-12-20 2012-06-27 叶乐 一种微孔石墨碳化硅砖
CN107935617A (zh) * 2016-10-12 2018-04-20 平顺县西沟龙鼎新材料科技有限公司 一种高速列车用碳陶刹车材料的制造方法
CN106519690A (zh) * 2016-10-31 2017-03-22 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
CN106957180A (zh) * 2017-03-10 2017-07-18 湘潭大学 一种Cf/C‑SiC复合材料及其制备方法和应用
CN109851382A (zh) * 2019-04-23 2019-06-07 航天特种材料及工艺技术研究所 一种C/C-TiC陶瓷基复合材料及原位反应法制备该陶瓷基复合材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王庆虎: "含膨胀石墨的铝碳耐火材料组成、结构与力学性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *
车剑飞等: "碳纤维表面含钛碳化硅涂层研究", 《材料导报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117466644A (zh) * 2023-10-20 2024-01-30 青岛磁龙石墨有限公司 一种高导热柔性石墨板及其制备方法
CN117466644B (zh) * 2023-10-20 2024-07-05 青岛磁龙石墨有限公司 一种高导热柔性石墨板及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. Silicon-based materials from rice husks and their applications
CN101956252A (zh) 一种硼改性聚丙烯腈原丝制备碳纤维的方法
RU2008140743A (ru) Способ получения кремния для фотоэлементов и других применений
CN104003738B (zh) 一种熔分炉炉衬材料及其制备方法
CN103849934B (zh) 一种纳米Cr3C2晶须的制备方法
CN105567970A (zh) 一种钛铁矿制备的碳化钛及冶炼工艺、及其应用
CN110407206A (zh) 一种钛修饰膨胀石墨的改性方法
CN103922760B (zh) 一种用于碳复合耐火材料的碳素原料及其制备方法
CN109422539A (zh) 一种氧化铝-氧化石墨烯复合陶瓷的制备方法
CN110436941A (zh) 一种锆修饰膨胀石墨的改性方法
CN107311177B (zh) 一种碳化硅-石墨烯复合粉体及其制备方法
CN105481407A (zh) 一种氧化钙材料及其制备方法
CN103159481A (zh) 一种含碳耐火材料用复合碳素原料及其制备方法
CN103849413A (zh) 沥青添加剂、改性沥青、及其制备方法、应用和沥青炭化物的制备方法
CN108754673B (zh) 一种高拉伸模量石墨纤维及其制备方法
CN203007475U (zh) 复合材料导流筒
CN111253170A (zh) 一种制备硅化石墨结构材料的方法
CN110526693A (zh) 一种耐侵蚀炉衬材料的制备方法
CN109505037A (zh) 一种具有互穿网络结构的复合增强材料及其制备方法
CN107056299A (zh) 一种新型生产高强度炭石墨材料的复合添加剂及该炭石墨材料的制备方法
CN110342494B (zh) 氮化硅包覆碳纳米管的制备及应用
CN203007155U (zh) 复合材料保温筒
CN103804008A (zh) 一种碳化硅/碳功能梯度材料的制造方法
CN101239827A (zh) 冶炼用耐火材料高钙镁碳砖
CN114163132B (zh) 一种泡沫玻璃及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191105