CN110510608A

CN110510608A - 一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂及其应用

Info

Publication number: CN110510608A
Application number: CN201910869527.0A
Authority: CN
Inventors: 黄兴; 王文虎; 耿艳春
Original assignee: Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Mechanical Engineering Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: CN110510608B

Abstract

本发明提供一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂及其应用，属于石墨材料领域。本发明抗氧化剂包括磷酸、草酸、乙醇和聚乙二醇，其中磷酸和草酸能协同提高鳞片石墨的抗氧化性以及膨化后柔性石墨的产出率；乙醇作为稀释剂能使磷酸、草酸、聚乙二醇与鳞片石墨充分接触；聚乙二醇作为分散剂，能使磷酸和草酸均匀地、结合力强地分散于鳞片石墨中，确保所述抗氧化剂处理过的石墨成分均一，抗氧化速率稳定；采用溶液浸渍法使该抗氧化剂充分地浸透到鳞片石墨层隙间，不仅能均匀且大幅度地提高石墨的抗氧化性，而且方法简单，不易扬尘。

Description

一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂及其应用

技术领域

本发明属于石墨材料领域，涉及一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂及其应用。

背景技术

继石棉材料对人有致癌风险，在被国际禁用之后，柔性石墨作为一种具有较好的回弹性、自润滑性以及耐高温性能的新型密封材料，已被广泛地应用于各种超高温工作环境，特别是流体设备的高温高压的密封。现在国际上都在研究提高石墨在高温环境下的抗氧化性以提高石墨的高温下抗烧失能力。目前，以德国SGL公司的石墨抗氧化性能最为顶尖，他们最好技术参数工艺上能做到670℃/h(670℃下1h)烧失量小于1％；同时壳牌石油公司规定对供应商的采购技术指标也要670℃/h下的烧失量≤4％；而我国标准JB/T7758.2-2005上，只规定石墨材料600℃/h((600℃下1h))下烧失量≤20％，这明显远远落后于国际水平。

我国是柔性石墨生产的大国，全球市场占有量达70％，石墨材料深加工和工业应用性能的提升研究，是一个急迫国家战略的任务。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂及其应用，以解决现有的石墨制品耐高温能力差，高温膨化时产出折损大，抗氧化剂分散不均匀以及与物料结合力差，抗氧速率不稳定等技术问题。

第一方面，本发明提供了一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂，其包括磷酸、草酸、稀释剂和分散剂，所述稀释剂包括乙醇，所述分散剂包括聚乙二醇。所述抗氧化剂中，磷酸和草酸能协同提高鳞片石墨的抗氧化性以及膨化后柔性石墨的产出率；乙醇作为稀释剂，不但能使磷酸、草酸、分散剂与鳞片石墨充分接触，而且易挥发，便于脱除；聚乙二醇作为分散剂，能使磷酸和草酸均匀地、结合力强地分散于鳞片石墨中，确保所述抗氧化剂处理过的石墨成分均一，抗氧化速率稳定。另外，天然鳞片石墨是自然界中可浮性最好的矿石之一，其可浮性、润滑性以及可塑性均比其他类型石墨优越；相较其他类型的石墨，采用所述抗氧化剂能更显著的提高鳞片石墨的抗氧化性。

作为本发明抗氧化剂的优选实施方式，以所述抗氧化剂总重量为基准计算，磷酸占1-3.5％，草酸占0.5-1.5％，乙醇占94.5-98.2％，聚乙二醇占0.3-0.5％。经所述抗氧化剂处理过的石墨的670℃/h烧失量≤10.2％，碳含量≥98％，膨化后柔性石墨的产出率≥83％。

作为本发明抗氧化剂更优选的实施方式，以所述抗氧化剂总重量为基准计算，磷酸占2-3.5％，草酸占1-1.5％，乙醇占94.5-96.5％，聚乙二醇占0.3-0.5％。经所述抗氧化剂处理过的石墨的670℃/h烧失量≤5.6％，碳含量≥98％，膨化后柔性石墨的产出率达89％。

第二方面，本发明还提供了一种上述抗氧化剂的用途，即将所述抗氧化剂应用于提高鳞片石墨的抗氧化性。

第三方面，本发明还提供了一种鳞片石墨应用上述抗氧化剂制成的抗氧化石墨。

第四方面，本发明还提供了一种上述抗氧化石墨的制备方法，其通过溶液浸渍法将石墨原料制成抗氧化石墨，所述石墨原料为鳞片石墨。所述制备方法通过将所述石墨原料完全浸渍在所述抗氧化剂中，使所述抗氧化剂能充分渗透到所述石墨原料的层隙间，不仅方法简单，而且不易扬尘。

作为本发明制备方法优选的实施方式，所述石墨原料的粒径目数≤80，如10目、20目、50目、80目。所述原料的粒径目数越小，粒径越大，所得抗氧化石墨的品质越好。

作为本发明制备方法更优选的实施方式，所述石墨原料的粒径目数为10～80。

作为本发明制备方法优选的实施方式，所述制备方法的浸渍温度为75-85℃。

作为本发明制备方法更优选的实施方式，所述制备方法的浸渍温度为80℃。

作为本发明制备方法优选的实施方式，所述抗氧化剂与所述石墨原料的重量比为3:2。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述制备方法还采用搅拌来促进抗氧化剂渗入石墨原料的层隙间。

作为本发明制备方法更优选的实施方式，所述制备方法利用水平并列的双轴搅拌桨进行搅拌。所述水平并列的双轴差齿为CN 204638036U公开的双轴搅拌桨的任意明显变形方式。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述制备方法采用硅土制成的半导体恒温系统进行温度控制。硅土制成的半导体恒温系统能控制体系温度差满足：-2℃≤温度差≤2℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

(1)本发明提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂，一方面能通过磷酸和草酸来协同提高鳞片石墨的抗氧化性以及膨化后柔性石墨的产出率；一方面以乙醇作为稀释剂，能使磷酸、草酸、聚乙二醇与鳞片石墨充分接触；另一方面以聚乙二醇作为分散剂，能使磷酸和草酸均匀地、结合力强地分散于鳞片石墨中，确保所述抗氧化剂处理过的石墨成分均一，抗氧化速率稳定。

(2)本发明抗氧化石墨的制备方法不仅能均匀且大幅度地提高鳞片石墨的抗氧化性，而且方法简单，不易扬尘。

具体实施方式

为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂的一种实施例，该抗氧化剂组成如表1所示。用120重量份的该抗氧化剂完全浸没80重量份的50目天然鳞片石墨，通过溶液浸渍法使抗氧化剂浸透天然鳞片石墨，设定浸渍温度为75-85℃，并采用硅土制成的半导体恒温系统控制温度波动在±2℃范围内，同时，使用双轴搅拌桨搅拌90min以上以促进抗氧化剂浸透到天然鳞片石墨的层隙间，最后得到干燥的抗氧化石墨，即膨化后的蠕虫石墨。蠕虫石墨产出率(即柔性石墨产出率)达89％，随机取样测得柔性石墨的670℃/h烧失量为4.7％、5.1％、4.9％、5.6％、4.3％，碳含量检测平均值为98.4％。

表1实施例1中抗氧化剂的组成/wt％

组分	磷酸	草酸	乙醇	聚乙二醇
					含量	2-3.5	1-1.5	94.5-96.5	0.3-0.5

实施例2

本发明提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂的一种实施例，该抗氧化剂组成如表2所示。用120重量份的该抗氧化剂完全浸没80重量份的50目天然鳞片石墨，通过溶液浸渍法使抗氧化剂浸透天然鳞片石墨，设定浸渍温度为75-85℃，并采用硅土制成的半导体恒温系统控制温度波动在±2℃范围内，同时，使用双轴搅拌桨搅拌90min以上以促进抗氧化剂浸透到天然鳞片石墨的层隙间，最后得到干燥的抗氧化石墨，即膨化后的蠕虫石墨。蠕虫石墨产出率(即柔性石墨产出率)达83％，随机取样测得柔性石墨的670℃/h烧失量为9.4％、9.4％、8.7％、10.2％、8.9％，碳含量检测平均值为98.7％。

表2实施例2中抗氧化剂的组成/wt％

组分	磷酸	草酸	乙醇	聚乙二醇
					含量	1-1.5	0.5-1	97.5-98.2	0.3-0.5

实施例1-2制得的蠕虫石墨可加工成柔性石墨制品，如柔性石墨板材等。

对比例1

将磷酸和草酸按重量比7:3混合，得混合酸液，称取6.4重量份的混合酸液喷淋在天然鳞片石墨上，用传统电热管加温，设定温度80±5℃，实际温度波动在70-95℃，同时，使用双轴差齿搅拌90min以上以促进抗氧化剂浸透到天然鳞片石墨的层隙间，最后得到干燥的抗氧化石墨，即膨化后的蠕虫石墨。蠕虫石墨产出率(即柔性石墨产出率)达75％，随机取样测得柔性石墨的670℃/h烧失量为3.9％、11.4％、7.9％、5.3％、4.7％，碳含量检测平均值为96.5％。

对比例2

一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂，该抗氧化剂组成如表3所示。用120重量份的该抗氧化剂完全浸没80重量份的50目天然鳞片石墨，通过溶液浸渍法使抗氧化剂浸透天然鳞片石墨，设定温度为75-85℃，并采用硅土制成的半导体恒温系统控制温度波动在±2℃范围内，同时，使用双轴搅拌桨搅拌90min以上以促进抗氧化剂浸透到天然鳞片石墨的层隙间，最后得到干燥的抗氧化石墨，即膨化后的蠕虫石墨。蠕虫石墨产出率(即柔性石墨产出率)达69％，随机取样测得柔性石墨的670℃/h烧失量为4％、5.2％、3.7％、4.6％、5.3％，碳含量检测平均值为97.7％。

表3对比例2中抗氧化剂的组成/wt％

组分	磷酸	草酸	乙醇	聚乙二醇
					含量	3.5-4.5	0	94.5-96.5	0.3-0.5

对比例3

一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂，该抗氧化剂组成如表4所示。用120重量份的该抗氧化剂完全浸没80重量份的50目天然鳞片石墨，通过溶液浸渍法使抗氧化剂浸透天然鳞片石墨，设定温度为75-85℃，并采用硅土制成的半导体恒温系统控制温度波动在±2℃范围内，同时，使用双轴搅拌桨搅拌90min以上以促进抗氧化剂浸透到天然鳞片石墨的层隙间，最后得到干燥的抗氧化石墨，即膨化后的蠕虫石墨。蠕虫石墨产出率(即柔性石墨产出率)达74％，随机取样测得柔性石墨的670℃/h烧失量为14％、12％、13.6％、9.8％、10.3％，碳含量检测平均值为97.2％。

表4对比例3中抗氧化剂的组成/wt％

组分	磷酸	草酸	乙醇	聚乙二醇
					含量	0	3.5-4.5	94.5-96.5	0.3-0.5

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims

1.一种提高鳞片石墨抗氧化性的抗氧化剂，其特征在于：所述抗氧化剂包括磷酸、草酸、稀释剂和分散剂，所述稀释剂包括乙醇，所述分散剂包括聚乙二醇。

2.根据权利要求1所述的抗氧化剂，其特征在于：以所述抗氧化剂总重量为基准计算，磷酸占1-3.5％，草酸占0.5-1.5％，乙醇占94.5-98.2％，聚乙二醇占0.3-0.5％；优选地，磷酸占2-3.5％，草酸占1-1.5％，乙醇占94.5-96.5％，聚乙二醇占0.3-0.5％。

3.一种如权利要求1或2所述的抗氧化剂的用途，其特征在于：所述抗氧化剂应用于提高鳞片石墨的抗氧化性。

4.一种鳞片石墨应用如权利要求1或2所述的抗氧化剂制成的抗氧化石墨。

5.一种如权利要求4所述的抗氧化石墨的制备方法，其特征在于：所述制备方法通过溶液浸渍法将石墨原料制成抗氧化石墨，所述石墨原料为鳞片石墨。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述石墨原料的粒径目数≤80。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述浸渍温度为75-85℃。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述抗氧化剂与所述石墨原料的重量比为3:2。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还采用了搅拌。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用硅土制成的半导体恒温系统进行温度控制。