CN113860876A - 一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料及其制备方法 - Google Patents

一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，具体包括以下步骤：获取满足指标条件的各组分‑第一次混料‑第一次预成型及工艺处理‑第二次混料‑第二次预成型‑等静压成型及工艺处理‑石墨化处理，基于上述步骤制成Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，通过本发明制成的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，结构均匀细腻，体积密度高，理化指标优良；通过浸Mn工艺技术，增强了材料的电导率和机械强度且磨损小，耐高温，导热性强，具有优异的耐腐蚀效果，提高了材料的使用寿命以及稳定性。

Description

一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新型石墨材料领域，具体涉及一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料及其制备方法，尤其涉及一种电导率高、机械强度高、稳定性强的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料及其制备方法。
背景技术
按照材料的结构与组成，可将导电高分子材料分为两大类。一类是复合型导电高分子材料，另一类是结构型或本征型导电高分子材料。
复合型导电高分子材料是将各种导电性物质以不同的方式和加工工艺填充到聚合物基体中而构成的材料。几乎所有的聚合物都可制成复合型导电高分子材料。其一般的制备方法是填充高效导电粒子或导电纤维，如填充各类金属粉末、金属化玻璃纤维、石墨烯、石墨粉、碳纤维、碳黑及Mn、铜、镍、镁等金属材料。
复合型导电高分子材料在技术上比结构型导电高分子材料具有更加成熟的优势，用量最大最为普及的是碳黑、石墨材料、碳纤维的填充和金属材料填充。
随着电子、电器领域对导电高分子材料需求的增长，导电高分子材料的开发及应用也日益扩大。目前导电高分子材料在美国、日本、德国等国家的使用量已经达到较高的程度，需求量正在逐年成倍地增加。以美国为例，其导电高分子材料的市场值在1987年仅170万美元，而2000年的市场值就达到了1000万美元。在中国导电高分子材料各方面的开发研究正在积极展开，而且电子、电器工业中，导电高分子材料的需求量也在逐年增加。
但目前开发的复合型导电高分子材料具有电导率低、机械强度低、稳定性弱的缺陷，因此，有必要对此进行更深入的研发开发。
发明内容
鉴于此，本发明的目的在于提供一种电导率高、机械强度高、稳定性强的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料及其制备方法，旨在克服现有技术的缺陷。
为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)获取满足指标条件的各组分，所述组分包括粒径为1-45μm的骨料、粒径为5-40μm粉料、粘结剂和浸渍剂以及还原后的Mn粉，粒径为10-50μm，其中，所述骨料为针状石油焦，所述粉料包括石墨烯、炭黑和特种石墨粉；
(2)第一次混料，将所述骨料与所述粉料按以下重量比进行混合后制成过震动筛网的混料粉A；
Figure BDA0003285098850000021
其中，混合温度为100℃-200℃，混合时间为1-1.5h，混合后自然冷却至室温；
(3)第一次预成型及工艺处理，将所述步骤(2)制成的混料粉A经压制-焙烧-浸渍-二次焙烧的工序处理后，将制得的焙烧坯体B进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A1；
(4)第二次混料，将所述步骤(3)获得的混料粉A1与所述步骤(1)中的Mn粉按以下重量比进行混合后制成过震动筛网的混料粉A2；
混料粉A1 90-95％
Mn粉 5-10％
其中，混合温度为160℃-180℃，混合时间为1.5-3h，混合后自然冷却至室温；
(5)第二次预成型，将步骤(4)制成的混料粉A2置入混捏锅中，经干混-湿混工艺形成糊料后进行第二次预压成型，然后将第二次预压成型坯体进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A3；其中，湿混工艺中混料粉A2与所述步骤(1)中的粘结剂按以下重量比进行混合：
混料粉A2 70-75％
粘结剂 25-30％
(6)等静压成型及工艺处理，将混料粉A3装入橡胶模具中，封口，冷等静压成型，成型压力为150MPa，保压7min后形成等静压成型坯体，随后将等静压成型坯体经焙烧-浸渍-二次焙烧-二次浸渍-三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1，其中，所述二次浸渍是采用纯度为99％的液态Mn作为浸渍剂加入到上一工序的焙烧坯体中；
(7)石墨化处理，将所述步骤(6)制备的焙烧坯体B1放入石墨化炉中，在隔绝空气的条件下，将焙烧坯体B1加热至2750-3200℃，使二维结构炭制品转换为三维石墨网格结构，并视产品规格大小，送电8-10天，形成Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料。
进一步的，所述骨料采用真密度≥2.13g/cm3，灰分≤0.20％，挥发分≤0.25％，硫含量≤0.50％的针状石油焦，且所述骨料是由四种不同粒径范围的针状石油焦组成，具体为：
Figure BDA0003285098850000041
优选的，所述骨料是由四种不同粒径范围的针状石油焦组成，具体为：
Figure BDA0003285098850000042
进一步的，所述粒径为5-40μm的粉料具体包括：
粒径为5-35μm的石墨烯粉料，纯度99.90％-99.99％；
粒径为5-40μm的炭黑粉料，电阻率为0.6-0.9μΩ·m；
粒径为5-30μm的特种石墨粉粉料，真密度≥2.08g/cm3，电阻率为5-8μΩ·m。
进一步的，所述粘结剂采用第一中温煤沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥51％,灰分≤0.25％，喹啉不溶物≤0.50％；所述浸渍剂采用第二中温煤沥青，软化点为83-88℃，结焦值为≥48％,喹啉不溶物≤0.50％。
进一步的，所述还原后的Mn粉的制备是将密度为7.44×103/cm3，纯度99.9％的Mn粉置于还原炉中，在氢气气氛保护下进行还原，以消除Mn粉中的氧含量及加工硬化现象，还原温度300-450℃，保温时间为3-5h后，将还原合格的Mn粉放入球磨机中球磨0.5-1h后利用电动力学雾化，冷却速率105-106K/s，最后制成粒度为10-50μm的还原后的Mn粉。
进一步的，所述步骤(3)中涉及的所述混料粉A经压制-焙烧-浸渍-二次焙烧的工序处理具体为：
(3.1)将混料粉A装入压制模具中，按1.5T/cm2的压力压制成型；
(3.2)将第一次压制成型的坯体放置焙烧炉内进行第一次焙烧，焙烧温度为20-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为400-500h，出炉后自然冷却至室温；
(3.3)将上一工序完成的坯体放置到浸渍罐中，加入中温沥青进行浸渍，浸渍温度为200℃，浸渍压力为7-15MPa，浸渍时间为2-3h；
(3.4)将浸渍完成的坯体再次放置焙烧炉内进行第二次焙烧，焙烧温度为20℃-1200℃，并在1200℃温度下保温48h，焙烧时间为450-550h，出炉后自然冷却至室温，制得焙烧坯体B。
进一步的，所述步骤(5)中涉及的所述混料粉A2置入混捏锅中，经干混-湿混工艺形成糊料后进行第二次预压成型工艺，具体为：
(5.1)将混料粉A2倒入混捏锅中，首先进行干混搅拌，干混温度为130-140℃，干混时间为45-50分钟；
(5.2)待干混结束后，将混料粉A2与粘结剂按重量比进行湿混，湿混粘结剂温度为140-150℃，湿混时间为40-45分钟形成糊料；
(5.3)将形成的糊料放入压制模具中进行第二次预压成型，预压压力为25MPa，预压时间5min。
其中，在干混和湿混过程中，混捏锅进口温度220-250℃。
进一步的，所述步骤(6)中涉及的等静压成型坯体经焙烧-浸渍-二次焙烧-二次浸渍-三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1，具体为：
(6.1)混料粉A3经等静压成型工艺成型的等静压成型坯体的体积密度为2.3-2.5g/cm3；
(6.2)将等静压成型坯体置入石墨干锅中，填充冶金焦粉并振实后装入环式焙烧炉中，同时使用焦粉、石英砂、河砂填充焙烧炉，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热完成第一次焙烧后，自然冷却至室温出炉；
(6.3)将上一工序完成的坯体放入浸渍罐中，加入中温沥青进行第一次浸渍工艺，浸渍温度为220℃，浸渍压力为7-15MPa，浸渍时间为2-3h；
(6.4)将上一工序完成的坯体再次放入焙烧炉内进行第二次焙烧，焙烧温度为20℃-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为550-600h，出炉后自然冷却至室温；
(6.5)将上一工序完成的坯体采用金属液态Mn作为浸渍剂进行第二次浸渍工艺，首先将上一工序完成的坯体置入石墨坩埚后装入预热炉内进行预热至320-350℃；与此同时，将金属Mn放入到融化池中，将电流调至220A，通电2小时后金属化为液体；随后将坩埚从预热炉中拉出，放置在融化池下，将融化好的金属Mn溶液倒入装有碳条的高温坩埚中，将高温坩埚放入真空设备中，确保无误后开始抽真空，当真空度达到0.085MPa后，抽真空结束，随后再次将坩埚放入预热炉中预热半小时至室温后取出即可；
(6.6)将上一工序完成的坯体再次重复放入焙烧内进行第三次焙烧，焙烧温度为20℃-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为550-600h，出炉后自然冷却至室温，最终形成焙烧坯体B1。
此外，本发明还提供了一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，该材料是基于上述的制备方法制得，且制得的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的电导率≥350S/cm、抗折强度≥45MPa、抗压强度≥85MPa。
本发明的有益效果：
通过本发明的制备方法制成的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，结构均匀细腻，体积密度高，理化指标优良；本发明通过浸Mn工艺技术，增强了石墨复合型导电高分子材料的电导率和机械强度且磨损小，耐高温，导热性强，具有优异的耐腐蚀效果，提高了材料的使用寿命以及稳定性；与此同时，本发明制备的Mn基石墨复合型导电高分子材料的电导率≥350S/cm、抗折强度≥45MPa、抗压强度≥85MPa。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的制备方法流程图。
具体实施方式
基于前述的背景技术，目前研发开发的复合型导电高分子材料具有电导率低、机械强度低、稳定性弱的缺陷。
本申请的发明人发现，加入石墨烯粉、特种石墨粉以及液态Mn的浸入，更有利于得到高质量的Mn基石墨复合型导电高分子材料，有利于提高Mn基石墨复合型导电高分子材料合格率,其最终产品的理化指才能得到充分满足，即达到电导率≥350S/cm、抗折强度≥45MPa、抗压强度≥85MPa的要求。
以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是申请人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本申请实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是申请人在本申请过程中对本申请做出的贡献。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
下面对本申请的一些实施方式作详细说明。
如图1所示，一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)获取满足指标条件的各组分
所述组分包括粒径为1-45μm的骨料，粒径为5-40μm的粉料、粘结剂和浸渍剂以及还原后的Mn粉。
所述骨料采用真密度≥2.13g/cm3，灰分≤0.20％，挥发分≤0.25％，硫含量≤0.50％的针状石油焦，且所述骨料是由四种不同粒径范围的针状石油焦组成，具体为：
Figure BDA0003285098850000081
本发明将针状石油焦利用粗碎机进行粗碎后再通过气流磨进行粉碎至上述粒径，并按上述粒径进行磨粉、筛分并进行配料。
在本发明中，骨料优选以下四种不同粒径范围的针状石油焦，具体为：
Figure BDA0003285098850000082
Figure BDA0003285098850000091
本发明中涉及的所述粉料为粒径为5-40μm的粉料混合料，具体包括：
粒径为5-35μm的石墨烯粉料，纯度99.90％-99.99％；
粒径为5-40μm的炭黑粉料，电阻率为0.6-0.9μΩ·m；
粒径为5-30μm的特种石墨粉粉料，真密度≥2.08g/cm3，电阻率为5-8μΩ·m。
本发明中涉及的所述粘结剂采用第一中温煤沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥51％,灰分≤0.25％，喹啉不溶物≤0.50％。
本发明中涉及的所述浸渍剂采用第二中温煤沥青，软化点为83-88℃，结焦值为≥48％,喹啉不溶物≤0.50％。
本发明中涉及的Mn粉为还原后的Mn粉，粒径为10-50μm，其具体的还原过程如下：将密度为7.44×103/cm3，纯度99.9％的Mn粉置于还原炉中，在氢气气氛保护下进行还原，以消除Mn粉中的氧含量及加工硬化现象，还原温度300-450℃，保温时间为3-5h后，将还原合格的Mn粉放入球磨机中球磨0.5-1h后利用电动力学雾化，冷却速率105-106K/s，最后制成粒度为10-50μm的还原后的Mn粉。
发明人经过多次实验，研究分析和产品试生产，在原料选择上，最终确定以上的各组分以及组分的技术参数。这样选料的目的是，尤其是加入石墨烯粉、特种石墨粉以及Mn的浸入，更有利于得到高质量的Mn基石墨复合型导电高分子材料，有利于提Mn基石墨复合型导电高分子材料合格率,其最终产品的理化指才能得到充分满足。
(2)第一次混料
将所述骨料与所述粉料按以下重量比均匀混合，混合温度为100℃-200℃，混合时间为1-1.5h，混合后形成混料粉A′并自然冷却至室温，随后再将均匀混合后的混料粉A′放入雷蒙磨进行磨粉，制成过震动筛网的混料粉A，其中：过震动筛网的混料粉A的粒径为5-10μm；
Figure BDA0003285098850000101
(3)第一次预成型及工艺处理
将所述步骤(2)制成的混料粉A经压制-焙烧-浸渍-二次焙烧的工序处理后，将制得的焙烧坯体B进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A1；其中，混料粉A1的粒径为5-10μm。
其中，本发明中涉及的混料粉A经压制-焙烧-浸渍-二次焙烧的工序处理具体为：
(3.1)将混料粉A装入压制模具中，采用2500吨压制机按1.5T/cm2的压力压制成型，制得第一次压制成型的坯体；
(3.2)将第一次压制成型的坯体放置焙烧炉内进行第一次焙烧，焙烧温度为20-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为400-500h，出炉后自然冷却至室温；
(3.3)将上一工序完成的坯体放置到浸渍罐中，加入中温沥青进行第一次浸渍，浸渍温度为200℃，浸渍压力为7-15MPa，浸渍时间为2-3h；
(3.4)将第一次浸渍完成的坯体再次放置焙烧炉内进行第二次焙烧，焙烧温度为20℃-1200℃，并在1200℃温度下保温48h，焙烧时间为450-550h，出炉后自然冷却至室温，制得焙烧坯体B。
其次，再将制得焙烧坯体B采用颚式破碎机进行破碎，再采用雷蒙磨粉机进行磨粉，制成过震动筛网的混料粉A1。
(4)第二次混料
将所述步骤(3)获得的混料粉A1与所述步骤(1)中的还原后的Mn粉按以下重量比均匀混合，混合温度为160℃-180℃，混合时间为1.5-3h，混合后形成干式混料粉A2′并自然冷却至室温，随后再将均匀混合后的干式混料粉A2′采用气流磨和雷蒙磨粉机进行磨粉，制成过震动筛网的混料粉A2；其中，
混料粉A1 90-95％
Mn粉 5-10％
(5)第二次预成型
将步骤(4)制成的混料粉A2置入混捏锅中，依次进行干混-湿混工艺后形成糊料后进行第二次预压成型，然后将第二次预压成型坯体进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A3；
在上述步骤中，所述混料粉A2依次进行干混-湿混工艺后形成糊料然后进行第二次预压成型，其具体工艺包括：
(5.1)将混料粉A2倒入混捏锅中，首先进行干混搅拌并搅拌均匀，干混温度为130-140℃，干混时间为45-50分钟；
(5.2)待干混结束后，将混料粉A2与粘结剂按以下重量比进行湿混，湿混粘结剂温度为140-150℃，湿混时间为40-45分钟后形成糊料；
混料粉A2 70-75％
粘结剂 25-30％
(5.3)将混捏好形成的糊料放入压制模具中进行第二次预压成型，预压压力为25MPa，预压时间为5min，制得第二次预压成型坯体。
其中，在上述(5.1)和(5.2)的混捏过程中，采用的混捏锅为为卧式双铰刀式，混捏锅进口温度为220-250℃。
同时，在(5.2)的湿混过程中，混料粉A2与粘结剂优选的重量比为72：28。
本发明优选混料粉A2与粘结剂的重量比的目的在于：这时，不同粒径的骨料颗粒堆积较为紧密，Mn基等静压石墨复合材料的体积密度、气孔率、机械强度和热膨胀系数可达到一个非常好的平衡，也就是所说的Mn基石墨复合型导电高分子材料，其所制备Mn基石墨复合型导电高分子材料的体积密度大、气孔率小、热膨胀系数小。
在此步骤(5)中，将第二次预压成型坯体先采用颚式破碎机进行破碎，再采用气流磨和雷蒙磨粉机进行磨粉，最后制成过震动筛网的混料粉A3。
(6)等静压成型及工艺处理
将混料粉A3装入橡胶模具中，封口，冷等静压成型，成型压力为150MPa，保压7min后形成等静压成型坯体，随后将等静压成型坯体经焙烧-浸渍-二次焙烧-二次浸渍-三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1。其具体过程如下：
(6.1)混料粉A3经等静压成型工艺成型的等静压成型坯体的体积密度为2.3-2.5g/cm3；
(6.2)将等静压成型坯体置入石墨干锅中，填充冶金焦粉并振实后装入环式焙烧炉中，同时使用焦粉、石英砂、河砂填充焙烧炉，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热完成第一次焙烧后，自然冷却至室温出炉；
其中，所述按升温曲线逐步加热具体指：在150-350℃时，升温速率为2.0-3.0℃/h,保持时间55h；在350-400℃时，升温速率为1.4-1.7℃/h,保持时间40h；在400-500℃时，升温速率为1.2-1.3℃/h,保持时间85h；在500-650℃时,升温速率为1.7-2.0℃/h，保持时间72h；在650-750℃时，升温速率为3.5-4.5℃/h,保持时间24h；在750-850℃时，升温速率为4.0-5.0℃/h,保持时间24h；在850-1150℃时，升温速率为6.5-8.5℃/h,保持时间30h；在1150-1250℃时，升温速率为8.0-8.5℃/h,保持时间24h；在1250℃时保持22h,然后自然冷却至室温出炉；
(6.3)将上一工序完成的坯体放入浸渍罐中，加入中温沥青进行第一次浸渍工艺，浸渍温度为220℃，浸渍压力为7-15MPa，浸渍时间为2-3h；
(6.4)将上一工序完成的坯体再次放入焙烧炉内进行第二次焙烧，焙烧温度为20℃-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为550-600h，出炉后自然冷却至室温；
(6.5)将上一工序完成的坯体采用金属液态Mn作为浸渍剂进行第二次浸渍工艺，首先将上一工序完成的坯体置入石墨坩埚后装入预热炉内进行预热至320-350℃；与此同时，将金属Mn放入到融化池中，将电流调至220A，通电2小时后金属化为液体；随后将坩埚从预热炉中拉出，放置在融化池下，将融化好的金属Mn溶液倒入装有碳条的高温坩埚中，将高温坩埚放入真空设备中，确保无误后开始抽真空，当真空度达到0.085MPa后，抽真空结束，随后再次将坩埚放入预热炉中预热半小时至室温后取出即可；
(6.6)将上一工序完成的坯体再次重复放入焙烧内进行第三次焙烧，焙烧温度为20℃-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为550-600h，出炉后自然冷却至室温，最终形成焙烧坯体B1。
(7)石墨化处理
将所述步骤(6)制备的焙烧坯体B1放入石墨化炉中，在隔绝空气的条件下，将焙烧坯体B1加热至2750-3200℃，使二维结构炭制品转换为三维石墨网格结构，并视产品规格大小，送电8-10天，形成Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料。
此外，本发明还提供了一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，该材料是基于上述的制备方法制得，且制得的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的电导率≥350S/cm、抗折强度≥45MPa、抗压强度≥85MPa。
因此，基于本发明的制备方法制成的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，结构均匀细腻，体积密度高，理化指标优良；本发明通过浸Mn工艺技术，增强了石墨复合型导电高分子材料的电导率和机械强度且磨损小，耐高温，导热性强，具有优异的耐腐蚀效果，提高了材料的使用寿命以及稳定性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)获取满足指标条件的各组分，所述组分包括粒径为1-45μm的骨料、粒径为5-40μm的粉料、粘结剂和浸渍剂以及还原后的Mn粉，粒径为10-50μm，其中，所述骨料为针状石油焦，所述粉料包括石墨烯、炭黑和特种石墨粉；
(2)第一次混料，将所述骨料与所述粉料按以下重量比进行混合后制成过震动筛网的混料粉A；
Figure FDA0003285098840000011
其中，混合温度为100℃-200℃，混合时间为1-1.5h，混合后自然冷却至室温；
(3)第一次预成型及工艺处理，将所述步骤(2)制成的混料粉A经压制-焙烧-浸渍-二次焙烧的工序处理后，将制得的焙烧坯体B进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A1；
(4)第二次混料，将所述步骤(3)获得的混料粉A1与所述步骤(1)中的Mn粉按以下重量比进行混合后制成过震动筛网的混料粉A2；
混料粉A1 90-95％
Mn粉 5-10％
其中，混合温度为160℃-180℃，混合时间为1.5-3h，混合后自然冷却至室温；
(5)第二次预成型，将步骤(4)制成的混料粉A2置入混捏锅中，经干混-湿混工艺形成糊料后进行第二次预压成型，然后将第二次预压成型坯体进行破碎后磨粉制成过震动筛网的混料粉A3；其中，湿混工艺中混料粉A2与所述步骤(1)中的粘结剂按以下重量比进行混合：
混料粉A2 70-75％
粘结剂 25-30％
(6)等静压成型及工艺处理，将混料粉A3装入橡胶模具中，封口，冷等静压成型，成型压力为150MPa，保压7min后形成等静压成型坯体，随后将等静压成型坯体经焙烧-浸渍-二次焙烧-二次浸渍-三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1，其中，所述二次浸渍是采用纯度为99％的液态Mn作为浸渍剂加入到上一工序的焙烧坯体中；
(7)石墨化处理，将所述步骤(6)制备的焙烧坯体B1放入石墨化炉中，在隔绝空气的条件下，将焙烧坯体B1加热至2750-3200℃，使二维结构炭制品转换为三维石墨网格结构，并视产品规格大小，送电8-10天，形成Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料。
2.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述骨料采用真密度≥2.13g/cm3，灰分≤0.20％，挥发分≤0.25％，硫含量≤0.50％的针状石油焦，且所述骨料是由四种不同粒径范围的针状石油焦组成，具体为：
Figure FDA0003285098840000021
3.根据权利要求2所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述骨料是由四种不同粒径范围的针状石油焦组成，具体为：
Figure FDA0003285098840000031
4.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述粒径为5-40μm的粉料具体包括：
粒径为5-35μm的石墨烯粉料，纯度99.90％-99.99％；
粒径为5-40μm的炭黑粉料，电阻率为0.6-0.9μΩ·m；
粒径为5-30μm的特种石墨粉粉料，真密度≥2.08g/cm3，电阻率为5-8μΩ·m。
5.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述粘结剂采用第一中温煤沥青，软化点为83-86℃，结焦值为≥51％,灰分≤0.25％，喹啉不溶物≤0.50％；所述浸渍剂采用第二中温煤沥青，软化点为83-88℃，结焦值为≥48％,喹啉不溶物≤0.50％。
6.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述还原后的Mn粉的制备是将密度为7.44×103/cm3，纯度99.9％的Mn粉置于还原炉中，在氢气气氛保护下进行还原，以消除Mn粉中的氧含量及加工硬化现象，还原温度300-450℃，保温时间为3-5h后，将还原合格的Mn粉放入球磨机中球磨0.5-1h后利用电动力学雾化，冷却速率105-106K/s，最后制成粒度为10-50μm的还原后的Mn粉。
7.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中涉及的所述混料粉A经压制-焙烧-浸渍-二次焙烧的工序处理具体为：
(3.1)将混料粉A装入压制模具中，按1.5T/cm2的压力压制成型；
(3.2)将第一次压制成型的坯体放置焙烧炉内进行第一次焙烧，焙烧温度为20-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为400-500h，出炉后自然冷却至室温；
(3.3)将上一工序完成的坯体放置到浸渍罐中，加入中温沥青进行浸渍，浸渍温度为200℃，浸渍压力为7-15MPa，浸渍时间为2-3h；
(3.4)将浸渍完成的坯体再次放置焙烧炉内进行第二次焙烧，焙烧温度为20℃-1200℃，并在1200℃温度下保温48h，焙烧时间为450-550h，出炉后自然冷却至室温，制得焙烧坯体B。
8.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中涉及的所述混料粉A2置入混捏锅中，经干混-湿混工艺形成糊料后进行第二次预压成型工艺，具体为：
(5.1)将混料粉A2倒入混捏锅中，首先进行干混搅拌，干混温度为130-140℃，干混时间为45-50分钟；
(5.2)待干混结束后，将混料粉A2与粘结剂按重量比进行湿混，湿混粘结剂温度为140-150℃，湿混时间为40-45分钟形成糊料；
(5.3)将形成的糊料放入压制模具中进行第二次预压成型，预压压力为25MPa，预压时间5min。
其中，在干混和湿混过程中，混捏锅进口温度220-250℃。
9.根据权利要求1所述的一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中涉及的等静压成型坯体经焙烧-浸渍-二次焙烧-二次浸渍-三次焙烧的工序后形成焙烧坯体B1，具体为：
(6.1)混料粉A3经等静压成型工艺成型的等静压成型坯体的体积密度为2.3-2.5g/cm3；
(6.2)将等静压成型坯体置入石墨干锅中，填充冶金焦粉并振实后装入环式焙烧炉中，同时使用焦粉、石英砂、河砂填充焙烧炉，在隔绝空气的情况下，按升温曲线逐步加热完成第一次焙烧后，自然冷却至室温出炉；
(6.3)将上一工序完成的坯体放入浸渍罐中，加入中温沥青进行第一次浸渍工艺，浸渍温度为220℃，浸渍压力为7-15MPa，浸渍时间为2-3h；
(6.4)将上一工序完成的坯体再次放入焙烧炉内进行第二次焙烧，焙烧温度为20℃-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为550-600h，出炉后自然冷却至室温；
(6.5)将上一工序完成的坯体采用金属液态Mn作为浸渍剂进行第二次浸渍工艺，首先将上一工序完成的坯体置入石墨坩埚后装入预热炉内进行预热至320-350℃；与此同时，将金属Mn放入到融化池中，将电流调至220A，通电2小时后金属化为液体；随后将坩埚从预热炉中拉出，放置在融化池下，将融化好的金属Mn溶液倒入装有碳条的高温坩埚中，将高温坩埚放入真空设备中，确保无误后开始抽真空，当真空度达到0.085MPa后，抽真空结束，随后再次将坩埚放入预热炉中预热半小时至室温后取出即可；
(6.6)将上一工序完成的坯体再次重复放入焙烧内进行第三次焙烧，焙烧温度为20℃-1250℃，并在1250℃温度下保温48h，焙烧时间为550-600h，出炉后自然冷却至室温，最终形成焙烧坯体B1。
10.一种Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料，其特征在于，所述Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料采用权利要求1-9任意一项所述的方法制得，且制得的Mn基石墨复合型等静压导电高分子材料的电导率≥350S/cm、抗折强度≥45MPa、抗压强度≥85MPa。
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