CN1153743A - 无硫可膨胀石墨的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无硫可膨胀石墨的制造方法，它采用由硝酸和≤4个碳原子的有机酸或相应的酸酐制取的混合液浸泡天然鳞片石墨，在不断搅下加入氧化剂进行反应，制得酸性石墨，再加入还原剂进行脱色，并离心脱酸，干燥，直至含水量控制在0.5-1％重量份数比，膨化处理后制得膨胀容积250-320毫升/克，挥发分为6-8％的无硫可膨胀石墨，并且产品不吸湿对空气稳定。该方法反应温和，环境污染小，操作简单，质量稳定。
Description
本发明属于石墨的化学处理，具体地说是一种无硫可膨胀石墨的制造方法。
中国专利公开号为CN1102398的专利文献，公开了一种“低硫可膨胀石墨的制造方法”的技术方案，该技术方案是将天然鳞片石墨浸渍于45-60℃的浓硫酸中进行氧化反应，离心脱酸后再加入硝酸和草酸的混合液，在25-30℃下静止反应2-6小时后，离心脱酸、甩干。并在900-950℃下进行膨化。此种技术方案存在如下缺点：(1)在40-60℃下使用浓硫酸易产酸雾等有害气体，而且操作危险。(2)制得的可膨胀石墨中含硫量高，即含硫量达1-1.5％。(3)生产周期长。
本发明的目的在于提供一种不含硫，高膨胀率，低挥发分，污染小，生产周期短的可膨胀石墨的制造方法。
本发明的目的是这样实现的：该发明的方法包括：a、氧化：将鳞片石墨浸渍在的硝酸(浓度为65％，用量为石墨重量份数的0.1-1.1倍)和≤4个碳原子的有机酸(浓度为55-99％，用量为石墨重量份数的0.2-1.5倍)或相应的酸酐的混合液中，搅拌均匀，在不断搅拌下加入其重量为石墨份数的0.1-0.2倍的氧化剂，其反应时间为0.5-2小时，反应温度为5-40℃，制得酸性石墨。
b、脱色：将氧化后的酸性石墨中加入重量为石墨份数的0.5-2倍的水，在不断搅拌下浸泡20-60分钟后，再置入重量为石墨份数的0.1-0.3倍的还原剂，在不断的搅拌下反应20-40分钟后，离心脱酸，用水冲洗直至PH值4-7后，离心甩干；
c、膨化：将离心脱水后的石墨在50-60℃的温度下干燥，含水量控制在0.5％-1％重量份数，最后在900-950℃下进膨化。
≤4个碳原子的有机酸或相应的酸酐可选下述之一：乙酸、丙酸、乙酸酐。
氧化剂可选下述之：高锰酸钾、过苯乙酸、重铬酸钾。
脱色剂可选下述之一：草酸、甲酸、亚硝钠、过硼酸、过氧化氢。
本发明与已有技术相比，具有以下显著的进步：1、该方法生产的可膨胀石墨不含硫；2、膨胀容积为：250-320毫升/克；3、挥发分6-8％；4、产品不吸湿对空气稳定。并且该方法反应温和，对环境污染小，生产周期短，操作简单，质量稳定。
下面以具体的实施例，对本发明进一步地描述。例中所用的石墨为天然鳞片石墨。
本发明基于的反应原理是：天然鳞片石墨是层状结构，在层平面内碳原子以强有力的共价键结合，其层间以微弱的范德华力结合，层距离较大。在强氧化剂的作用下，不仅硝酸等强极性分子可以插入石墨层间，而且一些弱极性分子如乙酸分子等也可插入石墨层间，形成石墨层间化合物。由于插入石墨层间的一部分硝酸分子(或硝酸根)和弱极性分子如乙酸分子等，故这种可膨胀石墨在高温膨胀时，用肉眼观察不出红棕色的NOx气体的放出，减少了NOx对大气的污染。又由于插入石墨层间的化合物不含硫酸分子，所以该方法生产的可膨胀石墨吸收空气中的水分性能差，因而产品对空气稳定。
实施例1，将浓度65％的11克硝酸和15％乙酸酐缓慢混合，制取成硝酸和乙酸酐的混合液，然后将10克的石墨置入混合液中，搅拌均匀后，再置入3克的高锰酸钾，在5℃下不断搅拌反应30分钟，待反应完成后，在制得的酸性石墨中加入20克的水，在不断的搅拌下反应60分钟，再置入3克的草酸，在不断的搅拌下反应20分钟，进行脱色，将脱色后的酸性石墨离心脱酸，然后用水冲洗直至PH为7后，再离心甩干，并在60℃下干燥，直至含水量为石墨重重份数的1％，再在950℃的高温下膨化50秒，即可生产出膨胀容积为255毫升/克，挥发分为6.5％的无硫可膨胀石墨。
实施例2，由浓度为90％的6克硝酸和浓度为99％的8克乙酸缓慢制取成混合液，之后将10克的石墨置入混合液中，搅拌均匀，再加入1克的过苯乙酸，在25℃下不断搅拌反应60分钟，反应完成后，在制得的酸性石墨中加入12克的水，搅拌浸泡40分钟，再加入1.5克的甲酸，搅拌反应30分钟，进行脱色，将脱色后的酸性石墨离心脱酸后，用水冲洗直至PH为5.5，并在50℃下干燥，直至含水量为石墨重量份数的0.7％，再在930℃的高温下膨化50秒，即可生产出膨胀容积为320毫升/克的无硫可膨胀石墨。
实施例3：由浓度为98％的1克硝酸和浓度为55％的8克丙酸缓慢制取成混合液，之后将10克的石墨置入混合液中，搅拌均匀，再加入0.5克的重铬酸钾，在40℃下不断搅拌反应120分钟，反应完成后，在制得的酸性石墨中加入5克的水，搅拌浸泡20分钟，再加入1克的亚硝酸钠，搅拌反应40分钟，进行脱色，将脱色后的酸性石墨离心脱酸后，用水冲洗直至PH为4，并在40℃下干燥，直至含水量为石墨重量份数的0.5％，再在900℃的高温下膨化50秒，即可生产出膨胀容积为275毫升/克的无硫可膨胀石墨。
实施例4：与实施例1相比不同之处在于组分草酸由过硼酸替代。
实施例5：与实施例1相比不同之处在于组分草酸由过氧化氢替代。
Claims (4)
1、一种无硫可膨胀石墨的制造方法，它包括有氧化、脱色、膨化处理工序，其特征在于：
a、氧化：将鳞片石墨浸渍在的硝酸(浓度为65％，用量为石墨重量份数的0.1-1.1倍)和≤4个碳原子的有机酸(浓度为55-99％，用量为石墨重量份数的0.2-1.5倍)或相应的酸酐的混合液中，搅拌均匀，在不断搅拌下加入其重量为石墨份数的0.1-0.2倍的氧化剂，其反应时间为0.5-2小时，反应温度为5-40℃，制得酸性石墨。
b、脱色：将氧化后的酸性石墨中加入重量为石墨份数的0.5-2倍的水，在不断搅拌下浸泡20-60分钟后，再置入重量为石墨份数的0.1-0.3倍的还原剂，在不断的搅拌下反应20-40分钟后，离心脱酸，用水冲洗直至PH值4-7后，离心甩干；
c、膨化：将离心脱水后的石墨在50-60℃的温度下干燥，含水量控制在0.5％-1％重量份数，最后在900-950℃下进膨化。
2、根据权利要求1所述的无硫可膨胀石墨的制造方法，其特征在于所说的≤4个碳原子的有机酸或相应的酸酐可选下述之一：乙酸、丙酸、乙酸酐。
3、根据权利要求1或2所述的无硫可膨胀石墨的制造方法，其特征在于所说的氧化剂可选下述之：高锰酸钾、过苯乙酸、重铬酸钾。
4、根据权利要求3所述的无硫可膨胀石墨的制造方法，其特征在于所说的脱色剂可选下述之一：草酸、甲酸、亚硝钠、过硼酸、过氧化氢。
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