CN1191196C - 一种无硫低灰膨胀石墨的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种无硫低灰高纯膨胀石墨的制备方法是将高碳天然鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高氯酸按高碳天然鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高氯酸＝1∶0.5-1.0∶1-2∶3-7的质量比混合后，在反应温度30-50℃下，反应30-120分钟，制备出酸化石墨、水洗、干燥、经盐酸和氢氟酸的混合酸浸渍、脱酸、再干燥后在900-1100℃下膨化，获得无硫低灰高纯膨胀石墨。本发明具有制备方法简单，易操作，制备的高纯膨胀石墨无硫，灰含量＜400ppm的优点。
Description
技术领域：
本发明属于一种膨胀石墨的制备方法，具体地说涉及一种无硫低灰膨胀石墨的制备方法。
背景技术：
膨胀石墨作为制造柔性石墨的中间产品，它是由天然鳞片石墨经氧化、酸化插层、水洗、干燥、高温膨化而得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质，又名石墨蠕虫。石墨蠕虫在不加任何粘结剂的情况下可压制成柔性石墨，其强度主要靠蠕虫状膨胀石墨压缩后相互产生的机械咬合力。这种材料不仅具有天然石墨本身的耐热、耐蚀、导电、导热、自润滑等优良特性，而且还具有天然石墨不具备的轻质、柔软、可压缩、回弹等性能。因此，用膨胀石墨压制成的各种带、板、片材已广泛用作石油、化工、电力、冶金、机械、宇航、核工业等行业的各种动、静密封封件。在密封方面，它可承受苛刻的工况条件，与石棉、橡胶相比，具有无可比拟的优越性，堪称当代的“密封之王”，有人还称它是一种“革命性的材料”。也正因为如此，柔性石墨才引起世界各国的普遍重视，得到了迅速发展。
随着科学技术的进步和实践的不断发展，在一些高科技领域，如宇航、核电等，对膨胀石墨提出了愈来愈苛刻的质量指标要求，特别是对硫和灰分要求尽可能低。由于目前制备膨胀石墨采用的化学法或电化学法多采用易于插层的硫酸作插层剂，导致膨胀石墨中的硫含量常高达3-4％；如果不采用硫酸作插层剂，但多选用高猛酸钾等固体氧化剂。这些固体氧化在水洗时常常不易洗净，耗水量也大，对环境有污染。洗不掉的固体氧化剂在高温膨化时有部分残留于石墨蠕虫中，从而构成了膨胀石墨中的二次灰分。
发明内容：
本发明的目的是提供一种无硫低灰膨胀石墨的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，采用硝酸-乙酸酐-高氯酸-高碳天然鳞片石墨体系制备膨胀石墨，在控制硫分和灰分方面，一是工艺过程不涉及含硫化合物及固体氧化物；二是考虑到酸化石墨水洗后，自来水中的矿物质可能会带入这一因素，为此采取了氢氟酸和盐酸混合酸浸渍酸化石墨，然后离心分离出混合酸液的办法来避免。因此，最后制备的膨胀石墨中不含硫，同时灰分低于400ppm。该灰分含量远低于美国制定的高纯柔性石墨标准中规定的灰含量＜0.1％。
本发明的制备方法包括如下步骤：
1.将高碳天然鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高氯酸混合后，在反应温度30-50℃下，反应30-120分钟，制备出酸化石墨；
2.化石墨经水洗、干燥、经盐酸和氢氟酸的混合酸按混合酸液的质量是天然鳞片石墨的3-5倍浸渍、脱酸、再干燥后在900-1100℃下膨化，获得无硫低灰高纯膨胀石墨；
其中各组分质量比为：
高碳天然鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高氯酸＝1∶0.5-1.0∶1-2∶3-7。
如上所述混合酸中盐酸和氢氟酸的质量比为盐酸∶氢氟酸＝1-2∶3-4。
如上所述高碳天然鳞片石墨是碳含量大于99.9％。
如上所述无硫低灰高纯膨胀石墨的膨胀体积在200-320ml/g，灰含量＜400ppm。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1.制备方法简单，易操作。
2.制备的高纯膨胀石墨无硫，灰含量＜400ppm。
3.制备的高纯膨胀石墨的膨胀体积在200-320ml/g。
具体实施式：
实施例1
将碳含量为99.91％天然鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高氯酸按高碳天然鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高氯酸＝1∶0.5∶1∶3混合后，在反应温度30℃下，反应30分钟，制备出酸化石墨；酸化石墨经水洗、干燥、将质量比为盐酸∶氢氟酸＝2∶3的混合酸按混合酸液的质量是天然鳞片石墨的3倍浸渍10小时、脱酸、再干燥后在900下膨化，获得膨胀体积200ml/g，灰含量395ppm的无硫低灰高纯膨胀石墨。
实施例2
将碳含量为99.95％天然鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高氯酸按高碳天然鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高氯酸＝1∶0.75∶1.5∶5混合后，在反应温度40℃下，反应60分钟，制备出酸化石墨；酸化石墨经水洗、干燥、将质量比为盐酸∶氢氟酸＝1∶3的混合酸按混合酸液的质量是天然鳞片石墨的4倍浸渍12小时、脱酸、再干燥后在1000下膨化，获得膨胀体积260ml/g，灰含量350ppm的无硫低灰高纯膨胀石墨。
实施例3
将碳含量为99.96％天然鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高氯酸按高碳天然鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高氯酸＝1∶1∶2∶7混合后，在反应温度50℃下，反应120分钟，制备出酸化石墨；酸化石墨经水洗、干燥、将质量比为盐酸∶氢氟酸＝1∶3.5的混合酸按混合酸液的质量是天然鳞片石墨的5倍浸渍15小时、脱酸、再干燥后在1100下膨化，获得膨胀体积320ml/g，灰含量315ppm的无硫低灰高纯膨胀石墨。
Claims (1)
1.一种无硫低灰膨胀石墨的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将碳含量大于99.9％的天然鳞片石墨、硝酸、乙酸酐、高氯酸混合后，在反应温度30-50℃下，反应30-120分钟，制备出酸化石墨；
(2)酸化石墨经水洗、干燥、经盐酸和氢氟酸的混合酸按混合酸液的质量是天然鳞片石墨的3-5倍浸渍、脱酸、再干燥后在900-1100℃下膨化，获得无硫灰含量＜400ppm的膨胀石墨；
其中各组分质量比为：
天然鳞片石墨∶硝酸∶乙酸酐∶高氯酸＝1∶0.5-1.0∶1-2∶3-7。
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