CN1764599A - 膨胀石墨制品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造膨胀石墨制品的方法，该方法包括步骤a)压缩膨胀石墨以形成一个石墨薄膜；b)碾碎石墨薄膜以形成石墨薄片，和c)将该石墨薄片放置在一个模具中以及压缩石墨薄片以形成预定形状，其中在至少步骤a)，b)，c)中一个步骤中，一粘合剂被混和入膨胀石墨中。该方法的优点在于膨胀石墨制品的密度通过各个步骤而增加的同时，不仅由于设备的最少化而减少了初始设备的费用，而且膨胀石墨制品具有均匀的密度和一个紧密排列的结构。另外，由于膨胀石墨制品最后在模具内压缩，膨胀石墨没有方向上的选取，可以形成多种形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造一种膨胀石墨制品的方法，尤其是涉及一种经过将膨胀石墨粉末压缩成薄片，该薄片在模具内被压缩来制造膨胀石墨制品的膨胀石墨制品的制造方法。
背景技术
通常，石墨是一种由平坦的大分子组成的重叠的层构成的生料，大分子中水平环是由碳原子无限小地彼此联系形成的薄片构成。具有良好的导电性能，石墨的润滑特性和柔韧性来自一种大分子(polycene)的薄层结构。此外，虽然石墨容易被折断，其具有一个低反应性是由于其为一个大分子。
由于具有多新结构的石墨的碳薄层是由于范德华力互相结合，碳薄层之间14.2nm的距离大于碳原子之间35.5nm的距离。因而，通过在将其它原子插入到碳薄层之间的缝隙中一插入化合物能被形成。特别是，一个石墨晶体的网状平面被保持，大量原子，分子或离子被插入到碳薄层之间的缝隙中，从而形成插入化合物。
那是，当一个插入化合物或残余化合物和一种酸，例如硫酸，插入到石墨的薄层间被快速加热到大约1000℃时，薄层间的酸被蒸发成气体，由于气体的膨胀压力使石墨的夹层成打或成百倍地膨胀，从而形成插入化合物，其被称为“膨胀石墨。”
参照附图1以下将描述一种传统的膨胀石墨的制造方法。
首先，膨胀石墨具有一个低于普通石墨的密度1/50～1/200倍的低密度，膨胀石墨被碾压至一个预定高度，该预定高度取决于由一膨胀石墨(S2)形成的膨胀石墨薄片的厚度和密度。例如，当一个5mm厚的膨胀石墨薄片为小于普通石墨的密度1/200倍的膨胀石墨形成时，膨胀石墨被碾压的高度是5mm的200倍或更多。
然后，膨胀石墨通过一个高性能挤压装置(S4)压缩和一个辊子辊压以层压到一个预定厚度，以形成一个高密度，膨胀石墨薄片(S6)。该石墨薄片通过其它机械加工过程，例如切割或成形，从而形成所需形状，完成膨胀石墨制品的制造过程。
然而，传统的膨胀石墨制品的制造方法的问题在于因为膨胀石墨制品的厚度增加，当制造膨胀石墨制品时膨胀石墨应被碾压的更高，从而不但要增强了挤压装置的性能，而且由于需要连续辊压设备造成制造设备大。另外，由于大量的具有一个相当低的密度的膨胀石墨被压缩，辊压和成形，所以增加密度和得到一个均匀的密度是很困难的。
此外，依照传统方法，大量的具有一个相当低的密度的膨胀石墨被压缩，辊压和成形，所以膨胀石墨内的空隙没有被完全去除。因而，不但使膨胀石墨具有一个非紧密排列的结构以至于例如抗张强度，硬度等机械特性差，而且由于压缩过程使膨胀石墨具有一个方向的选取和只能制成薄片状，所以膨胀石墨的最后的形状受到限制。
发明内容
本发明已经解决了上述问题，并且本发明的目的是提供一种膨胀石墨制品的制造方法，其方法能减少对挤压装置性能上的要求，增强膨胀石墨制品的机械特性并使其可以具有各种形状。
依照本发明的一个方面，上述和其它的目的可以由一种膨胀石墨制品的制造方法步骤实现，该方法包括以下步骤：a)压缩膨胀石墨以形成一个石墨薄膜；b)碾碎石墨薄膜以形成石墨薄片，和c)将该石墨薄片放置在一个模具中以及压缩石墨薄片以形成预定形状，其特征在于，在至少步骤a)，b)，c)中一个步骤中，一粘合剂被混和入膨胀石墨中。
该粘合剂至少是聚合体为基体的粘合剂、陶瓷为基体的粘合剂或磷酸盐为基体的粘合剂中的一种。
聚合体为基体的粘合剂进一步包含一导电材料。
在步骤c)期间，一纤维材料，例如碳纤维，凯夫拉尔或其它类似材料被添加到模具内的石墨薄片中。
在步骤c)期间，至少一个或更多的金属片薄片可以更进一步地按压缩方向被插入模具中的石墨薄片中。
金属薄片上至少形成一个或多个孔或不平坦部分。
依照本发明的膨胀石墨制品的制造方法，膨胀石墨首先被加工成薄片然后薄片被加工为成品，所以一个高密度的膨胀石墨制品可以通过一个较小的设备制造。结果，该方法的优点不仅在于减少了初始设备的费用，而且膨胀石墨制品具有均匀的密度和提供了一个紧密排列的结构。另外，由于膨胀石墨制品最后在模具内压缩，膨胀石墨没有方向上的选取，可以形成多种形状。
此外，聚合体为基体的粘合剂、陶瓷为基体的粘合剂和磷酸盐为基体的粘合剂在本申请中被使用，以至于膨胀石墨制品的形状在成形后可以被保持。特别是使用聚合体为基体的粘合剂，其不但具有良好的防水性的优点，而且还能通过在其中掺入纳米尺寸的导电粉末应用于要求具有导电性的产品。
此外，膨胀石墨能通过在模具中的石墨薄片加入例如碳纤维，凯夫拉尔或其它类似材料的纤维材料以增强机械特性。
此外，膨胀石墨能通过压缩石墨薄片时在石墨薄片中插入加固用金属薄片以增强机械特性。
附图说明
本发明的上述和其它目的，特征和其它优点将通过以下结合相应附图的详细描述得到更清楚地理解：
附图1为一种传统的膨胀石墨的制造方法的流程图；
附图2至6为表示依照本发明的一种的膨胀石墨的制造方法的各步骤的示图；和
附图7为依照本发明另一个实施例的一种的膨胀石墨的制造方法的流程图。
具体实施方式
现在，将参考相应的附图本对发明首选的实施例做出详细地描述，以使本领域技术人员可以容易地理解和再现本发明。
附图2至6表示本发明要求保护的一种膨胀石墨制品的制造方法的步骤。
以下是对本发明要求保护的一种膨胀石墨制品的制造方法详述。
参照附图2和3，在第一步骤，粉末状稀疏地散布的膨胀石墨首先被一个具有适当的压力以形成高密度石墨薄膜4的第一挤压装置10或辊子压缩。
由于膨胀石墨2具有一个明显地低于被膨胀之前的石墨的密度1/50～1/200倍的低密度和第一步骤是在一个几乎不考虑膨胀石墨制品的厚度的非常稀疏地散布状态下进行的。当形成高密度石墨薄膜4时不要求具有一个高压。因而，一个相对低压力的第一挤压装置10或辊子能被使用，致使石墨薄膜4具有一个高并且均匀的密度。
其间，在第一步骤中，一粘结剂20可以被掺入该稀疏地散布的膨胀石墨2以使该石墨薄膜4具有一种粘结力。
粘合剂20可以至少是聚合体为基体的粘合剂、陶瓷为基体的粘合剂和磷酸盐为基体的粘合剂中的一种。
显著地，聚合体为基体的粘合剂具有良好的防水性。因而，当石墨被掺入包含有纳米尺寸的导电粉末的聚合物为基体的粘合剂时，就能提供一种具有导电性的膨胀石墨制品，例如作为屏蔽电磁波的密封材料。因而，聚合物为基体的粘合剂在工业上被广泛应用。
参照附图3和4，在第二步骤中，具有比较大的面积的片状的石墨薄膜4被碾碎成石墨薄片6。
石墨薄片6通过切割装置切割石墨薄膜4成条状或矩形或通过机械碾碎方法将石墨薄膜4破碎成一个不规则形状形成。
参照附图5和6，在第三步骤中，经过将石墨薄片6填充进一个具有预定形状的模具12后，例如一个环形，该石墨薄片6被一个第二挤压装置进行第二次压缩，从而形成一个具有预定形状的膨胀石墨制品8。
这里，由于石墨薄片6中含有粘合剂，当石墨薄片6被第二挤压装置压缩时，石墨薄片被粘合并且彼此间稳固地粘结，以至于膨胀石墨制品的形状在被压缩后仍可以保持。自然地，在这步骤中粘合剂(图中未示)可以被添加进在模具12中的石墨薄片6。
同时，当将石墨薄片6填充入模具12时，一具有与石墨热膨胀系数相近的纤维材料22，例如碳纤维，凯夫拉尔或其它类似材料，可以被掺入到里面。然后，当石墨薄片6被第二挤压装置进行第二次压缩时，纤维材料22，例如碳纤维，凯夫拉尔或其它类似材料，在石墨薄片中彼此紧密地接近，以至于膨胀石墨制品8具有增强的机械特性。
此外，至少一个或更多的金属片薄片24按第二挤压装置14的压缩方向附图标记为箭头P被插入模具12中的石墨薄片6中。然后，膨胀石墨制品8通过金属薄片24被加固。
两个或更多的金属薄片24被叠压在石墨薄片6中，所述金属薄片24以一预定高度在第二装置14的压缩方向上(附图标记为箭头P)被彼此间隔。另外，一个金属薄片可以被插入石墨薄片6中。更进一步地，金属薄片24可以分别布置在石墨薄片6的相对面上，并被叠压至一预定高度。
金属薄片24由例如不锈钢，或非铁金属制成，以用来提高膨胀石墨制品8的机械特性。
另外，金属薄片24通过粘合剂稳固地束缚石墨薄片6，其上可以形成至少一个孔或不规则部分24a使金属薄片24具有一个与石墨薄片连接的区域以尽可能地增强粘结力。
在最后步骤，经过上述工序制成的膨胀石墨制品通过另外的机械加工程序例如辊压或旋压被更精确地加工，以提高可销售性。
附图7是本发明另一个关于一种制造一种膨胀石墨制品的方法的实施例的流程图。
本发明另一个关于一种制造一种膨胀石墨制品的方法的实施例将被简要描述。首先，膨胀石墨2是稀疏地分散的(S20)，然后通过一挤压装置或一辊子进行第一次压缩，从而形成一个高密度石墨薄膜(S22)。然后，膨胀石墨被碾碎成石墨薄片(S24)。在石墨薄片被填充入具有预成形形状的模具并添加入粘合剂后，石墨薄片被挤压装置(S26)压缩，从而得到膨胀石墨制品(S28)。
工业适用性
经过上述描述，依照本发明的膨胀石墨制品的制造方法，稀疏地分散的膨胀石墨首先被压缩成高密度石墨薄膜并被碾碎。然后，将碾碎的高密度石墨薄膜填充入具有预定形状的模具并进行第二次压缩，从而形成膨胀石墨制品。结果，提供了有益效果使膨胀石墨制品的密度通过分别的制造步骤得到提高，不但由于减小设备从而减少了初始设备的费用，而且膨胀石墨制品具有均匀的密度和一个紧密排列的结构。另外，由于膨胀石墨制品最后在模具内压缩，膨胀石墨没有方向上的选取，可以形成多种形状。
此外，聚合体为基体的粘合剂、陶瓷为基体的粘合剂和磷酸盐为基体的粘合剂在本申请中被使用，以至于膨胀石墨制品的形状在形成后可以被保持。特别是使用聚合体为基体的粘合剂，其不但具有良好的防水性的优点，而且还具有通过在其中掺入纳米尺寸的导电粉末应用于要求具有导电性的产品。
此外，膨胀石墨能通过在模具中的石墨薄片加入纤维材料以增强机械特性。
此外，膨胀石墨能通过压缩石墨薄片时在石墨薄片中插入加固用金属薄片以增强机械特性。
应该理解以上描述的实施例和相应的附图为举例性的目的和本申请被以下权利要求限制。此外，在不离开本申请相应的权利要求所阐明的精神和范围内，本领域技术人员意识到的各种各样的变型，附加以及代替的技术方案都是可行的。
Claims (8)
1.一种膨胀石墨制品的制造方法，其包括以下步骤：
a)压缩膨胀石墨以形成一个石墨薄膜；
b)碾碎石墨薄膜以形成石墨薄片，和
c)将该石墨薄片放置在一个模具中以及压缩石墨薄片以形成预定形状，
其中，在至少步骤a)，b)，c)中的一个步骤中，一粘合剂被混和入膨胀石墨中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该粘合剂在步骤a)和c)时加入。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该粘合剂至少是聚合体为基体的粘合剂、陶瓷为基体的粘合剂或磷酸盐为基体的粘合剂中的一种。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，聚合体为基体的粘合剂进一步包含一导电材料。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)，至少一个或多个金属薄片从压缩方向被插入到模具间的石墨薄片中。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属薄片上至少形成一个或多个不平坦部分。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属薄片上至少形成一个或多个孔。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤c)期间，一纤维材料被添加到模具内的石墨薄片中。
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