KR100327134B1 - Manufacturing method of exfoliated graphite - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흑연의 팽창화에 있어서 산을 사용치 않고, 리튬의 분말과 파라핀을 사용하여 흑연의 층사이에 존재하는 층간화합물을 형성한 후 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 흑연 중에 층간화합물을 형성시키고, 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 팽창화 흑연의 제조방법에 있어서, (가) 금속 리튬 분말과 파라핀을 중량비로 1 : 1로 혼합하여서 된 처리혼합물을 흑연 분말과 혼합시키고, 이 혼합물을 180 내지 230℃의 온도범위, 250 내지 350kg/㎠의 압력하에서 5 내지 7시간 반응시키는 화학처리단계; (나) 상기 화학처리된 혼합물을 60메쉬(mesh) 이하로 분쇄하는 조분쇄단계; (다) 조분쇄된 상기 혼합물을 70 내지 80℃의 온도의 물에 적어도 1시간 이상 담갔다가 꺼내는 수처리단계; (라) 수처리된 상기 혼합물을 건조시키는 건조단계; 및 (마) 건조된 상기 혼합물을 750 내지 900℃의 온도에서 열처리하는 열처리단계;들을 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a method for producing expanded graphite by forming an interlayer compound present between layers of graphite using powder of lithium and paraffin without thermally expanding the graphite, and then heat-treating the same. In the method for producing expanded graphite, which forms an interlayer compound and heat-treats it to produce expanded graphite, (A) a treatment mixture obtained by mixing metallic lithium powder and paraffin in a weight ratio of 1: 1 by mixing the graphite mixture with graphite powder, and Chemical treatment step of reacting the mixture for 5 to 7 hours at a temperature range of 180 to 230 ℃, pressure of 250 to 350kg / ㎠; (B) a coarse grinding step of grinding the chemically treated mixture to 60 mesh or less; (C) a water treatment step of dipping the crudely ground mixture in water at a temperature of 70 to 80 ° C. for at least one hour and then taking it out; (D) a drying step of drying the water-treated mixture; And (e) a heat treatment step of heat treating the dried mixture at a temperature of 750 to 900 ° C.

따라서, 충분히 높은 팽창화도를 갖는 팽창화 흑연을 제조하는 제조방법을 제공함과 동시에 수득되는 팽창화 흑연 중에 포함되는 황산화물과 질산화물의 양을 크게 줄여 밀봉재 등으로 사용할 때 상대되는 금속을 부식시키는 문제점을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.Accordingly, while providing a manufacturing method for producing expanded graphite having a sufficiently high degree of expansion, the amount of sulfur oxides and nitrates contained in the obtained expanded graphite is greatly reduced, thereby greatly reducing the problem of corroding metal when used as a sealing material. It can be effective.

Description

팽창화 흑연의 제조방법 {Manufacturing method of exfoliated graphite}Manufacturing method of expanded graphite {Manufacturing method of exfoliated graphite}

본 발명은 팽창화 흑연의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 흑연의 팽창화에 있어서 산을 사용치 않고, 리튬의 분말과 파라핀을 사용하여 흑연의 층사이에 존재하는 층간화합물을 형성한 후 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing expanded graphite. More specifically, the present invention relates to a method for producing expanded graphite by forming an interlayer compound existing between layers of graphite using powder of lithium and paraffin without thermally expanding the graphite, and then heat-treating it. will be.

팽창화 흑연은 흑연의 층간화합물, 혹은 그 잔유화합물을 고온 하에서 급격히 가열분해하여 그 분해생성물로서의 개스압에 의하여 흑연의 층간격을 층면과 수직한 방향으로 팽창시킨 섬유벌레 상의 저밀도 흑연 분말을 일컫는다.Expanded graphite refers to a low-density graphite powder on a fiber worm which rapidly thermally decomposes an interlayer compound of graphite or its residual compound under high temperature and expands the interlayer space of the graphite in a direction perpendicular to the layer surface by the gas pressure as the decomposition product.

상기 팽창화 흑연은 19세기 중반무렵 샤포틀(Shafhautl), 비. 씨. 브로디에 (B.C.Brodie) 등에 의하여 만들어진 것으로서, 결합제(binder) 없이 각종 형상의 성형품을 만들 수 있음이 밝혀졌으며, 1970년대에 유씨씨(UCC)사에서 시이트 (sheet)상으로 제조되어 그래포일(Grafoil)이라는 상품명으로 제조, 판매되어 여러 산업 분야에서 밀봉재(sealing material), 단열재 등으로서 이용되게 되었으며, 일본에서도 팽창화 흑연의 제조와 그 이용이 주목되어 왔다. 천연 흑연을 소재로 하는 팽창화 흑연은 정적 소성변형하기 쉽고, 분말을 그대로 압착하여도 물리적인 부착에 의하여 최대밀도 2.1 정도의 성형체를 쉽게 얻을 수 있지만, 비교적 저밀도로 가소성이 풍부한 시트가 될 수 있다. 결합제 없이 성형 하는 경우 또는 산화 흑연, 불산, 폴리카르복시란 등을 결합제로 사용할 수 있다. 밀도는 성형조건에 따라 0.8 내지 1.5 정도의 범위 이내로 조절할 수 있으며, 사용목적에 따라 조절이 가능하다. 하기 표 1에 대표적인 물리적 특성들을 기재하였다.The expanded graphite was in Shafhautl, B., in the middle of the 19th century. Seed. It was made by BCBrodie and the like, and it was found that a molded article of various shapes can be made without a binder. In the 1970's, it was manufactured as a sheet by UCC and grafoil. It has been manufactured and sold under the trade name, and has been used as a sealing material, a heat insulating material, etc. in various industrial fields, and the production and use of expanded graphite have been noted in Japan. Expanded graphite, which is made of natural graphite, is easy to statically plastically deform, and a compact having a maximum density of about 2.1 can be easily obtained by physical adhesion even if the powder is pressed as it is, but it can be a sheet having a relatively low density of plasticity. In the case of molding without a binder, graphite oxide, hydrofluoric acid, polycarboxyran, and the like may be used as the binder. The density can be adjusted within the range of about 0.8 to 1.5 depending on the molding conditions, it can be adjusted depending on the intended use. Representative physical properties are listed in Table 1 below.

이러한 팽창화 흑연은 가소성과 함께 압축복원성이 좋고, 종래의 탄소 재료에서 볼 수 없는 특징을 가지고 있다. 또한 이방성이 커서 저밀도에 관계없이 통기율이 우수하다. 시트의 두께는 통상 0.5mm 전후가 될 수 있으며, 시트상 그대로 또는 적층하여 사용될 수도 있다. 분말은 그대로 성형될 수 있으며, 칩(chip) 상으로1차 가공되었다가 소정의 형상으로 성형될 수도 있는 등 성형에 있어서 자유로운 응용이 가능하다는 장점을 가지고 있다.Such expanded graphite has good plasticity and compression restorability, and has characteristics not found in conventional carbon materials. In addition, the anisotropy is large and the ventilation rate is excellent regardless of the low density. The thickness of the sheet may be usually about 0.5 mm, and may be used as it is or in a stacked form. The powder may be molded as it is, and may be freely applied in molding, such as being primarily processed onto a chip and then molded into a predetermined shape.

종래의 팽창화 흑연의 제조방법은 천연 흑연, 열분해 흑연, 키시 흑연 등의 흑연분말을 짙은 황산, 초산, 셀렌산 등의 무기산과 농초산, 과염소산, 과망간산염, 중크롬산염, 과산화수소 등의 강산화제 등으로 화학처리하여 흑연 층간화합물을 생성한 후, 수세, 건조하고, 약 700℃ 이상의 고온에서 열처리하는 것으로 이루어졌었다.Conventional methods for producing expanded graphite include graphite powders such as natural graphite, pyrolytic graphite, and kishi graphite, and inorganic acids such as concentrated sulfuric acid, acetic acid and selenic acid, and strong oxidizing agents such as concentrated acetic acid, perchloric acid, permanganate, dichromate, and hydrogen peroxide. After chemical treatment to produce a graphite intercalation compound, it was washed with water, dried, and heat treated at a high temperature of about 700 ° C or higher.

공업적인 대량생산을 위하여는 흑연분말을 100℃의 농황산(95 내지 98%) 90%, 농질산(비중 1.33) 10%의 혼산으로 산처리하여 흑연 층간화합물로서 황산-층간화합물(H2SO4-GIC)를 생성시키고, 이를 수세, 건조한 후, 약 800℃의 온도에서 열처리하여 제품화 하는 소위 '화학약품침적법'이 일반적인 것으로 알려져 왔다. 그러나, 이러한 화학약품침적법은 최근 공해적인 면과 작업환경에 대한 배려로 급격한 가열처리시에 발생하는 중금속을 함유하는 증기와 질산화물(NOx) 등으로 인하여 회피되고 있으며, 이들 증기와 질산화물을 줄이기 위해 아황산염, 과염화수소 등의 산화제를 이용하는 방법으로 대체되고 있다.For industrial mass production, the graphite powder is acid treated with 90% concentrated sulfuric acid (95 to 98%) and 10% concentrated nitric acid (specifically 1.33), and sulfuric acid-interlayer compound (H 2 SO 4- ). GIC) is produced, washed with water, dried, and then heat-treated at a temperature of about 800 ° C., so-called 'chemical deposition method' has been known in general. However, such chemical deposition method has recently been avoided due to the pollution and the working environment due to the vapor and nitrous oxide (NO x ) containing heavy metals generated during the rapid heat treatment, to reduce the vapor and nitrate It is being replaced by a method using an oxidizing agent such as sulfite and hydrogen perchlorate.

그러나, 산화제의 대체에도 불구하고, 화학약품침적법으로는 (1) 산화제로부터 유해한 개스가 발생하는 것을 피할 수 없고, (2) 수세시에 다량의 물을 필요로 하며, (3) 일괄처리방식(Batch type)이므로 연속적인 제조가 곤란하다는 문제점이 있었다.However, despite the replacement of oxidants, chemical deposition methods cannot (1) avoid the generation of harmful gases from oxidants, (2) require large amounts of water at the time of washing, and (3) batch processing methods. (Batch type), there was a problem that continuous manufacturing is difficult.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한가지 방법으로서 전해제조법이 연구되고 있다.As one method for solving this problem, an electrolytic manufacturing method has been studied.

상기 전해제조법은 흑연분말을 황산 중에서 전해산화함으로써 흑연산성황산염 층간화합물을 생성시킨 후, 전해환원으로 화합물을 부분적으로 분해시켜 흑연 층간내에 잔류하는 잔류화합물을 형성시키는 방법이 개발되었다.The electrolytic production method has been developed to produce a graphitic acid sulfate interlayer compound by electrolytic oxidation of graphite powder in sulfuric acid, and then partially decompose the compound by electrolytic reduction to form a residual compound remaining in the graphite interlayer.

이 방법은 (1) 산화제를 필요로 하지 않고, (2) 수세를 필요로 하지 않으며, (3) 10mol/ℓ정도의 비교적 엷은 황산액을 사용할 수 있고, (4) 가열처리시의 팽창화율을 전해조건으로 제어할 수 있으며, (5) 연속적인 조업이 가능하다는 장점들을 가지고 있다. 그러나, 이 전해제조법은 장시간 전기를 사용해야 하고, 조업성이 낮아 생산성이 떨어지며, 황산의 층간삽입효과가 낮아 층간화합물의 성형이 용이하지 않으며, 흑연의 구조가 부분적으로 파괴되는 문제점이 있을 수 있다.This method requires (1) no oxidizing agent, (2) no water washing, (3) a relatively thin sulfuric acid solution of about 10 mol / l, and (4) an expansion rate during heat treatment. It can be controlled by electrolytic conditions, and (5) it has the advantage of being able to operate continuously. However, this electrolytic manufacturing method has to use electricity for a long time, low productivity, low productivity, low intercalation effect of sulfuric acid, it is not easy to form the interlayer compound, there may be a problem that the structure of the graphite is partially destroyed.

팽창화 흑연이 밀봉재 등으로 가공되어 사용될 경우, 그 속에 포함된 황산화물과 질산화물들은 상대 금속을 부식시키는 원인이 되기 때문에 이들 황산화물이나 질산화물이 포함되지 않는 것이 바람직하나, 종래의 화학약품침적법이나 전해제조법에서는 원래 흑연 중에 포함되는 유황성분이나 질소성분들의 존재로 인하여 그리고 산화제로서 황산이나 초산 등을 사용하기 때문에 수득되는 팽창화 흑연 내에 황산화물이나 질산화물들이 포함되는 것을 피하기가 극히 어렵다는 문제점이 있었다.When expanded graphite is processed into a sealing material or the like, it is preferable that sulfur oxides and nitrates contained therein do not contain these sulfur oxides or nitrates because they cause corrosion of the counter metal. In the manufacturing method, there is a problem that it is extremely difficult to avoid the inclusion of sulfur oxides or nitrates in the expanded graphite obtained because of the presence of sulfur or nitrogen components contained in the graphite and because sulfuric acid, acetic acid, etc. are used as the oxidizing agent.

또한, KC24(THF)2삼원계 흑연 층간화합물을 출발물질로서 그 분해생성물인 잔존화합물을 1,000℃ 이상에서 급격히 가열처리하는 팽창화 흑연의 제조법이 제안되고 있으나, 테트라하이드로푸란이 추가되기 때문에 공정이 복잡해져서 생산성이저하되는 문제점이 있으며, 또한 칼륨이 사용되는데, 칼륨이 공기 중의 수분과 쉽게 반응하기 때문에 대기조건에서 취급하기가 어렵다는 문제점이 있으며, 또한 칼륨의 층간삽입이 어려울 뿐만 아니라, 층간삽입에 의한 층간화합물도 자체적으로 불안정하기 때문에 제조공정이 복잡해지는 문제점이 있었다.In addition, a method of preparing expanded graphite which rapidly heats the residual compound, which is a decomposition product thereof, using KC 24 (THF) 2 ternary graphite interlayer compound as a starting material has been proposed, but since tetrahydrofuran is added, There is a problem that productivity is reduced due to complexity, and potassium is also used, which is difficult to handle under atmospheric conditions because potassium easily reacts with moisture in the air, and it is not only difficult to intercalate potassium, but also to intercalation. The interlayer compound is also unstable on its own, resulting in a complicated manufacturing process.

본 발명의 목적은 리튬의 분말과 파라핀을 사용하여 흑연의 층사이에 존재하는 층간화합물을 형성한 후 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for producing expanded graphite by forming an interlayer compound present between layers of graphite using powder of lithium and paraffin and then heat treating it.

본 발명의 다른 목적은 리튬의 분말과 파라핀을 사용하여 흑연의 층사이에 존재하는 층간화합물을 형성한 후 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 방법에 의하여 제조되는 팽창화 흑연을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide an expanded graphite prepared by a method of producing expanded graphite by forming an interlayer compound present between layers of graphite using powder of lithium and paraffin and then heat treating it.

본 발명에 따른 팽창화 흑연의 제조방법은, 흑연 중에 층간화합물을 형성시키고, 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 팽창화 흑연의 제조방법에 있어서, (가) 금속 리튬 분말과 파라핀을 중량비로 1 : 1로 혼합하여서 된 처리혼합물을 흑연 분말과 혼합시키고, 이 혼합물을 180 내지 230℃의 온도범위, 250 내지 350kg/㎠의 압력 하에서 5 내지 7시간 반응시키는 화학처리단계; (나) 상기 화학처리된 혼합물을 60메쉬(mesh) 이하로 분쇄하는 조분쇄단계; (다) 조분쇄된 상기 혼합물을 70 내지 80℃의 온도의 물에 적어도 1시간 이상 담갔다가 꺼내는 수처리단계; (라) 수처리된 상기 혼합물을 건조시키는 건조단계; 및 (마) 건조된 상기 혼합물을 750내지 900℃의 온도에서 열처리하는 열처리단계;들을 포함하여 이루어진다.In the method for producing expanded graphite according to the present invention, in the method for producing expanded graphite in which an interlayer compound is formed in graphite and heat-treated to produce expanded graphite, (a) metal lithium powder and paraffin in a weight ratio of 1: 1. A chemical treatment step of mixing the treated mixture by mixing with graphite powder and reacting the mixture under a temperature range of 180 to 230 ° C. and a pressure of 250 to 350 kg / cm 2 for 5 to 7 hours; (B) a coarse grinding step of grinding the chemically treated mixture to 60 mesh or less; (C) a water treatment step of dipping the crudely ground mixture in water at a temperature of 70 to 80 ° C. for at least one hour and then taking it out; (D) a drying step of drying the water-treated mixture; And (e) a heat treatment step of heat-treating the dried mixture at a temperature of 750 to 900 ° C.

상기 (가)의 화학처리단계에서 처리혼합물 : 흑연 분말의 혼합비가 10 내지 30중량% : 70 내지 90중량%의 비율로 이루어질 수 있다.In the chemical treatment step of (a), the mixing ratio of the mixture: graphite powder may be in a ratio of 10 to 30% by weight: 70 to 90% by weight.

상기 (라)의 건조단계에서 상기 혼합물을 적어도 100℃ 이상의 온도에서 적어도 2시간 이상 건조시키는 것으로 이루어질 수 있다.In the drying step of (d) it may consist of drying the mixture at a temperature of at least 100 ℃ or more for at least 2 hours.

이하, 본 발명을 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.

본 발명에 따른 팽창화 흑연의 제조방법은, 금속 리튬 분말과 파라핀을 중량비로 1 : 1로 혼합하여서 된 처리혼합물을 흑연 분말과 혼합시키고, 이 혼합물을 180 내지 230℃의 온도범위, 250 내지 350kg/㎠의 압력 하에서 5 내지 7시간 반응시켜 화학처리한 후, 이를 750 내지 900℃의 온도에서 열처리하는 것에 의하여 황산화물과 질산화물이 거의 잔류하지 않는 팽창화 흑연을 간단하고도 용이하게 제조할 수 있도록 한 점에 특징이 있다.In the method for producing expanded graphite according to the present invention, a treatment mixture obtained by mixing metal lithium powder and paraffin in a weight ratio of 1: 1 is mixed with graphite powder, and the mixture is in a temperature range of 180 to 230 ° C., 250 to 350 kg / Chemically treated by reacting for 5 to 7 hours at a pressure of cm 2, and then heat-treating it at a temperature of 750 to 900 ° C. to easily and easily produce expanded graphite with little residual sulfur oxides and nitrates. It is characterized by.

상기 (가)의 화학처리단계는 흑연 중에 층간화합물을 형성시키기 위한 단계로서, 종래의 산화제나 강산을 사용하는 것과는 달리 금속 리튬 분말과 파라핀의 혼합물을 사용하여 층간화합물을 형성시킴에 특징이 있다. 이러한 금속 리튬 분말과 파라핀의 혼합물로 된 처리혼합물은 수득되는 팽창화 흑연 중에 황산화물과 질산화물이 잔류하는 것을 크게 감소시킬 수 있다. 층간화합물의 형성을 용이하게 하기 위하여는 상기 처리혼합물과 흑연 분말의 혼합 후의 반응은 180 내지 230℃의 온도범위, 250 내지 350kg/㎠의 압력 하에서 5 내지 7시간 반응시키는 것으로 이루어질 수 있다. 상기 반응온도가 180℃ 미만으로 되는 경우에는 충분한 반응이 일어나지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 230℃를 초과하는 것은 파라핀이 변성 및 손실되는 문제점이 있을 수 있다. 반응압력이 250kg/㎠ 미만으로 되는 경우에는 역시 충분한 반응이 일어나지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 반대로 350kg/㎠을 초과하는 것은 불필요한 압력의 증대일 뿐으로 이해될 수 있다. 반응시간이 5시간 미만인 경우 반응이 충분히 완료되지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 7시간을 초과하는 반응조건의 유지는 불필요할 뿐인 것으로 이해될 수 있다.The chemical treatment step (a) is a step for forming an interlayer compound in graphite, which is characterized by forming an interlayer compound using a mixture of lithium metal powder and paraffin, unlike conventional oxidizing agents or strong acids. The treatment mixture of this mixture of metallic lithium powder and paraffin can greatly reduce the residual sulfur oxides and nitrates in the expanded graphite obtained. In order to facilitate the formation of the interlayer compound, the reaction after mixing the treated mixture and the graphite powder may be made to react for 5 to 7 hours under a temperature range of 180 to 230 ° C. and a pressure of 250 to 350 kg / cm 2. If the reaction temperature is less than 180 ° C there may be a problem that does not occur a sufficient reaction, on the contrary exceeding 230 ° C may have a problem that the paraffin is modified and lost. If the reaction pressure is less than 250kg / ㎠ may also have a problem that a sufficient reaction does not occur, on the contrary, exceeding 350kg / ㎠ can be understood as merely an increase in unnecessary pressure. If the reaction time is less than 5 hours there may be a problem that the reaction is not completed sufficiently, it can be understood that the maintenance of the reaction conditions for more than 7 hours is only unnecessary.

상기에서 처리혼합물 : 흑연 분말의 혼합비는 10 내지 30중량% : 70 내지 90중량%의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 처리혼합물의 함량이 10중량% 미만으로 되는 경우에는 흑연 중의 층간화합물의 생성량이 적어 팽창화도가 낮아지는 문제점이 있을 수 있으며, 30중량%를 초과하는 것은 수득되는 팽창화 흑연의 물성의 저하로 바람직하지 못하게 되는 문제점이 있을 수 있다.The mixing ratio of the treated mixture: graphite powder in the above is preferably made in a ratio of 10 to 30% by weight: 70 to 90% by weight. When the content of the treated mixture is less than 10% by weight, there may be a problem in that the amount of the interlayer compound in the graphite is low, so that the degree of expansion is low. There may be problems that prevent you from doing so.

상기 (나)의 조분쇄단계에서는 상기 화학처리된 혼합물을 통상의 방법 및 장치에 의하여 60메쉬(mesh) 이하로 분쇄하는 것으로서, 입도를 균일하게 하는 역할을 한다. 상기 (다)의 수처리단계에서는 조분쇄된 상기 혼합물은 70 내지 80℃의 온도의 물에 적어도 1시간 이상 담갔다가 꺼내는 것으로서, 수용성 불순물들을 제거하는 역할을 한다. 상기 (라)의 건조단계는 수처리단계에서 혼합물 중에 포함된 수분을 제거하는 역할을 한다. 이들 조분쇄단계, 수처리단계 및 건조단계들은 종래의 팽창화 흑연의 제조방법에서의 분쇄, 수처리 및 건조 등을 수행하는 공정들과 동일 또는 유사한 것으로 이해될 수 있다. 특히, 상기 건조단계에서 상기 혼합물을 적어도 100℃ 이상의 온도에서 적어도 2시간 이상 건조시키는 것으로 이루어지는것이 바람직하다. 건조상태에 따라 팽창화도가 달라질 수 있으며, 건조 후의 혼합물 중의 수분의 잔량의 조절 등은 수득하고자 하는 팽창화 흑연의 물성에 따라 조절될 수 있음은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다.In the coarse grinding step (b), the chemically treated mixture is pulverized to 60 mesh or less by a conventional method and apparatus, and serves to make the particle size uniform. In the water treatment step of (c), the crudely ground mixture is immersed in water at a temperature of 70 to 80 ° C. for at least 1 hour and then taken out to serve to remove water-soluble impurities. The drying step of (d) serves to remove the water contained in the mixture in the water treatment step. These coarse grinding step, water treatment step and drying step can be understood to be the same or similar to the processes for performing grinding, water treatment and drying in the conventional method for producing expanded graphite. In particular, it is preferable that the drying step comprises drying the mixture at a temperature of at least 100 ° C. or more for at least 2 hours. The degree of expansion may vary depending on the dry state, and control of the residual amount of water in the mixture after drying may be easily adjusted according to the physical properties of the expanded graphite to be obtained.

이후, (마)의 열처리단계에서 건조된 상기 혼합물을 750 내지 900℃의 온도에서 열처리하는 것으로 팽창화 흑연을 수득할 수 있다. 열처리단계는 팽창화 흑연의 팽창화도를 결정하는 중요한 단계로서, 이 팽창화도의 조절에 따라 수득되는 팽창화 흑연의 물성을 조절할 수 있음은 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것임은 자명한 것이다.Thereafter, the mixture dried in the heat treatment step (e) may be thermally treated at a temperature of 750 to 900 ° C., thereby obtaining expanded graphite. As the heat treatment step is an important step for determining the degree of expansion of the expanded graphite, it will be apparent to those skilled in the art that the physical properties of the expanded graphite obtained by adjusting the degree of expansion can be easily adjusted.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.The following examples are intended to illustrate the invention and should not be understood as limiting the scope of the invention.

실시예Example

금속 리튬 분말과 파라핀 오일을 중량비로 1 : 1로 혼합한 처리혼합물을 하기 표 2에 따라 천연 흑연과 혼합하고, 200℃, 300kg/㎠의 압력 하에서 6시간 반응시켜, 흑연 내에 층간화합물을 형성시키고, 이를 60메쉬로 조분쇄한 후, 75℃의 온도의 물에 1시간 담갔다가 꺼내어 이를 105℃에서 2시간 건조시켰다. 건조된 분말상의 혼합물을 직경 20mm, 높이 100mm의 투명한 석영관 12개에 각 석영관 마다 0.1g씩 채운다음, 각 석영관을 열처리 온도를 표 2에 따라 달리 하여 열처리하고, 부피의 팽창화도를 측정하는 것을 3회 반복하였다. 팽창화도는 원래의 부피를 100%로 하여 최종 팽창된 흑연의 부피의 평균치를 하기 표 2에 나타내었다.Treated mixture of metal lithium powder and paraffin oil in a weight ratio of 1: 1 is mixed with natural graphite according to the following Table 2, and reacted under a pressure of 200 ° C. and 300 kg / cm 2 for 6 hours to form an interlayer compound in the graphite. After coarsely pulverizing it to 60 mesh, it was immersed in water at a temperature of 75 ° C. for 1 hour and then taken out and dried at 105 ° C. for 2 hours. The dried powdery mixture was filled with twelve transparent quartz tubes having a diameter of 20 mm and a height of 100 mm by 0.1 g for each quartz tube. Then, each quartz tube was heat-treated according to the heat treatment temperature according to Table 2, and the volume expansion degree was measured. Was repeated three times. The degree of expansion is shown in Table 2 below with the average value of the volume of the final expanded graphite at 100% of the original volume.

상기한 실시예들을 종합한 결과, 흑연 중에 층간화합물을 형성시키기 위한 처리혼합물로서 종래의 산화제나 강산을 대신하여 금속 리튬 분말과 파라핀의 혼합물을 사용하는 것에 의하여 충분히 높은 팽창화도를 갖는 팽창화 흑연을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result of the synthesis of the above embodiments, expanded graphite having sufficiently high degree of expansion is produced by using a mixture of metal lithium powder and paraffin in place of a conventional oxidant or strong acid as a treatment mixture for forming an interlayer compound in graphite. It could be confirmed.

따라서, 본 발명에 의하면 충분히 높은 팽창화도를 갖는 팽창화 흑연을 제조하는 제조방법을 제공하는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, there is an effect of providing a manufacturing method for producing expanded graphite having a sufficiently high degree of expansion.

또한, 본 발명에 의하면 산화제나 강산을 사용치 않기 때문에 수득되는 팽창화 흑연 중에 포함되는 황산화물과 질산화물의 양을 크게 줄여 밀봉재 등으로 사용할 때 상대되는 금속을 부식시키는 문제점을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since there is no use of an oxidizing agent or a strong acid, the amount of sulfur oxides and nitrates contained in the expanded graphite obtained is greatly reduced, thereby greatly reducing the problem of corrosive metals when used as a sealing material. .

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

Claims (3)

흑연 중에 층간화합물을 형성시키고, 이를 열처리하여 팽창화 흑연을 제조하는 팽창화 흑연의 제조방법에 있어서,In the manufacturing method of expanded graphite to form an interlayer compound in the graphite, and to heat-treat it to produce expanded graphite, (가) 금속 리튬 분말과 파라핀을 중량비로 1 : 1로 혼합하여서 된 처리혼합물을 흑연 분말과 혼합시키고, 이 혼합물을 180 내지 230℃의 온도범위, 250 내지 350kg/㎠의 압력 하에서 5 내지 7시간 반응시키는 화학처리단계;(A) The treatment mixture obtained by mixing metallic lithium powder and paraffin in a weight ratio of 1: 1 is mixed with graphite powder, and the mixture is mixed for 5 to 7 hours under a temperature range of 180 to 230 ° C. and a pressure of 250 to 350 kg / cm 2. Reacting a chemical treatment step; (나) 상기 화학처리된 혼합물을 60메쉬(mesh) 이하로 분쇄하는 조분쇄단계;(B) a coarse grinding step of grinding the chemically treated mixture to 60 mesh or less; (다) 조분쇄된 상기 혼합물을 70 내지 80℃의 온도의 물에 적어도 1시간 이상 담갔다가 꺼내는 수처리단계;(C) a water treatment step of dipping the crudely ground mixture in water at a temperature of 70 to 80 ° C. for at least one hour and then taking it out; (라) 수처리된 상기 혼합물을 건조시키는 건조단계; 및(D) a drying step of drying the water-treated mixture; And (마) 건조된 상기 혼합물을 750 내지 900℃의 온도에서 열처리하는 열처리단계;(E) a heat treatment step of heat-treating the dried mixture at a temperature of 750 to 900 ° C; 들을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 팽창화 흑연의 제조방법.Method for producing expanded graphite, characterized in that consisting of. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (가)의 화학처리단계에서 처리혼합물 : 흑연 분말의 혼합비가 10 내지 30중량% : 70 내지 90중량%의 비율로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 팽창화 흑연의 제조방법.Process for producing the expanded graphite characterized in that the mixing ratio of the treated mixture: graphite powder in the chemical treatment step (a) of 10 to 30% by weight: 70 to 90% by weight. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (라)의 건조단계에서 상기 혼합물을 적어도 100℃ 이상의 온도에서 적어도 2시간 이상 건조시키는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 팽창화 흑연의 제조방법.The method of claim 1, wherein the drying of the mixture comprises drying the mixture at a temperature of at least 100 ° C. for at least 2 hours.
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