Expandierter Graphit, auch als Vermiculargraphit bekannt, ist eine kristalline Verbindung, bei der mittels physikalischer oder chemischer Verfahren Nicht-Kohlenstoff-Reaktanten in natürlich schuppige, graphitische Nanokohlenstoffmaterialien eingelagert und mit hexagonalen Kohlenstoffnetzwerkebenen verbunden werden, wobei die Graphitschichtstruktur erhalten bleibt. Er behält nicht nur die hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften von Graphit bei, wie z. B. hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit sowie Beständigkeit gegenüber Neutronenfluss, Röntgen- und Gammastrahlung über lange Zeiträume, sondern weist auch hervorragende physikalische und chemische Eigenschaften auf, wie z. B. einen niedrigen Reibungskoeffizienten, gute Selbstschmierung, elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Anisotropie. Aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem eingelagerten Material und der Graphitschicht zeigt der expandierte Graphit zudem neue Eigenschaften, die weder der ursprüngliche Graphit noch das eingelagerte Material besitzen, und überwindet die Sprödigkeit und Schlagfestigkeit von Naturgraphit. Die folgenden Redakteure von Furuite Graphit stellen die industriellen Synthesemethoden und Anwendungen von expandiertem Graphit vor:
1. In der Industrie gebräuchliche Synthesemethoden
① Chemische Oxidation
Vorteile: Die chemische Oxidation ist ein weit verbreitetes und etabliertes Verfahren in der Industrie. Daher bietet sie deutliche Vorteile, eine ausgereifte Technologie und geringe Kosten.
Nachteil: Als Interkalationsmittel wird üblicherweise konzentrierte Schwefelsäure verwendet, was einen hohen Säureverbrauch zur Folge hat. Im Produktionsprozess entstehen schädliche SOx-Gase, und Rückstände im Produkt korrodieren die Syntheseanlagen.
②Elektrochemische Oxidation
Wie die chemische Oxidation ist es eines der gängigen industriellen Syntheseverfahren für expandierten Graphit.
Vorteile: Es ist keine Zugabe starker Oxidationsmittel wie starker Säuren erforderlich, und die Reaktion lässt sich durch die Anpassung von Parametern wie Stromstärke und Spannung steuern. Die Syntheseapparatur ist einfach, ermöglicht die Herstellung großer Mengen, der Elektrolyt ist umweltfreundlich und wiederverwendbar.
Nachteile: Die Stabilität des synthetisierten Produkts ist geringer als bei anderen Methoden, die einen höheren Ausrüstungsaufwand erfordern, und die Produktqualität wird von vielen Faktoren beeinflusst. Manchmal verringert sich das expandierte Produktvolumen aufgrund steigender Umgebungstemperaturen erheblich. Zudem treten bei hohen Strömen in wässrigen Lösungen Nebenreaktionen auf, was die Gewinnung von Verbindungen erster Ordnung erschwert.
2. Wichtigste Produktionsbetriebe und Produktionskapazität
Die Produktion von expandierten Graphitprodukten in meinem Land hat sich von den Anfängen auf über 100 Hersteller mit einer Jahresproduktion von rund 30.000 Tonnen entwickelt, wobei die Marktkonzentration gering ist. Die meisten Hersteller produzieren hauptsächlich Dichtungsfüllstoffe im Niedrigpreissegment, die selten in Automobildichtungen oder in der Beleuchtung von Kernkraftwerken und Flugzeugen eingesetzt werden. Mit der Weiterentwicklung der heimischen Technologie wird der Anteil von High-End-Produkten jedoch schrittweise steigen.
3. Marktnachfrage und Prognose für Dichtungsmaterialien
Derzeit wird expandierter Graphit hauptsächlich als Dichtungsmaterial in der Automobilindustrie eingesetzt, beispielsweise für Zylinderkopfdichtungen sowie Ansaug- und Auslasskanaldichtungen. In meinem Land dient expandierter Graphit vorwiegend als Dichtungsfüllstoff. Mittlerweile wurde expandierter Graphit mit niedrigem Kohlenstoffgehalt entwickelt, wodurch die Produktionskosten deutlich gesenkt werden können. Dies ermöglicht einen großflächigen Ersatz von Asbest und steigert die Nachfrage. Sollte es gelingen, Dichtungsmaterialien aus Kunststoff, Gummi und Metall teilweise zu ersetzen, würde der jährliche Inlandsbedarf an expandiertem Graphit weiter steigen.
In der Automobilindustrie werden für jede Zylinderkopfdichtung sowie jede Ansaug- und Auslassdichtung etwa 2 bis 10 kg expandierter Graphit benötigt, und pro 10.000 Fahrzeuge fallen 20 bis 100 Tonnen expandierter Graphit an. Chinas Automobilindustrie befindet sich in einer Phase rasanter Entwicklung. Daher ist der jährliche Bedarf meines Landes an Dichtungsmaterialien aus expandiertem Graphit weiterhin sehr hoch.
Veröffentlichungsdatum: 07.09.2022