Anwendungsszenarien für erweiterbares Graphit
1. Das Dichtungsmaterial wird mit hochkohlenstoffhaltigem Graphit, konzentrierter Schwefelsäure und Salpetersäure vermischt, angesäuert, wärmebehandelt und anschließend gepresst und geformt. Das so hergestellte flexible Graphit ist ein neuartiges Hochleistungsdichtungsmaterial und zählt zu den in situ gewachsenen Nanomaterialien. Im Vergleich zu Asbestkautschuk und anderen herkömmlichen Dichtungsmaterialien zeichnet es sich durch gute Kompressibilität, Elastizität, Selbsthaftung, geringe Dichte und weitere hervorragende Eigenschaften aus und kann über lange Zeiträume unter hohen Temperaturen, starker Korrosion und anderen anspruchsvollen Betriebsbedingungen eingesetzt werden. Graphitplatten und daraus hergestellte Dichtungskomponenten finden breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, im Maschinenbau, in der Elektronik, der Kernenergie, der Petrochemie, der Energiewirtschaft, im Schiffbau, in der Hüttenindustrie und weiteren Branchen. Aufgrund seines geringen Gewichts, seiner Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit, Säure- und Laugenbeständigkeit, guten Elastizität, Schmierfähigkeit, Plastizität und chemischen Stabilität sowie weiterer hervorragender Eigenschaften gilt Graphit als weltweit führendes Dichtungsmaterial.
2. Der im Umweltschutzbereich durch Hochtemperaturexpansion gewonnene expandierbare Graphit zeichnet sich durch eine reichhaltige Porenstruktur und hervorragende Adsorptionseigenschaften aus und findet daher breite Anwendung im Umweltschutz und in der Biomedizin. Die Porenstruktur des expandierbaren Graphits lässt sich in offene und geschlossene Poren unterteilen. Das Porenvolumen beträgt ca. 98 %, wobei es sich hauptsächlich um große Poren mit einer Porengrößenverteilung von 1 bis 10,3 nm handelt. Aufgrund seiner makro- und mesoporösen Struktur unterscheidet er sich in seinen Adsorptionseigenschaften von Aktivkohle und anderen mikroporösen Materialien. Er eignet sich für die Adsorption in flüssiger Phase, jedoch nicht in der Gasphase. In flüssiger Phase ist er oleophil und hydrophob. 1 g expandierbarer Graphit kann mehr als 80 g Schweröl adsorbieren und ist somit ein vielversprechendes Umweltschutzmaterial zur Beseitigung von Ölverschmutzungen auf Wasseroberflächen. In der Abwasserbehandlung chemischer Betriebe werden häufig Mikroorganismen (Bakterien) eingesetzt. Expandierbarer Graphit eignet sich gut als mikrobieller Träger, insbesondere bei der Wasseraufbereitung von ölhaltigen organischen Makromolekülen. Aufgrund seiner guten chemischen Stabilität und der Möglichkeit der erneuerbaren Wiederverwendung bietet er vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten.
3. Aufgrund der Adsorptionseigenschaften von expandierbarem Graphit gegenüber organischen und biologischen Makromolekülen bietet es ein breites Anwendungsspektrum im Bereich biomedizinischer Materialien.
4. Hochenergiebatteriematerialien wie expandierbares Graphit nutzen die Umwandlung von freier Energie in elektrische Energie durch Reaktionen in expandierbare Graphitschichten. Üblicherweise wird expandierbares Graphit als Kathode und Lithium als Anode verwendet, oder alternativ expandierbares Graphit-Silberoxid-Komposit als Kathode und Zink als Anode. Auch fossile Fluoridtinte, Graphitsäure und expandierbares Graphit aus Metallhalogeniden wie AuCl₃ und TiF₄ finden Anwendung in Batterien.
5, feuerhemmend
Aufgrund seiner Dehnbarkeit und hohen Temperaturbeständigkeit eignet sich expandierbarer Graphit hervorragend als Dichtungsmaterial und wird häufig in Brandschutzdichtungsstreifen eingesetzt. Es gibt zwei Hauptvarianten: Die erste besteht aus expandiertem Graphit und Gummimaterialien, die mit anorganischen Flammschutzmitteln, Beschleunigern, Vulkanisationsmitteln, Verstärkungsmitteln und Füllstoffen vermischt, vulkanisiert und geformt werden. Daraus entstehen Dichtungsstreifen in verschiedenen Spezifikationen, die hauptsächlich für Brandschutztüren, Brandschutzfenster und ähnliche Anwendungen verwendet werden. Diese Dichtungsstreifen verhindern den Rauchaustritt sowohl bei Raumtemperatur als auch im Brandfall. Die zweite Variante besteht aus einem Glasfaserband als Träger, auf dem expandierbarer Graphit mit einem Bindemittel gebunden ist. Durch Scherkräfte, die bei hohen Temperaturen entstehen, bildet sich ein Klebstoff, der ein Verrutschen des Graphits effektiv verhindert. Diese Variante wird hauptsächlich für Brandschutztüren verwendet, kann jedoch den Austritt kalter Rauchgase bei Raumtemperatur oder niedrigen Temperaturen nicht effektiv verhindern und muss daher mit einem für Raumtemperatur geeigneten Dichtungsmittel kombiniert werden.
Expandierbarer Graphit ist ein wirksames Flammschutzmittel für Kunststoffe. Er ist ungiftig und umweltfreundlich. Sowohl allein als auch in Kombination mit anderen Flammschutzmitteln erzielt er eine optimale Flammschutzwirkung. Expandierbarer Graphit erreicht die gleiche Wirkung wie herkömmliche Flammschutzmittel, benötigt jedoch deutlich weniger Material. Sein Wirkprinzip beruht darauf, dass sich Graphit bei hohen Temperaturen schnell ausdehnt, die Flamme erstickt und das entstehende expandierte Graphitmaterial die Oberfläche des Substrats bedeckt und so vor Wärmestrahlung und Sauerstoffkontakt schützt. Während der Ausdehnung werden Säureradikale in den Zwischenschichten freigesetzt, die die Karbonisierung des Substrats fördern und so durch verschiedene Flammschutzmethoden eine gute Wirkung erzielen.
Feuerfeste Säcke, feuerfeste Kunststoffblockmaterialien und Feuerwiderstandsringe können aufgrund ihrer Fähigkeit, bei hohen Temperaturen Beschädigungen zu widerstehen und eine hohe Ausdehnungsrate zu haben, als Komponenten von feuerfesten Säcken, feuerfesten Kunststoffblockmaterialien und Feuerwiderstandsringen verwendet werden. Sie sind wirksame, flammhemmende Expansionsmaterialien und werden zur Brandabdichtung von Gebäuden eingesetzt (z. B. zum Abdichten von Öffnungen in Baurohren, Kabeln, Leitungen, Gasleitungen, Gasrohren, Luftrohren usw.).
Anwendung in Beschichtungen: Feine Partikel aus expandierbarem Graphit können herkömmlichen Beschichtungen beigemischt werden, um flammhemmende und antistatische Beschichtungen zu erzeugen und deren Hochtemperatur- und Feuerbeständigkeit zu verbessern. Die im Brandfall entstehende große Menge an leichtem, nicht brennbarem Kohlenstoff kann die Wärmestrahlung auf das Substrat wirksam blockieren und dieses so schützen. Da Graphit zudem ein guter elektrischer Leiter ist, verhindert die Beschichtung die Ansammlung elektrostatischer Ladungen und wird daher beispielsweise für Erdöllagertanks eingesetzt, um einen doppelten Effekt des Brandschutzes und der Ableitung statischer Aufladung zu erzielen.
Brandschutzplatte, korrosionsbeständiges und hochtemperaturbeständiges Brandschutzpapier: Die Metallbasis ist mit einer expandierbaren Graphitschicht ausgekleidet. Zwischen der expandierbaren Graphitschicht und der Metallbasis befindet sich eine karbonisierte Klebeschicht. Die expandierbare Graphitschicht ist mit einer karbonisierten Schutzschicht überzogen. Korrosionsbeständig, hochtemperatur- und hochdruckbeständig. Gleichzeitig kann sie auch bei niedrigen Temperaturen problemlos eingesetzt werden. Sie ist unempfindlich gegenüber schnellen Abkühlungen und Aufheizungen und besitzt einen ausgezeichneten Wärmeleitkoeffizienten. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -100 °C und 2000 °C. Breites Anwendungsspektrum, einfache Herstellung, niedrige Kosten. Darüber hinaus wird das bei hohen Temperaturen expandierbare Graphitpapier, das unter Druck gepresst wird, ebenfalls im Brandschutz eingesetzt.
