El grafito expandido, también conocido como grafito vermicular, es un compuesto cristalino que utiliza métodos físicos o químicos para intercalar reactivos no carbonosos en materiales de nanocarbono intercalados grafíticos de escala natural y combinarlos con planos de red hexagonal de carbono, manteniendo la estructura de capas de grafito. No solo conserva las excelentes propiedades físicas y químicas del grafito, como la resistencia a altas temperaturas, la resistencia a la corrosión, el flujo de neutrones y la irradiación a largo plazo con rayos X y rayos gamma, sino que también posee excelentes propiedades físicas y químicas, como un bajo coeficiente de fricción, buena autolubricación, conductividad eléctrica y térmica, y anisotropía. Además, debido a la interacción entre el material intercalado y la capa de grafito, el grafito expandido exhibe nuevas propiedades que el grafito prístino y el material intercalado no poseen, y supera la fragilidad y la resistencia al impacto del grafito natural. Los siguientes editores de Furuite Graphite comparten la introducción a los métodos de síntesis industrial y los usos del grafito expandido:
1. Métodos sintéticos comúnmente utilizados en la industria
①Oxidación química
Ventajas: La oxidación química es un método ampliamente utilizado y consolidado en la industria. Por lo tanto, presenta ventajas evidentes, una tecnología madura y un bajo costo.
Desventaja: El agente intercalante suele ser ácido sulfúrico concentrado, lo que consume una gran cantidad de ácido. El proceso de producción genera contaminación por gases nocivos SOx, y los residuos en el producto también corroen los equipos de síntesis.
②Oxidación electroquímica
Al igual que la oxidación química, es uno de los métodos de síntesis industrial más comunes para el grafito expandido.
Ventajas: No requiere la adición de oxidantes fuertes, como ácidos fuertes, y la reacción se puede controlar ajustando parámetros como la corriente y el voltaje. El equipo de síntesis es sencillo, la cantidad de producto sintetizado es grande, el electrolito no se contamina y se puede reutilizar.
Desventajas: La estabilidad del producto sintetizado es menor que con otros métodos, que requieren equipos más sofisticados, y existen muchos factores que afectan su calidad. En ocasiones, el volumen expandido del producto se reduce considerablemente debido al aumento de la temperatura ambiente. Además, se producen reacciones secundarias a altas corrientes en soluciones acuosas, lo que dificulta la obtención de compuestos de primer orden.
2. Principales empresas productoras y capacidad de producción
La producción de productos de grafito expandido en mi país ha crecido desde su etapa inicial hasta contar con más de 100 fabricantes, con una producción anual de aproximadamente 30 000 toneladas, y la concentración del mercado es baja. Además, la mayoría de los fabricantes se dedican principalmente a rellenos de sellado de gama baja, que rara vez se utilizan en sellos para automóviles y luces para la aviación nuclear. Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología nacional, la proporción de productos de gama alta aumentará gradualmente.
3. Demanda del mercado y previsión de materiales de sellado
Actualmente, el grafito expandido se utiliza principalmente como material de sellado para la industria automotriz, por ejemplo, en juntas de cilindros, juntas de puertos de admisión y escape, etc. En mi país, los materiales de sellado de grafito expandido se utilizan principalmente como rellenos de sellado. Actualmente, se ha desarrollado grafito expandido con bajo contenido de carbono, lo que puede reducir considerablemente el costo de producción, sustituyendo así el amianto a gran escala e incrementando la demanda. Por otro lado, si se pudieran sustituir parcialmente los materiales de sellado de plástico, caucho y metal, la demanda nacional anual de materiales de sellado de grafito expandido sería mayor.
En la industria automotriz, cada junta de culata, de admisión de aire y de escape requiere entre 2 y 10 kg de grafito expandido, y cada 10 000 automóviles necesitan entre 20 y 100 toneladas. La industria automotriz china atraviesa un período de rápido desarrollo. Por lo tanto, la demanda anual de grafito expandido para el sellado en China sigue siendo muy moderada.
Fecha de publicación: 7 de septiembre de 2022