Uvod u industrijske metode sinteze i upotrebu ekspandiranog grafita

Ekspandirani grafit, također poznat kao vermikularni grafit, kristalni je spoj koji koristi fizičke ili kemijske metode za interkalaciju neugljičnih reaktanata u prirodno skalirane grafitne interkalirane nanougljične materijale i kombinira se s ugljikovim heksagonalnim mrežnim ravninama uz zadržavanje strukture grafitnog sloja. Ne samo da održava izvrsna fizikalna i kemijska svojstva grafita, poput otpornosti na visoke temperature, otpornosti na koroziju, neutronskog fluksa, dugotrajnog zračenja X-zrakama i gama-zrakama. Također ima izvrsna fizikalna i kemijska svojstva, poput niskog koeficijenta trenja, dobrog samopodmazivanja, električne i toplinske vodljivosti te anizotropije. Štoviše, zbog interakcije između interkaliranog materijala i grafitnog sloja, ekspandirani grafit pokazuje nova svojstva koja netaknuta grafitna i interkalirana materijal nemaju, te prevladava krhkost i otpornost na udarce prirodnog grafita. Sljedeći urednici Furuite grafita dijele uvod u industrijske metode sinteze i upotrebu ekspandiranog grafita:

1. Sintetske metode koje se uobičajeno koriste u industriji

①Kemijska oksidacija

Prednosti: Kemijska oksidacija je široko korištena i dobro utvrđena metoda u industriji. Stoga ima očite prednosti, zrelu tehnologiju i nisku cijenu.

Nedostatak: Interkalirajuće sredstvo je obično koncentrirana sumporna kiselina, koja troši veliku količinu kiseline. U proizvodnom procesu dolazi do zagađenja štetnim plinovima Sox, a ostaci u proizvodu također nagrizaju opremu za sintezu.

②Elektrokemijska oksidacija

Poput kemijske oksidacije, to je jedna od uobičajenih industrijskih metoda sinteze ekspandiranog grafita.

Prednosti: Nema potrebe za dodavanjem jakih oksidansa, poput jakih kiselina, a reakcija se može kontrolirati podešavanjem parametara poput struje i napona. Oprema za sintezu je jednostavna, količina sinteze je velika, elektrolit nije onečišćen i može se ponovno upotrijebiti.

Nedostaci: Stabilnost sintetiziranog produkta je lošija nego kod drugih metoda, koje zahtijevaju skuplju opremu, a postoji mnogo čimbenika koji utječu na kvalitetu produkta. Ponekad se prošireni volumen produkta znatno smanji zbog porasta temperature okoline. Osim toga, u vodenim otopinama pri visokim strujama dolazi do nuspojava, pa je teško dobiti spojeve prvog reda.

2. Glavna proizvodna poduzeća i proizvodni kapaciteti

Proizvodnja proizvoda od ekspandiranog grafita u mojoj zemlji narasla je od početne faze na više od 100 proizvođača, s godišnjom proizvodnjom od oko 30.000 tona, a koncentracija tržišta je niska. Također, većina proizvođača prvenstveno su punila za brtve niske klase, rijetko se koriste u automobilskim brtvama i svjetlima nuklearnog zrakoplovstva. Međutim, s razvojem domaće tehnologije, udio vrhunskih proizvoda postupno će se povećavati.

3. Tržišna potražnja i prognoza materijala za brtvljenje

Trenutno se ekspandirani grafit uglavnom koristi kao brtveni materijal u automobilima, kao što su brtve cilindara, brtve usisnih i ispušnih otvora itd. Brtveni materijali od ekspandiranog grafita u mojoj zemlji uglavnom se koriste kao punila za brtvljenje. Trenutno je razvijen ekspandirani grafit s niskim udjelom ugljika, koji može uvelike smanjiti troškove proizvodnje ekspandiranog grafita, čime se u velikoj mjeri zamjenjuje azbest i povećava potražnja. S druge strane, ako se plastični, gumeni i metalni brtveni materijali mogu djelomično zamijeniti, godišnja domaća potražnja za brtvenim materijalima od ekspandiranog grafita bit će veća.

U automobilskoj industriji, svaka brtva glave cilindra automobila, brtva usisa zraka i brtva ispušnog otvora zahtijeva oko 2~10 kg ekspandiranog grafita, a svakih 10.000 automobila zahtijeva 20~100 tona ekspandiranog grafita. Kineska automobilska industrija ušla je u razdoblje brzog razvoja. Stoga je godišnja potražnja moje zemlje za materijalima za brtvljenje od ekspandiranog grafita i dalje vrlo objektivna.