La grafite espansa, nota anche come grafite vermicolare, è un composto cristallino che utilizza metodi fisici o chimici per intercalare reagenti non carboniosi in materiali nanocarbonici intercalati con grafite su scala naturale e combinarsi con piani reticolari esagonali di carbonio, mantenendo al contempo la struttura a strati di grafite. Oltre a mantenere le eccellenti proprietà fisiche e chimiche della grafite, come la resistenza alle alte temperature, la resistenza alla corrosione, il flusso di neutroni, l'irradiazione a lungo termine a raggi X e gamma, possiede anche eccellenti proprietà fisiche e chimiche, come il basso coefficiente di attrito, la buona autolubrificazione, la conduttività elettrica e termica e l'anisotropia. Inoltre, grazie all'interazione tra il materiale intercalato e lo strato di grafite, la grafite espansa presenta nuove proprietà che la grafite pura e il materiale intercalato non possiedono, superando la fragilità e la resistenza all'impatto della grafite naturale. I seguenti redattori di grafite Furuite condividono l'introduzione dei metodi di sintesi industriale e degli utilizzi della grafite espansa:
1. Metodi di sintesi comunemente utilizzati nell'industria
①Ossidazione chimica
Vantaggi: l'ossidazione chimica è un metodo ampiamente utilizzato e consolidato nell'industria. Pertanto, presenta evidenti vantaggi, una tecnologia consolidata e costi contenuti.
Svantaggio: l'agente intercalante è solitamente acido solforico concentrato, che consuma una grande quantità di acido. Il processo di produzione genera inquinamento da gas nocivi (SOx) e i residui nel prodotto corrodono anche le apparecchiature di sintesi.
②Ossidazione elettrochimica
Come l'ossidazione chimica, è uno dei metodi più comuni di sintesi industriale della grafite espansa.
Vantaggi: non è necessario aggiungere ossidanti forti, come acidi forti, e la reazione può essere controllata regolando parametri come corrente e tensione. L'apparecchiatura di sintesi è semplice, la quantità di sintesi è elevata, l'elettrolita non è inquinato e può essere riutilizzato.
Svantaggi: la stabilità del prodotto sintetizzato è inferiore rispetto ad altri metodi, che richiedono attrezzature più complesse, e molti fattori influenzano la qualità del prodotto. Talvolta, il volume espanso del prodotto si riduce notevolmente a causa dell'aumento della temperatura ambiente. Inoltre, in soluzioni acquose si verificano reazioni collaterali ad alte correnti, rendendo difficile ottenere composti di primo ordine.
2. Principali imprese di produzione e capacità produttiva
La produzione di prodotti in grafite espansa nel mio Paese è cresciuta dalla fase iniziale a oltre 100 produttori, con una produzione annua di circa 30.000 tonnellate, e la concentrazione del mercato è bassa. Inoltre, la maggior parte dei produttori produce principalmente riempitivi per guarnizioni di fascia bassa, raramente utilizzati nelle guarnizioni per autoveicoli e nelle luci per l'aviazione nucleare. Tuttavia, con lo sviluppo della tecnologia nazionale, la quota di prodotti di fascia alta aumenterà gradualmente.
3. Domanda di mercato e previsioni sui materiali di tenuta
Attualmente, la grafite espansa viene utilizzata principalmente come materiale di tenuta per autoveicoli, come guarnizioni per cilindri, guarnizioni per condotti di aspirazione e scarico, ecc. Nel mio Paese, i materiali di tenuta in grafite espansa vengono utilizzati principalmente come riempitivi di tenuta. Attualmente è stata sviluppata grafite espansa a basso contenuto di carbonio, che può ridurre notevolmente i costi di produzione della grafite espansa, sostituendo così l'amianto su larga scala e aumentandone la domanda. D'altra parte, se i materiali di tenuta in plastica, gomma e metallo potessero essere parzialmente sostituiti, la domanda interna annuale di materiali di tenuta in grafite espansa aumenterà.
Nell'industria automobilistica, ogni guarnizione della testata, del condotto di aspirazione e del condotto di scarico richiede circa 2-10 kg di grafite espansa, e ogni 10.000 auto ne richiedono 20-100 tonnellate. L'industria automobilistica cinese è entrata in una fase di rapido sviluppo. Pertanto, la domanda annuale di materiali di tenuta in grafite espansa del mio Paese è ancora molto oggettiva.
Data di pubblicazione: 07/09/2022