La grafite espansa, nota anche come grafite vermicolare, è un composto cristallino ottenuto mediante l'intercalazione, con metodi fisici o chimici, di reagenti non carboniosi in materiali nanocarbonici intercalati grafitici a struttura esagonale, integrandoli con i piani reticolari esagonali del carbonio e mantenendo la struttura a strati della grafite. Non solo conserva le eccellenti proprietà fisiche e chimiche della grafite, come la resistenza alle alte temperature, alla corrosione, al flusso neutronico e all'irradiazione a lungo termine con raggi X e gamma, ma possiede anche un basso coefficiente di attrito, una buona autolubrificazione, conduttività elettrica e termica e 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 i problemi di fragilità e resistenza agli urti della grafite naturale. Di seguito, gli editori di Furuite Graphite presentano un'introduzione ai metodi di sintesi industriale e agli usi 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 matura 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 presenti nel prodotto corrodono le apparecchiature di sintesi.
②Ossidazione elettrochimica
Come l'ossidazione chimica, è uno dei metodi di sintesi industriale più comuni per la grafite espansa.
Vantaggi: Non è necessario aggiungere ossidanti forti, come acidi forti, e la reazione può essere controllata regolando parametri quali corrente e tensione. L'apparecchiatura di sintesi è semplice, la quantità sintetizzabile è elevata, l'elettrolita non è inquinante e può essere riutilizzato.
Svantaggi: La stabilità del prodotto sintetizzato è inferiore rispetto ad altri metodi, che richiedono attrezzature più complesse, e la qualità del prodotto è influenzata da numerosi fattori. Talvolta, il volume del prodotto espanso si riduce notevolmente a causa dell'aumento della temperatura ambiente. Inoltre, a correnti elevate in soluzioni acquose si verificano reazioni secondarie, il che rende difficile ottenere composti di primo ordine.
2. Principali imprese di produzione e capacità produttiva
Nel mio Paese, la produzione di prodotti in grafite espansa è cresciuta dalla fase iniziale fino a contare 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 si concentra principalmente su materiali di riempimento per guarnizioni di fascia bassa, raramente utilizzati nelle guarnizioni per autoveicoli e nei fari per l'aviazione nucleare. Tuttavia, con lo sviluppo della tecnologia nazionale, la percentuale di prodotti di fascia alta aumenterà gradualmente.
3. Domanda di mercato e previsioni sui materiali di tenuta
Attualmente, la grafite espansa è utilizzata principalmente come materiale di tenuta per autoveicoli, ad esempio per guarnizioni di cilindri, guarnizioni di condotti di aspirazione e scarico, ecc. Nel mio paese, i materiali di tenuta in grafite espansa sono utilizzati principalmente come riempitivi per guarnizioni. Recentemente, è stata sviluppata una grafite espansa a basso contenuto di carbonio, che può ridurre notevolmente i costi di produzione, consentendo così una sostituzione su larga scala dell'amianto e aumentando la domanda. D'altra parte, se i materiali di tenuta in plastica, gomma e metallo potessero essere parzialmente sostituiti, la domanda interna annua di materiali di tenuta in grafite espandibile aumenterebbe.
Nell'industria automobilistica, ogni guarnizione della testata del cilindro, della presa d'aria e della valvola di scarico richiede circa 2-10 kg di grafite espansa, e ogni 10.000 auto necessitano di 20-100 tonnellate di grafite espansa. L'industria automobilistica cinese è entrata in un periodo di rapido sviluppo. Pertanto, la domanda annuale del mio paese di materiali di tenuta in grafite espansa rimane molto elevata.
Data di pubblicazione: 7 settembre 2022