膨張黒鉛（バーミキュラー黒鉛とも呼ばれる）は、物理的または化学的手法を用いて、天然スケールの黒鉛状インターカレートナノカーボン材料に非炭素反応物をインターカレートし、黒鉛層構造を維持しながら炭素六角網面と結合させた結晶性化合物です。耐高温性、耐腐食性、中性子束、X線およびガンマ線長期照射など、黒鉛の優れた物理的・化学的特性を維持するだけでなく、低摩擦係数、良好な自己潤滑性、電気伝導性および熱伝導性、異方性などの優れた物理的・化学的特性も備えています。さらに、インターカレート物質と黒鉛層との相互作用により、膨張黒鉛は、天然黒鉛やインターカレート物質にはない新たな特性を示し、天然黒鉛の脆性や耐衝撃性を克服します。以下の古来の黒鉛編集者は、膨張黒鉛の工業的合成方法と用途について紹介しています。
1. 産業界で一般的に使用されている合成方法
①化学酸化
利点：化学酸化は産業界で広く利用され、確立された方法です。そのため、明らかな利点、成熟した技術、低コストを誇ります。
デメリット：インターカレーション剤としては通常濃硫酸が使用され、大量の酸を消費します。製造工程ではSOx（硫黄酸化物）による有害ガス汚染が発生し、製品中の残留物によって合成装置が腐食されることもあります。
②電気化学的酸化
化学酸化と同様に、これは膨張グラファイトの一般的な工業的合成方法の 1 つです。
利点：強酸などの強力な酸化剤を添加する必要がなく、電流や電圧などのパラメータを調整することで反応を制御できます。合成装置はシンプルで、合成量が多く、電解液が汚染されず、再利用も可能です。
デメリット：合成生成物の安定性は他の方法に比べて劣り、より高度な設備が必要であり、製品の品質に影響を与える要因も多岐にわたります。場合によっては、周囲温度の上昇により生成物の体積膨張量が大幅に減少することがあります。また、水溶液中では高電流下で副反応が発生するため、一次化合物を得るのが困難です。
2. 主な生産企業と生産能力
我が国の膨張黒鉛製品の生産は、初期段階から現在までに100社以上のメーカーに成長し、年間生産量は約3万トンに達しています。市場集中度は低く、多くのメーカーは主に低価格帯のシールフィラーを製造しており、自動車用シールや原子力航空灯火器にはほとんど使用されていません。しかし、国内技術の発展に伴い、高価格帯製品の割合は徐々に増加していくでしょう。
3. シーリング材の市場需要と予測
現在、膨張黒鉛は主に自動車用シーリング材として使用され、例えばシリンダーガスケット、吸排気ポートガスケットなどです。わが国における膨張黒鉛シーリング材は、主にシーリングフィラーとして使用されています。現在、低炭素含有量の膨張黒鉛が開発されており、膨張黒鉛の生産コストを大幅に削減できるため、アスベストの大規模な代替が可能になり、需要が拡大しています。一方、プラスチック、ゴム、金属シーリング材の一部を代替できれば、国内の膨張黒鉛シーリング材の年間需要はさらに増加するでしょう。
自動車業界では、自動車のシリンダーヘッドガスケット、吸排気ポートガスケット1台あたり約2～10kgの膨張黒鉛が必要であり、1万台あたり20～100トンの膨張黒鉛が必要です。中国の自動車産業は急速な発展期に入っており、そのため、中国の膨張黒鉛シーリング材の年間需要は依然として非常に高い水準にあります。
投稿日時: 2022年9月7日