O grafite expandido, também conhecido como grafite vermicular, é um composto cristalino obtido por meio de métodos físicos ou químicos, que intercala reagentes não carbonáceos em nanomateriais de carbono intercalados com grafite natural, combinando-os com os planos da rede hexagonal de carbono e mantendo a estrutura em camadas do grafite. Ele não apenas preserva as excelentes propriedades físico-químicas do grafite, como alta resistência à temperatura, à corrosão, ao fluxo de nêutrons e à irradiação prolongada por raios X e gama, como também apresenta propriedades físico-químicas superiores, como baixo coeficiente de atrito, boa autolubrificação, condutividade elétrica e térmica e anisotropia. Além disso, devido à interação entre o material intercalado e a camada de grafite, o grafite expandido exibe novas propriedades que o grafite puro e o material intercalado não possuem, superando a fragilidade e a baixa resistência ao impacto do grafite natural. A seguir, os editores da Furuite Graphite compartilham uma introdução aos métodos de síntese industrial e às aplicações do grafite expandido:
1. Métodos sintéticos comumente usados na indústria
① Oxidação química
Vantagens: A oxidação química é um método amplamente utilizado e consolidado na indústria. Portanto, apresenta vantagens evidentes, tecnologia madura e baixo custo.
Desvantagem: O agente intercalante geralmente é ácido sulfúrico concentrado, o que consome uma grande quantidade de ácido. Há poluição por gases nocivos SOx no processo de produção, e os resíduos no produto também corroem o equipamento de síntese.
② Oxidação eletroquímica
Assim como a oxidação química, é um dos métodos comuns de síntese industrial para grafite expandido.
Vantagens: Não há necessidade de adicionar oxidantes fortes, como ácidos fortes, e a reação pode ser controlada ajustando parâmetros como corrente e voltagem. O equipamento de síntese é simples, a quantidade sintetizada é grande, o eletrólito não é poluente e pode ser reutilizado.
Desvantagens: A estabilidade do produto sintetizado é inferior à de outros métodos, que exigem equipamentos mais sofisticados, e muitos fatores afetam a qualidade do produto. Às vezes, o volume expandido do produto é bastante reduzido devido ao aumento da temperatura ambiente. Além disso, ocorrem reações secundárias em altas correntes em soluções aquosas, dificultando a obtenção de compostos de primeira ordem.
2. Principais empresas produtoras e capacidade de produção
A produção de produtos de grafite expandido no meu país cresceu desde o estágio inicial até atingir mais de 100 fabricantes, com uma produção anual de cerca de 30.000 toneladas, e a concentração de mercado é baixa. Além disso, a maioria dos fabricantes produz principalmente selantes de baixo custo, raramente utilizados em vedações automotivas e faróis de aviação nuclear. No entanto, com o desenvolvimento da tecnologia nacional, a proporção de produtos de alta qualidade aumentará gradualmente.
3. Demanda de mercado e previsão de materiais de vedação
Atualmente, o grafite expandido é utilizado principalmente como material de vedação automotiva, como juntas de cilindro, juntas de admissão e escape, etc. No meu país, os materiais de vedação à base de grafite expandido são utilizados principalmente como enchimento de vedação. Atualmente, já foi desenvolvido grafite expandido com baixo teor de carbono, o que pode reduzir significativamente o custo de produção, substituindo o amianto em larga escala e aumentando a demanda. Por outro lado, se os materiais de vedação de plástico, borracha e metal puderem ser parcialmente substituídos, a demanda anual interna por materiais de vedação à base de grafite expandido será ainda maior.
Na indústria automobilística, cada junta de cabeçote, junta de admissão de ar e junta de escape de um automóvel requer cerca de 2 a 10 kg de grafite expandido, e cada 10.000 carros necessitam de 20 a 100 toneladas desse material. A indústria automobilística chinesa entrou em um período de rápido desenvolvimento. Portanto, a demanda anual do meu país por materiais de vedação à base de grafite expandido ainda é bastante expressiva.
Data da publicação: 07/09/2022