Внедрение промышленных методов синтеза и использования расширенного графита

Расширенный графит, также известный как вермикулярный графит, представляет собой кристаллическое соединение, которое с помощью физических или химических методов интеркалирует неуглеродные реагенты в наноуглеродные материалы естественного масштаба, интеркалированные графитом, и соединяется с гексагональными углеродными сетками, сохраняя структуру графитовых слоев. Он не только сохраняет превосходные физические и химические свойства графита, такие как высокая термостойкость, коррозионная стойкость, устойчивость к нейтронному потоку, рентгеновскому и гамма-излучению при длительном облучении, но и обладает превосходными физическими и химическими свойствами, такими как низкий коэффициент трения, хорошая самосмазываемость, электро- и теплопроводность, а также анизотропия. Более того, благодаря взаимодействию между интеркалированным материалом и графитовым слоем, расширенный графит проявляет новые свойства, которыми не обладает исходный графит и интеркалированный материал, и превосходит хрупкость и ударопрочность природного графита. Следующие редакторы журнала Furuite по графиту делятся информацией о методах промышленного синтеза и применении расширенного графита:

1. Методы синтеза, широко используемые в промышленности

①Химическое окисление

Преимущества: Химическое окисление — широко распространённый и хорошо зарекомендовавший себя метод в промышленности. Поэтому он обладает очевидными преимуществами, отработанной технологией и низкой стоимостью.

Недостаток: в качестве интеркалирующего агента обычно используется концентрированная серная кислота, расходующая большое количество кислоты. В процессе производства выделяется вредный газ SOx, а остатки в продукте также вызывают коррозию оборудования для синтеза.

②Электрохимическое окисление

Как и химическое окисление, это один из распространенных промышленных методов синтеза расширенного графита.

Преимущества: отсутствие необходимости добавления сильных окислителей, таких как сильные кислоты, и возможность управления реакцией путем регулирования таких параметров, как ток и напряжение. Оборудование для синтеза простое, объём синтезируемого продукта большой, электролит не загрязняется и может быть использован повторно.

Недостатки: стабильность синтезированного продукта ниже, чем у других методов, требующих более сложного оборудования, и существует множество факторов, влияющих на качество продукта. Иногда объём продукта значительно уменьшается из-за повышения температуры окружающей среды. Кроме того, при высоких токах в водных растворах протекают побочные реакции, что затрудняет получение соединений первого порядка.

2. Основные производственные предприятия и производственные мощности

Производство изделий из терморасширенного графита в моей стране выросло с первоначального этапа до более чем 100 производителей с годовым объёмом производства около 30 000 тонн, при этом концентрация рынка низкая. Кроме того, большинство производителей в основном производят низкокачественные наполнители для герметиков, редко используемые в автомобильных уплотнителях и осветительных приборах для атомной авиации. Однако с развитием отечественных технологий доля высококачественной продукции будет постепенно увеличиваться.

3. Рыночный спрос и прогноз на уплотнительные материалы

В настоящее время расширенный графит в основном используется в качестве уплотнительного материала для автомобилей, например, для прокладок цилиндров, впускных и выпускных отверстий и т.д. В моей стране расширенный графит в основном используется в качестве уплотнительного наполнителя. В настоящее время разработан расширенный графит с низким содержанием углерода, который может значительно снизить себестоимость производства расширенного графита, тем самым заменив асбест в больших масштабах и увеличив спрос. С другой стороны, если удастся частично заменить пластиковые, резиновые и металлические уплотнительные материалы, годовой внутренний спрос на расширенный графит увеличится.

В автомобильной промышленности для изготовления каждой прокладки головки блока цилиндров, прокладки воздухозаборника и выпускного отверстия требуется около 2–10 кг расширенного графита, а для каждых 10 000 автомобилей требуется 20–100 тонн расширенного графита. Автомобильная промышленность Китая вступила в период бурного развития. Поэтому годовой спрос на уплотнители из расширенного графита в моей стране по-прежнему весьма объективен.