แนะนำวิธีการสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมและการใช้งานของกราไฟต์ขยายตัว

กราไฟต์ขยายตัว หรือที่รู้จักกันในชื่อกราไฟต์แบบเส้นใย เป็นสารประกอบผลึกที่ใช้วิธีทางกายภาพหรือทางเคมีในการแทรกสารตั้งต้นที่ไม่ใช่คาร์บอนเข้าไปในวัสดุนาโนคาร์บอนแบบแทรกตัวที่มีโครงสร้างกราไฟต์ตามธรรมชาติ และรวมเข้ากับระนาบเครือข่ายหกเหลี่ยมของคาร์บอนในขณะที่ยังคงรักษาสภาพโครงสร้างชั้นกราไฟต์ไว้ กราไฟต์ขยายตัวไม่เพียงแต่รักษาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยมของกราไฟต์ไว้ เช่น ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ความทนทานต่อการกัดกร่อน ฟลักซ์นิวตรอน รังสีเอกซ์ และรังสีแกมมาในระยะยาว แต่ยังมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ การหล่อลื่นตัวเองที่ดี การนำไฟฟ้าและความร้อน และความไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัสดุที่แทรกตัวกับชั้นกราไฟต์ กราไฟต์ขยายตัวจึงแสดงคุณสมบัติใหม่ๆ ที่กราไฟต์ดั้งเดิมและวัสดุที่แทรกตัวไม่มี และเอาชนะความเปราะและความทนทานต่อแรงกระแทกของกราไฟต์ธรรมชาติได้ ต่อไปนี้ บรรณาธิการของ Furuite graphite จะแนะนำวิธีการสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมและการใช้งานของกราไฟต์ขยายตัว:

1. วิธีการสังเคราะห์ที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม

①การออกซิเดชันทางเคมี

ข้อดี: การออกซิเดชันทางเคมีเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นที่ยอมรับในอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงมีข้อดีที่ชัดเจน เทคโนโลยีที่พัฒนาแล้ว และต้นทุนต่ำ

ข้อเสีย: สารแทรกตัวมักเป็นกรดซัลฟิวริกเข้มข้น ซึ่งใช้กรดปริมาณมาก นอกจากนี้ยังมีการปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ที่เป็นอันตรายในกระบวนการผลิต และสารตกค้างในผลิตภัณฑ์ยังกัดกร่อนอุปกรณ์สังเคราะห์อีกด้วย

②การออกซิเดชันทางไฟฟ้าเคมี

เช่นเดียวกับการออกซิเดชันทางเคมี วิธีนี้เป็นหนึ่งในวิธีการสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรมที่ใช้กันทั่วไปสำหรับการผลิตกราไฟต์ขยายตัว

ข้อดี: ไม่จำเป็นต้องเติมสารออกซิไดซ์ที่รุนแรง เช่น กรดแก่ และสามารถควบคุมปฏิกิริยาได้โดยการปรับพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น กระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์สังเคราะห์นั้นเรียบง่าย ปริมาณการสังเคราะห์สูง สารละลายอิเล็กโทรไลต์ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

ข้อเสีย: ความเสถียรของผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์ได้นั้นด้อยกว่าวิธีการอื่น ต้องใช้อุปกรณ์ที่มีระดับสูงกว่า และมีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ บางครั้งปริมาตรที่ขยายตัวของผลิตภัณฑ์จะลดลงอย่างมากเนื่องจากอุณหภูมิแวดล้อมที่สูงขึ้น นอกจากนี้ ยังมีปฏิกิริยาข้างเคียงเกิดขึ้นที่กระแสไฟฟ้าสูงในสารละลายในน้ำ ทำให้ยากที่จะได้สารประกอบอันดับหนึ่ง

2. สถานประกอบการผลิตหลักและกำลังการผลิต

การผลิตผลิตภัณฑ์กราไฟต์ขยายตัวในประเทศของผมเติบโตจากระยะเริ่มต้นจนมีผู้ผลิตมากกว่า 100 ราย โดยมีผลผลิตต่อปีประมาณ 30,000 ตัน และการกระจุกตัวของตลาดยังต่ำ นอกจากนี้ ผู้ผลิตส่วนใหญ่เน้นผลิตวัสดุอุดรอยรั่วระดับล่าง ซึ่งไม่ค่อยได้ใช้ในซีลรถยนต์และไฟส่องสว่างสำหรับอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีภายในประเทศ สัดส่วนของผลิตภัณฑ์ระดับสูงจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น

3. ความต้องการของตลาดและการคาดการณ์วัสดุปิดผนึก

ปัจจุบัน กราไฟต์ขยายตัวส่วนใหญ่ใช้เป็นวัสดุซีลในชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น ปะเก็นกระบอกสูบ ปะเก็นช่องไอดีและไอเสีย เป็นต้น ในประเทศของผม วัสดุซีลกราไฟต์ขยายตัวส่วนใหญ่ใช้เป็นสารอุดรอยรั่ว ปัจจุบันมีการพัฒนากราไฟต์ขยายตัวที่มีปริมาณคาร์บอนต่ำ ซึ่งสามารถลดต้นทุนการผลิตกราไฟต์ขยายตัวได้อย่างมาก ทำให้สามารถทดแทนใยหินได้ในวงกว้างและเพิ่มความต้องการ ในทางกลับกัน หากสามารถทดแทนวัสดุซีลพลาสติก ยาง และโลหะได้บางส่วน ความต้องการวัสดุซีลกราไฟต์ขยายตัวในประเทศก็จะเพิ่มมากขึ้น

ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ปะเก็นฝาสูบ ปะเก็นช่องอากาศเข้าและช่องไอเสียของรถยนต์แต่ละคันต้องการกราไฟต์ขยายตัวประมาณ 2-10 กิโลกรัม และรถยนต์ทุกๆ 10,000 คันต้องการกราไฟต์ขยายตัว 20-100 ตัน อุตสาหกรรมยานยนต์ของจีนกำลังเข้าสู่ช่วงการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ดังนั้นความต้องการวัสดุซีลกราไฟต์ขยายตัวของประเทศจีนในแต่ละปีจึงยังคงสมเหตุสมผลมาก