膨胀石墨的工业合成方法及其用途介绍

膨胀石墨，又称蠕虫状石墨，是一种晶体化合物，它通过物理或化学方法将非碳反应物插入天然石墨层状插层纳米碳材料中，并与碳六方网络平面结合，同时保持石墨层状结构。它不仅保留了石墨优异的物理化学性质，例如耐高温、耐腐蚀、耐中子、耐X射线和γ射线长期辐照，还具有低摩擦系数、良好的自润滑性、导电性和导热性以及各向异性等优异的物理化学性质。此外，由于插层材料与石墨层之间的相互作用，膨胀石墨展现出原始石墨和插层材料所不具备的新性质，克服了天然石墨的脆性和抗冲击性。以下是福来特石墨编辑分享的膨胀石墨的工业合成方法和应用介绍：

1. 工业中常用的合成方法

①化学氧化

优势：化学氧化法是工业中应用广泛且成熟的方法。因此，它具有明显的优势，技术成熟，成本低廉。

缺点：插层剂通常是浓硫酸，消耗量大；生产过程中会产生二氧化硫等有害气体污染；产品中的残留物还会腐蚀合成设备。

②电化学氧化

与化学氧化法一样，它是膨胀石墨的常用工业合成方法之一。

优点：无需添加强氧化剂（如强酸），可通过调节电流、电压等参数控制反应。合成设备简单，合成量大，电解液无污染，可重复使用。

缺点：与其他方法相比，合成产物的稳定性较差，需要更高级的设备，且产品质量受多种因素影响。有时，环境温度升高会导致产物膨胀体积大幅减小。此外，在水溶液中高电流下会发生副反应，因此难以获得一级化合物。

2. 主要生产企业及产能

我国膨胀石墨制品的生产已从初期阶段发展到拥有100多家生产企业，年产量约3万吨，市场集中度较低。此外，大多数生产企业主要生产低端密封填料，很少用于汽车密封件和核电照明设备。但随着国内技术的进步，高端产品的占比将会逐步提高。

3. 密封材料的市场需求及预测

目前，膨胀石墨主要用作汽车密封材料，例如气缸垫、进排气口垫等。在我国，膨胀石墨密封材料主要用作密封填料。目前，低碳膨胀石墨已经研制成功，可以大幅降低膨胀石墨的生产成本，从而大规模替代石棉，增加市场需求。另一方面，如果塑料、橡胶和金属密封材料也能部分替代，国内对膨胀石墨密封材料的年需求量将会更大。

在汽车行业，每辆汽车的缸盖垫片、进气口垫片和排气口垫片大约需要2~10公斤膨胀石墨，而每1万辆汽车需要20~100吨膨胀石墨。我国汽车工业已进入快速发展期，因此，我国对膨胀石墨密封材料的年需求量仍然非常可观。