可膨胀石墨的应用场景
1. 将密封材料与高碳石墨、浓硫酸和浓硝酸混合,经酸化处理、热处理后压制成型。制备的柔性石墨是一种新型高性能密封材料,属于原位生长的纳米材料。与石棉橡胶等传统密封材料相比,它具有良好的压缩性、回弹性、自粘合性、低密度等优异性能,可在高温、高腐蚀等恶劣工况下长期使用。用其制成的石墨板和密封件广泛应用于航空航天、机械、电子、核能、石油化工、电力、造船、冶炼等行业。由于其具有重量轻、导电、导热、耐高温、耐酸碱腐蚀、回弹性好、润滑性好、塑性强、化学稳定性高等优异性能,被誉为世界“密封之王”。
2. 高温膨胀法制备的可膨胀石墨在环境保护领域具有丰富的孔结构和优异的吸附性能,因此在环境保护和生物医药领域有着广泛的应用。可膨胀石墨的孔结构分为开孔和闭孔两种。其孔容约为98%,主要为大孔,孔径分布范围为1~10.3 nm。由于其主要为大孔和中孔结构,因此与活性炭等微孔材料在吸附特性上有所不同。它适用于液相吸附,但不适用于气相吸附。在液相吸附中,它表现出亲油性和疏水性。1 g可膨胀石墨可吸附80 g以上的重油,因此是一种很有前景的水面油污净化环保材料。在化工企业的废水处理中,通常使用微生物(细菌)进行吸附。可膨胀石墨是一种优良的微生物载体,尤其适用于处理水中的油性有机大分子污染。由于其良好的化学稳定性和可再生循环利用性,具有广阔的应用前景。
3、由于可膨胀石墨具有吸附有机和生物大分子的特性,因此在生物医学材料领域具有广泛的应用前景。
4、高能量电池材料膨胀石墨作为电池材料,是利用膨胀石墨层间自由能转化为电能的反应。通常膨胀石墨用作正极,锂用作负极,或者膨胀石墨与氧化银复合用作正极,锌用作负极。化石氟化物油墨、石墨酸以及金属卤化物(如AuCl3和TiF4)膨胀石墨也已被用于电池中。
5、阻燃剂
由于可膨胀石墨具有良好的膨胀性和耐高温性,因此成为一种优良的密封材料,广泛应用于防火密封条。其主要形式有两种:第一种是将石墨材料与橡胶材料、无机阻燃剂、促进剂、硫化剂、增强剂、填料等混合,经硫化、成型等工艺制成各种规格的膨胀密封橡胶条,主要用于防火门、防火窗等场合。这种膨胀密封条在常温和火灾条件下都能有效阻隔烟气从源头到尾的流动。另一种是以玻璃纤维带为载体,将粘结有粘合剂的可膨胀石墨粘合在载体上,高温碳化材料在剪切力的作用下形成的粘合剂能有效防止石墨滑动。这种密封条主要用于防火门,但不能有效阻隔常温或低温下的冷烟气流动,因此必须与常温密封胶配合使用。
阻燃膨胀石墨是一种优良的塑料阻燃剂,具有无毒无污染的特点。单独使用或与其他阻燃剂混合使用,均可达到理想的阻燃效果。膨胀石墨用量远低于普通阻燃剂,即可达到相同的阻燃效果。其作用原理是:高温下,石墨膨胀迅速,窒息火焰,膨胀产生的石墨物质覆盖在基材表面,隔绝热辐射和氧气接触;膨胀过程中层间释放的酸性自由基,促进基材碳化,从而通过多种阻燃方式达到良好的阻燃效果。
防火袋、塑料型防火块材料、耐火环,由于可膨胀石墨在高温下具有抗损能力和高膨胀率,可作为防火袋、塑料型防火块材料、耐火环的有效膨胀阻燃材料组成部分,用于建筑防火密封(如:密封建筑管道、电缆、电线、气体、燃气管道、空气管道的通孔等场合)。
在涂料领域的应用:将细小的可膨胀石墨颗粒添加到普通涂料中,可以制备出阻燃和抗静电性能更佳的涂料,并提高其耐高温和耐火性能。火灾中形成的大量轻质不燃碳层能够有效阻隔热辐射到基材,从而有效保护基材。此外,由于石墨是良好的导电体,该涂层可以防止静电荷积累,因此可用于石油储罐,实现防火和防静电的双重效果。
防火板、耐腐蚀耐高温防火纸:金属基材内衬可膨胀石墨层,可膨胀石墨层与金属基材之间设有碳化粘合层,可膨胀石墨层表面覆盖碳化保护层。具有耐腐蚀、耐高温、耐高压的特性。同时,也可在低温下正常使用。不怕快速冷却和快速加热,导热系数优异。工作温度范围为-100~2000℃。应用范围广,易于制造,成本低。此外,高温膨胀的可膨胀石墨压制而成的石墨纸也用于防火保温场所。