一种无硫膨化石墨的制备方法技术

一种无硫膨化石墨的制备方法是将高氯酸、高锰酸钾、天然鳞片石墨按天然鳞片石墨∶高锰酸钾∶高氯酸间＝１∶０．０５－０．５∶１－７的质量比混合后，在反应温度３０－７０℃条件下，反应３０－９０分钟，制备出无硫可膨胀石墨，在２００－１０００℃下可以膨胀成高倍石墨。本发明专利技术具有工艺简单，易操作，制备的膨胀石墨不含硫，在２００℃低温下可以膨胀成高倍石墨蠕虫在优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种无硫膨化石墨的制备方法
：本专利技术属于一种炭材料—膨胀石墨的制备方法，具体地说涉及一种低温可膨化的无硫、高倍膨胀石墨的制备方法。
技术介绍
：膨胀石墨又名酸化石墨，通常在高温下可膨化为一种疏松的类似蠕虫状的物质，故名石墨蠕虫。它是制备柔性石墨的中间产品，在石油、机械、化工、核工业、宇航等领域有着十分广泛的应用前景。现在主要用于密封材料方面，素有“密封材料之王”的称号，大有完全代替石棉密封材料的趋势。自1963年美国联合碳化物公司专利技术以来，由于其独特的理化性能，受到了物理、化学、材料等领域的研究人员的极大青睐，对其进行了全方位多角度的研究和探索，使之成为新型碳材料的一个重要的分支领域。制备膨胀石墨的原材料是天然鳞片石墨，由于其具有六角网状层面结构，层与层之间以较弱的范德华力结合，所以可以用人工的方法将异类分子、原子、或离子等插入石墨层间，生成一种石墨层间化合物。该层间化合物除保留了石墨的原有理化特性，同时由于碳原子层与插入层的相互作用又产生了许多新的特性，如高导电性、超导性、电池特性、催化剂特性、储氢特性等。因此，石墨层间化合物事实上是一类原子、分子尺度上的复合材料，本身属于纳米材料范畴。到目前为止，已合成出各种各样的石墨层间化合物。按插入层间的客体和主体石墨的相互作用类型可分为两大类：1.插入物与石墨层间有电荷转移，二者之间产生静电引力(电荷移动型)；2.插入物与碳原子形成共价键(共价键型)。就电荷移动型(绝大多数石墨层间化合物属于该类型)而言，当插入物与主体石墨为供电子性时，称之为供电子型石墨层间化合物；为受电子性时，则称之为受电子型石墨层间化合物。两种情况下都由于反应物的插入而引起层间距的增大，但石墨层面内的碳原子形成的sp2轨道不变，不丢失其平面性。这些化合物的结构特征是沿垂直于石墨层面方向(C轴方向)有规则地排列插入层和石墨层，并在平行于石墨层面的面内有规则地排列插入物。这类型的石墨层间化合物主要有碱金属-石墨型、卤素-石墨型、金属卤化物-石墨型、酸-石墨型等。合成酸-石墨型可膨胀石墨的方法主要有两种：化学法和电化学法。大部分采用易插层的浓硫酸作插入剂，一般都经过氧化、酸化插层、水-->洗、干燥等几个工艺过程制备出酸化石墨，然后经高温(900-1100℃)膨化制石墨蠕虫，再进一步压型制各种柔性石墨材料。在柔性石墨的各种应用方面，杂质硫是不为人们所希望的。而柔性石墨中的硫含量来源于两个方而：一是原料天然鳞片石墨本身的硫含量。在高碳天然鳞片石墨中硫含量很少，一般少于200ppm，有的甚至不含硫。二是工艺过程中带入的。特别是采用硫酸作插入剂，在高温膨化后一部分含硫化合物残留于最终的石墨蠕虫中，导致其中的硫含量常高达3-4％。在无机材料学报，1997，12(2)：252一文章中采用硝酸-乙酸酐-高锰酸钾-天然鳞片石墨作过些无硫膨胀石墨方面的工作，但膨胀体积一般小于320ml/g，且必须是在高温900-1100℃下膨胀。本专利技术的目的是提供一种低温可膨化的无硫膨胀石墨的制备方法。本专利技术的制备方法包括如下步骤：1.将高氯酸、高锰酸钾、天然鳞片石墨混合后，在反应温度30-70℃  条件下，反应30-90分钟，制备出无硫可膨胀石墨；2.将制备出无硫可膨胀石墨在200-1100℃下可以膨胀成高倍石墨。其中各组份质量比为：天然鳞片石墨∶高锰酸钾∶高氯酸间＝1∶0.05-0.5∶1-7。如上所述的高氯酸浓度为70-72Wt％。如上所述的天然鳞片石墨的细度＜50目本专利制备的可膨胀石墨在200-1000℃下可以膨胀成高倍石墨，膨胀倍数达330-700ml/g。本专利技术具有如下优点：1.工艺简单，易操作。2.制备的膨胀石墨不含硫。3.制备的膨胀石墨在200℃下可以膨胀成高倍石墨蠕虫，膨胀倍数达350ml/g，高温下亦可膨化。随膨化温度的提高，膨胀体积随之提高。这样，在较宽的膨化温度范围内200-1000℃可以选择不同的膨胀体积。4.在200℃低温下可以膨胀成高倍石墨蠕虫，可使膨化炉的设计简化，节省能源，降低成本，改善操作环境。具体实施方式：实施例1将浓度70Wt％高氯酸、高锰酸钾、细度＜50目的天然鳞片石墨按天然鳞片石墨∶高锰酸钾∶高氯酸间＝1∶0.05∶1的质量比混合后，在反应温度30℃条件下，反应30分钟，制备出无硫可膨胀石墨；制备出的可膨胀石墨在200℃下膨化，膨胀体积达330ml/g。在300℃下膨化，膨-->胀体积达350ml/g，在400℃下膨化，膨胀体积达360ml/g，在600℃下膨化，膨胀体积达400ml/g，在800℃下膨化，膨胀体积达450ml/g。在1000℃下膨化，膨胀体积达650ml/g实施例2将浓度71Wt％高氯酸、高锰酸钾、细度＜50目的天然鳞片石墨按天然鳞片石墨∶高锰酸钾∶高氯酸间＝1∶0.1∶3的质量比混合后，在反应温度50℃条件下，反应60分钟，制备出无硫可膨胀石墨；制备出的可膨胀石墨在石墨在200℃下膨化，膨胀体积达320ml/g。在300℃下膨化，膨胀体积达340ml/g，在400℃下膨化，膨胀体积达370ml/g，在600℃下膨化，膨胀体积达410ml/g，在800℃下膨化，膨胀体积达430ml/g。在1000℃下膨化，膨胀体积达610ml/g实施例3将浓度72Wt％高氯酸、高锰酸钾、细度＜50目的天然鳞片石墨按天然鳞片石墨∶高锰酸钾∶高氯酸间＝1∶0.2∶7的质量比混合后，在反应温度70℃条件下，反应90分钟，制备出无硫可膨胀石墨；制备出的可膨胀石墨在石墨在200℃下膨化，膨胀体积达350ml/g。在300℃下膨化，膨胀体积达370ml/g，在400℃下膨化，膨胀体积达390ml/g，在600℃下膨化，膨胀体积达480ml/g，在800℃下膨化，膨胀体积达650ml/g。在1000℃下膨化，膨胀体积达700ml/g。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无硫膨化石墨的制备方法，其特征在于包括如下步骤： （１）将高氯酸、高锰酸钾、天然鳞片石墨混合后，在反应温度３０－７０℃条件下，反应３０－９０分钟，制备出无硫可膨胀石墨； （２）制备出无硫可膨胀石墨在２００－１０００℃下可以膨胀成高倍石墨。 其中各组份质量比为： 天然鳞片石墨∶高锰酸钾∶高氯酸间＝１∶０．０５－０．５∶１－７。

【技术特征摘要】
1.一种无硫膨化石墨的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将高氯酸、高锰酸钾、天然鳞片石墨混合后，在反应温度30-70℃条件下，反应30-90分钟，制备出无硫可膨胀石墨；(2)制备出无硫可膨胀石墨在200-1000℃下可以膨胀成高倍石墨。其中各组份质量比为...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏兴海，张金喜，史景利，郭全贵，要立中，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]