一种模具压制成型石墨制品的制备方法及石墨制品技术

本发明专利技术公开了一种模具压制成型石墨制品的制备方法及石墨制品，制备方法包括以下步骤：破碎、筛分、配料、干混、混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧以及石墨化得到成品，配料步骤中的骨料是由煅烧焦、沥青焦和针状焦组成，且所述煅烧焦、沥青焦、针状焦的重量比为75‑77：15‑20：5‑8。本发明专利技术通过调整配料配方及成型条件，成型效率高，产品的制作速率快，能够大幅度节省生产过程中的能源消耗，降低了成本，提高了经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种模具压制成型石墨制品的制备方法及石墨制品
本专利技术属于石墨材料领域，具体涉及一种模具压制成型石墨制品的制备方法及石墨制品。
技术介绍
石墨是有机成因的碳质物变质而成，最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。煤层可经热变质作用部分形成石墨，而少量石墨则是火成岩的原生矿物。石墨制品保持了鳞片石墨原有的化学特性还具有很强的自润滑性能。石墨制品由于其特殊结构，具有耐高温、耐腐蚀、耐氧化、高体密、抗拉及抗弯强度高等众多特性，因此石墨制品现已被广泛的应用在冶金、化工、石油化工、高能物理、航天、电子等方面。近年来随着石墨制品市场的快速发展，人们对制造石墨制品的需求大幅提高。为了保证石墨制品的优良的性能，目前制备石墨制品的方式中成型方法相对缓慢，加工过程中需要经过多次浸渍、焙烧，因此不仅加工时间长，耗费的人力、物力的成本也高。因此，如何提高成型效率和制作效率，又能够获得性能优良的石墨制品是需要解决的问题。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种模具压制成型石墨制品的制备方法及石墨制品。本专利技术通过调整配料配方及成型条件，成型效率高，产品的制作速率快，能够大幅度节省生产过程中的能源消耗，降低了成本，提高了经济效益。为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：本专利技术的第一目的是提供一种模具压制成型石墨制品的制备方法，包括以下步骤：破碎、筛分、配料、干混、混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧以及石墨化得到成品，配料步骤中的骨料是由煅烧焦、沥青焦和针状焦组成，且所述煅烧焦、沥青焦、针状焦的重量比为75-77：15-20：5-8。进一步的方案，所述煅烧焦、沥青焦、针状焦的重量比为75-76：16-19：6-7；其中，所述的煅烧焦的粒径范围与含量为：所述沥青焦的粒径范围：0.35mm＜粒径≤0.5mm所述针状焦的粒径范围：0.075mm＜粒径≤0.35mm。配方和骨料对石墨制品的性能参数影响较大，特别是对体积密度、空隙数量和热膨胀系数的影响。一般来说，采用细颗粒配方振动成型得到产品的体积密度大、空隙率低、电阻率、热膨胀系数低，但颗粒越细小，石墨的强度会下降。本专利技术在配料时，既考虑到石墨制品的体积密度、空隙率、电阻率、热膨胀系数，又考虑到石墨制品的强度，采用较小颗粒配方、四个梯度的粒度范围的精细配料，能使不同粒径的颗粒紧密地、有规律地堆积在一起，有利于得到结构致密均匀、空隙率低的压制品，从而提高石墨成品的各项理化性能。同时，骨料的材料性能是决定产品性能的直接因素。本专利技术采用煅烧焦、沥青焦和针状焦按照一定比例混合的方式，增加沥青焦的比例，降低煅烧焦的比例，再配合调整成型条件，能够提高成型的效率，也能够为后续减少浸渍次数提供基础条件。增加沥青焦的比例不仅能够增加制品的强度，在压力的提升过程中使得针状焦能够利于产品的石墨化和加快其它杂质的排出，使成型制备获得的石墨制品各项性能指标均得到提高。另外，沥青焦的成本低于煅烧焦，沥青焦使用比例的提升和煅烧焦使用比例的下调可以降低生产成本，提高生产效益。进一步的方案，成型过程中压力为12-16MPa，优选的，成型过程中压力为13-15MPa；优选的，成型的过程中至少采用两个模具同时压制出两个产品。本专利技术在制备石墨制品的过程中，一是调整了配料的配方，二是在成型过程中，调整了成型条件，如提高了成型的压力，同时将单模具改成采用多个模具，优选的采用双模具，两个模具并列在一起，实现了在一台压机的压力下，能够实现一次性同时压制出多块产品的目的。成型过程中的压力与压制的石墨制品数量相匹配，同时兼顾配料的配方，使得沥青比例提高后的制品在成型压力下能够得到较密化、空隙小的压坯，保证产品的性能。如此，不仅提高了成型的效率，还减少了后续的浸渍的步骤，得到的石墨产品各项指标也有所提高，保证了产品的优良性能。进一步的方案，浸渍为单次浸渍，浸渍前先将混捏后得到的产品预热至300-400℃，保温8-16小时，然后进行浸渍；优选的，产品的预热温度为340-350℃，保温时间为11-16小时。大多数石墨制品需要多次浸渍才能达到客户的需求指标，如一般经过一次焙烧、一次浸渍、二次焙烧、二次浸渍、三次焙烧、然后石墨化得到成品的过程。而本专利技术中采用双模具加压下生产出的石墨制品不仅产量大幅度提高，而且在浸渍过程中仅仅只需要一次浸渍，就能够达到制备高密度、高性能的石墨制品的效果。因此，可以为产品制作成本过程节约大量的人力、物力，降低成本，提高经济效益。而本专利技术的产品在混捏时将配料的比例做出了调整，加入了一定量的针状焦，提高了沥青焦的比例和沥青焦的温度，同时提高了成型过程中的压力，使得成型后的产品的体积密度得到提高。在进入浸渍时，浸渍的各项环节的条件也做出了调整，例如，预热温度提高了10度，恒温保温时间延长，保压时间也延长，使得产品的密度进一步得到提高，因此只需一次浸渍就能使得石墨制品的各项指标完全达标，获得高密度、高性能的石墨制品。因此，可以为产品制作成本过程节约大量的人力、物力，降低成本，提高经济效益。进一步的方案，单次浸渍的条件为：将浸渍沥青加热到190-220℃，保温搅拌后沉淀40-56小时，再将浸渍沥青的温度降到150-180℃，放入预热的一次焙烧产品，加压保压一定的时间，然后冷却；优选的，将浸渍沥青加热到190-210℃，保温搅拌后沉淀46-52小时，加压的时间为2-4小时，保压的时间为7-11小时。进一步的方案，所述的一次焙烧为：在100-350℃时，升温速率为1.2-1.5℃/h；在350-600℃时，升温速率为0.6-0.8℃/h；在600-750℃时，升温速率为0.8-1.0℃/h；在750-1050℃时，升温速率为2.1-2.3℃/h；焙烧的填充料的厚度为8-13cm，比以前增加3-5cm，产品焙烧后体积密度相比平均上升2％。石墨制品在焙烧过程中会有大量物质挥发，从而在炭块中形成大量的气孔，这些空隙的数量、大小、形状对石墨制品的孔隙率有非常突出的影响。本专利技术采用双模具高压成型、单次浸渍、焙烧得到的石墨制品，制品的密度高且均匀，孔隙率低、孔洞的尺寸小，结构均匀，灰分低，热膨胀系数较小，具有非常好的抗氧化性、抗压强度和抗折强度。在高温焙烧过程中，产生的裂纹少，产品由于密度不均等因素造成的损坏少，成品率高。所述二次焙烧的时间为520-550h，二次焙烧的最高温度达860-950℃，优选的，二次焙烧后产品的体积密度为1.70-2.00g/cm3。进一步的方案，混捏步骤中的粘结剂是软化点为85-90℃、结焦值≥51％、喹啉不融物≤0.2％、硫含量≤0.2％的低硫沥青，且所述低硫沥青与骨料的重量比为36-45:60-70；浸渍步骤中的浸渍沥青为软化点为80-84℃、结焦值≥48％、喹啉不融物≤0.2％的中温沥青。进一步的方案，混捏的步骤是：将低硫沥青先加热至180-230℃，保温并搅拌50-60min，再将该沥青分两次加入骨料中进行混捏，混捏的温度为140～150℃；优选的，混捏的步骤为：将低硫沥青先加热至180-230℃，保温并搅拌50-60min，再将该沥青分两次加入骨料中进行混捏，混捏的温度为140～150℃。进一步的方案，石墨化的条件为：石墨化的时间为90-100小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具压制成型石墨制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：破碎、筛分、配料、干混、混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧以及石墨化得到成品，配料步骤中的骨料是由煅烧焦、沥青焦和针状焦组成，且所述煅烧焦、沥青焦、针状焦的重量比为75‑77：15‑20：5‑8。

【技术特征摘要】
1.一种模具压制成型石墨制品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：破碎、筛分、配料、干混、混捏、成型、一次焙烧、浸渍、二次焙烧以及石墨化得到成品，配料步骤中的骨料是由煅烧焦、沥青焦和针状焦组成，且所述煅烧焦、沥青焦、针状焦的重量比为75-77：15-20：5-8。2.根据权利要求1所述的一种模具压制成型石墨制品的制备方法，其特征在于，所述煅烧焦、沥青焦、针状焦的重量比为75-76：16-19：6-7；其中，所述的煅烧焦的粒径范围与含量为：所述沥青焦的粒径范围：0.35mm＜粒径≤0.5mm，所述针状焦的粒径范围：0.075mm＜粒径≤0.35mm。3.根据权利要求1或2所述的一种模具压制成型石墨制品的制备方法，其特征在于，成型过程中压力为12-16MPa，优选的，成型过程中压力为13-15MPa；优选的，成型的过程中至少采用两个模具同时压制出两个产品。4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种模具压制成型石墨制品的制备方法，其特征在于，浸渍为单次浸渍，浸渍前先将一次焙烧后得到的产品预热至300-400℃，保温8-16小时，然后进行浸渍；优选的，产品的预热温度为340-350℃，保温时间为11-16小时。5.根据权利要求4所述的一种模具压制成型石墨制品的制备方法，其特征在于，单次浸渍的条件为：将浸渍沥青加热到190-220℃，保温搅拌后沉淀40-56小时，再将浸渍沥青的温度降到150-180℃，放入预热的一次焙烧产品，加压保压一定时间，然后冷却；优选的，将浸渍沥青加热到190-210℃，保温搅拌后沉淀46-52小时，加压的时间为2-8小时，保压的时间为8-18小时。6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种模具压制...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄志宇，张培模，庞中海，刘伟凯，孙喜贵，张玉芬，
申请(专利权)人：大同新成新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14