石墨电极纳米抗氧化剂及制备方法技术

本发明专利技术属于石墨电极技术领域，提出了一种石墨电极纳米抗氧化剂及制备方法，石墨电极纳米抗氧化剂由以下重量份的组分组成：水20～30份，纳米氧化物陶瓷粉20～30份，石墨烯15～20份，分散剂10～20份，成膜助剂10～15份、稳定剂6～12份，多面体低聚倍半硅氧烷5～10份，分散剂为聚乙二醇，成膜助剂为巯基壳聚糖，稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。本发明专利技术解决了现有技术中石墨电极抗氧化剂在使用过程中存在着抗氧化温度不高，生成的防氧化层在升温过程中会产生裂纹，存在剥离和脱落的风险，引入到石墨电极后，使得石墨电极的导电性下降的问题。

Nano-antioxidant for graphite electrode and its preparation method

The present invention belongs to the field of graphite electrode technology. A nano-antioxidant for graphite electrode and its preparation method are proposed. The nano-antioxidant for graphite electrode consists of 20-30 parts of water, 20-30 parts of nano-oxide ceramic powder, 15-20 parts of graphene, 10-20 parts of dispersant, 10-15 parts of film-forming additives and is stable. The dosage ranges from 6 to 12 phr, polyhedral oligomeric silsesquioxane 5 to 10 phr, polyethylene glycol as dispersant, thiol chitosan as film-forming additive, and zinc borate as stabilizer with a mass ratio of 2:1 to polyetherimide. The invention solves the problem that the antioxidant of graphite electrode in the prior art has low antioxidant temperature in the use process, cracks will occur in the antioxidant layer generated during the heating process, and risks of peeling and falling off. When the antioxidant is introduced into the graphite electrode, the conductivity of the graphite electrode will decrease.

【技术实现步骤摘要】
石墨电极纳米抗氧化剂及制备方法
本专利技术属于石墨电极
，涉及一种石墨电极纳米抗氧化剂及制备方法。
技术介绍
炼硅、炼钢或其他冶炼炉用的石墨电极在使用过程中存在着不足之处，石墨电极在600度以上开始氧化，1000度以上氧化加快，1400度以上氧化骤增，氧化损耗占到电极总消耗的40％～60％，温度越高氧化速度越快，由于处于高温氧化环境，电极的氧化约占总消耗的60％。怎样延长石墨电极使用寿命，减低电极消耗，备受各钢厂、冶炼厂的关注。通过在石墨电极纳米抗氧化剂与石墨电极结合可以有效降低石墨电极氧化损耗，这项技术的推广使用可以带来这样的经济社会效应：石墨电极单位消耗的较少，生产成本有一定的降低；石墨电极所耗电能较少，节约单位炼钢电消耗量，节约了生产成本，节能；由于石墨电极换次数较少，就较少了操作工人劳动量和危险系数，提高了生产效率；石墨电极是低消耗和低污染产品，在节能减排环保提倡的今天，具有非常重要的社会意义。目前的石墨电极纳米抗氧化剂多为硼酸盐系或硅酸盐系，该类抗氧化剂在使用过程中存在着抗氧化温度不高，生成的防氧化层在升温过程中会产生裂纹，存在剥离和脱落的风险，同时，该类抗氧化剂引入到石墨电极后，使得石墨电极的导电性下降，从而影响石墨电极的高温使用。
技术实现思路
本专利技术提出一种石墨电极纳米抗氧化剂机及制备方法，解决了现有技术中石墨电极抗氧化剂在使用过程中存在着抗氧化温度不高，生成的防氧化层在升温过程中会产生裂纹，存在剥离和脱落的风险，引入到石墨电极后，使得石墨电极的导电性下降的问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种石墨电极纳米抗氧化剂，由以下重量份的组分组成：水20～30份，纳米氧化物陶瓷粉20～30份，石墨烯15～20份，分散剂10～20份，成膜助剂10～15份、稳定剂6～12份，多面体低聚倍半硅氧烷5～10份，所述分散剂为聚乙二醇，所述成膜助剂为巯基壳聚糖，所述稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。进一步，由以下重量份的组分组成：水25份，纳米氧化物陶瓷粉25份，石墨烯18份，分散剂15份，成膜助剂12份、稳定剂9份，多面体低聚倍半硅氧烷7份，所述分散剂为聚乙二醇，所述成膜助剂为巯基壳聚糖，所述稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。进一步，所述纳米陶瓷粉由以下重量份的组分组成：二氧化硅30～35份、氧化铝25～30份、五氧化二磷25～30份、三氧化二硼20～25份、二氧化锡15～20份、二氧化钛10～15份，氧化锆5～10份。进一步，所述纳米陶瓷粉由以下重量份的组分组成：二氧化硅33份、氧化铝28份、五氧化二磷27份、三氧化二硼22份、二氧化锡18份、二氧化钛13份，氧化锆7份。一种石墨电极纳米抗氧化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照权利要求1～4任意一项所述的一种石墨电极纳米抗氧化剂的配方，称取各个组分备用；S2、研磨：将S1中称取的纳米氧化物陶瓷粉研磨至粒径为5～10nm；S3、预混液：将石墨烯、多面体低聚倍半硅氧烷溶解在水中，得到预混液；S4、溶解：将纳米氧化物陶瓷粉加入步骤S3所得的预混液中，边搅拌边加入分散剂、成膜助剂、稳定剂，混合均匀，得到石墨电极纳米抗氧化剂。本专利技术使用原理及有益效果为：1、本专利技术的特定配方及制备方法起到了意料不到的效果，经本专利技术石墨电极纳米抗氧化剂处理后的石墨电极与未涂覆石墨电极纳米抗氧化剂的石墨电极相比，不仅在抗氧化性能方面有了显著的提升，而且抗折强度、弹性模量、体积密度增加，电阻率降低，使得石墨电极的理化性能得到了更进一步的改善，提高了石墨电极的使用性能。2、本专利技术中，特定配比的抗氧化剂及制备方法都是专利技术人付出大量心血研究得出的，整个配方中的各个组分相互配合，起到了相互增效和协同的作用，本专利技术的石墨电极纳米抗氧化剂与石墨电极结合强度好，不易脱落，透明不沾，光洁度高，涂层表面平滑，施工方便，在高温下具有良好的稳定性，在提高石墨电极在高温下的抗氧化性能的同时提高了石墨电极的理化性能，生成的防氧化层在升温过程中不会产生裂纹，避免了防氧化层剥离和脱落的风险，使得石墨电极的导电性能也进一步提高，起到了意料不到的效果。3、本专利技术中，使用纳米氧化物陶瓷粉为原料，纳米氧化物陶瓷粉包括二氧化硅、氧化铝、五氧化二磷、三氧化二硼、二氧化锡、二氧化钛，氧化锆等氧化物，多种组分配合不仅可以与石墨电极的润湿性好，粘度低，可渗入到石墨电极的微细孔或微小的细纹、缺陷中，还能修复石墨被腐蚀后外形色泽上的缺陷，可以大幅度提高石墨电极在高温下的抗氧化性能，能够显著提高石墨电极纳米抗氧化剂薄膜的致密性，隔绝氧气及其它腐蚀气体的侵蚀，降低石墨电极损耗，延长石墨电极的使用寿命，取得了很好的实用效果。4、本专利技术中，石墨烯、二氧化锡的加入显著提高了石墨电极的导电性，降低了石墨电极的电能消耗，采用巯基壳聚糖作为成膜助剂，巯基壳聚糖具有良好的吸附粘结性，可以非常有效的将石墨电极纳米抗氧化剂吸附渗透到石墨电极表面和孔隙中，及时修补石墨电极表面及内部的裂纹、缺陷，增强抗氧化剂石墨电极的附着力，提高了石墨电极的抗折强度、弹性模量和体积密度。5、本专利技术中，采用硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物作为稳定剂，在高温下，硼酸锌分解生成氧化硼固体，附着于石墨电极表面，形成一层覆盖层，此覆盖层能够有效抑制氧气并阻止氧化及热分解作用的进一步进行，从而提高了石墨电极的抗氧化性，减少了石墨电极的高温氧化损耗，聚醚酰亚胺具有很强的高温稳定性，与硼酸锌以质量比2:1混合使用显著提高了石墨电极纳米抗氧化剂的高温稳定性，从而提高了石墨电极的抗氧化性。6、本专利技术中，高温下，多面体低聚倍半硅氧烷在高温下分子结构中的Si-O键在氧原子的作用下转化为二氧化硅结构并形成保护膜，阻止了进一步的氧化，从而提高了石墨电极的抗氧化性能。7、本专利技术中，采用聚乙二醇作为分散剂，具有良好的水溶性，很好的将纳米氧化物陶瓷粉分散在水中，同时具有很好的粘结性，与巯基壳聚糖复配使用，能够非常有效的将石墨电极纳米抗氧化剂吸附渗透到石墨电极表面和孔隙中，及时修补石墨电极表面及内部的裂纹、缺陷，增强抗氧化剂石墨电极的附着力，从而提高石墨电极的抗折强度、弹性模量和体积密度。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种石墨电极纳米抗氧化剂，由以下重量份的组分组成：水20份，纳米氧化物陶瓷粉20份，石墨烯15份，聚乙二醇10份，巯基壳聚糖10份、稳定剂6份，多面体低聚倍半硅氧烷5份，其中，纳米氧化物陶瓷粉由以下重量份的组分组成：二氧化硅30份、氧化铝25份、五氧化二磷25份、三氧化二硼20份、二氧化锡15份、二氧化钛10份，氧化锆5份。稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。其中，巯基壳聚糖按如下方法制备：取10份壳聚糖、7份1-羟基苯并三氮唑(HOBt)，加入100份蒸馏水，搅拌使之溶解，加入20份1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的水溶液，加入20份N-乙酰-L-半胱氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨电极纳米抗氧化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水20～30份，纳米氧化物陶瓷粉20～30份，石墨烯15～20份，分散剂10～20份，成膜助剂10～15份、稳定剂6～12份，多面体低聚倍半硅氧烷5～10份，所述分散剂为聚乙二醇，所述成膜助剂为巯基壳聚糖，所述稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种石墨电极纳米抗氧化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水20～30份，纳米氧化物陶瓷粉20～30份，石墨烯15～20份，分散剂10～20份，成膜助剂10～15份、稳定剂6～12份，多面体低聚倍半硅氧烷5～10份，所述分散剂为聚乙二醇，所述成膜助剂为巯基壳聚糖，所述稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。2.根据权利要求1所述的一种石墨电极纳米抗氧化剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：水25份，纳米氧化物陶瓷粉25份，石墨烯18份，分散剂15份，成膜助剂12份、稳定剂7份，多面体低聚倍半硅氧烷7份，所述分散剂为聚乙二醇，所述成膜助剂为巯基壳聚糖，所述稳定剂为硼酸锌与聚醚酰亚胺的质量比为2:1的混合物。3.根据权利要求1所述的一种石墨电极纳米抗氧化剂，其特征在于，所述纳米陶瓷粉由以下重量份的组分组成：二氧化硅30～35份、氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：于文齐，
申请(专利权)人：河北弘华节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13