石墨粘土复合材料及其生产方法、包含该复合材料的衬热或垫圈、及用于该复合材料的粘土分散液技术

（课题）提供一种石墨粘土复合材料及其生产方法、包含该复合材料的衬垫或垫圈、及用于该复合材料的粘土分散液。可以用于宽领域的各种用途，包括：接合垫片、衬垫、垫圈等密封材料，散热薄片，电磁波屏蔽材料，隔音薄片等。（方案）一种复合材料，主要包括石墨和粘土，其中所述粘土叠于石墨层上和／或侵入石墨层中。一种复合材料的制造方法，包括以下步骤：将包含粘土颗粒的粘土分散液涂敷于膨胀石墨的薄片和／或薄膜，或者涂敷于从所述薄片和／或薄膜获得的结构；和／或将所述膨胀石墨的薄片和／或薄膜，或从所述薄片和／或薄膜获得的结构浸渍于所述粘土分散液中，使得所述粘土层叠于所述膨胀石墨上，和／或侵入所述膨胀石墨中。并且，该复合材料用于制造衬垫或垫圈。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种石墨粘土复合材料及其生产方法、包含该复合材料的衬 垫或垫图、及用于该复合材料的粘土分散液。尤其是，该石墨粘土具有用作衬垫或垫圈的基本特性，例如阻热性、耐久性、屏蔽(密封)特性或针对如 气体或液体等流体的抗腐蚀性，以及进一步地还具有散热特性、电磁波屏蔽 特性、机械强度等。
技术介绍
在用作发电厂和化工厂中的管道等的连接部分如接合垫片、衬垫、垫圈 等密封材料中，应用了石棉产品，然而石棉会引起严重的健康损害。因此， 急迫且有必要地要开发出一种石棉的可选材料。石棉替代材料不仅要具有 高阻热性和耐久性，还要具有气密性和可弯性，并且进一步地，还要能够适用于宽温度范围内。同时，在如计算机、中央处理器、功率管等电子设备的领域中，为了避 免由热量和电磁波引起的故障，用于快速释放从设备或组件中产生的热量 的散热薄片，或用于屏蔽外来电磁波的屏蔽薄片都是基本的组件。因此， 需要具有较高的散热性或电磁波屏蔽特性的材料。本专利技术的目的是改进以上情况。并且，本专利技术还是一种可替代石棉的非 石棉材并十，具有较高的阻热性、耐久性、密封特性，抗氧化性，并且进一 步，还具有可弯性。本专利技术较佳地适用于接合垫片、衬垫和垫圈等。本发 明还具有散热性和电磁波屏蔽特性，并提供一种新材料和新技术，用于散热薄片和电磁波屏蔽薄片。最近，市场上可买到的代替基于石棉的产品的接合垫片，衬垫和垫圈均基于有机聚合材料，如橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)和芳族聚酰胺等，它们是 通过将天然的或合成的矿物，如云母、蛭石等处理成薄片形而获得的，由 金属板或膨胀石墨薄片制成，其中石墨被进行了高度压缩，等等。但是，这种基于有机聚合材料的产品当具有较高的可弯性时，没有足够 的气体阻隔特性和密封特性。另外，这种产品在阻热性方面还存在问题， 即操作温度一般要高达25(TC左右。相反，矿物产品具有高阻热性并可以被用作气体密封组件，如密封管垫 圏等。但是，这种产品不能完全阻止小气体分子流的通过，因为很难达到 高密度结构。这就意味着在这种矿物产品中，气体密封特性不高。经处理后的薄板金属产品具有较高的密封特性和阻热性。它还可以被用 于高达0。C的低温范围，因此，它可以被广泛地应用于多种部件中，如连 接部分等。但是，金属密封要求一种机械装置，这种机械装置加紧密封， 当密封被加紧时，接触表面会发生破裂，从而会引起泄漏。在加工过程中 还会出现一些问题。例如，当加热和冷却时，金属密封无法适应周围组件 的体积变化，因此会产生间隙。这会导致泄漏或电绝缘失效。相反，膨胀石墨具有高导电性及较高的抗碱性及防水性。膨胀石墨薄片 由于其具有较高的阻热性、柔性、压缩复原性等(例如，专利参考文献1) 而被广泛地用作密封材料，如衬垫或塾圈等。它还被用作散热薄片和电磁 波屏蔽薄片(例如，专利参考文献2和3)。但它具有较差的机械强度，如 弯曲强度、张力强度等。另外，膨胀石墨薄片的密封特性对于密封气体及有机蒸汽是不够的，虽 然它有高阻热性(气体约40(TC,液体约60(TC)。例如有这样的问题，现 有的膨胀石墨衬垫无法适用于处在高温氧气中的组件，因为它在50(TC便 开始氧化，并且膨胀石墨在60(TC有氧存在的情况下会发生升华，从而会丧失密封特性。进一步地，在加工现有膨胀石墨衬垫时还有其他问题，如 无法应用于要求绝缘特性的部件，因为它具有高导电性，易于受电解腐蚀 侵害，对强酸敏感等。而且，石墨粉末还会成为杂质或污染物对管道中的 流体造成污染，这是因为石墨粘在凸缘材料上，石墨粉末易于落到流体中。最近，膨胀石墨与其他材料相复合来解决膨胀石墨薄片的上述问题。一 个实例是一种复合材料将膨胀石墨薄片与金属材料层叠，从而加强膨胀石 墨的机械强度(例如，专利参考文献4)。然而，这种复合材料尽管提高了 机械强度，但并没有改进抗腐蚀性。更不用期待其具有绝缘特性。现有膨 胀石墨复合材料的问题还存在，或者仅仅在方案上进行了部分改进、修补。 因此，传统石墨复合材料的使用和应用均受到了限制。相关现有技术说明专利参考文献1:特开2005-201363专利参考文献2:特开2000-91453专利参考文献3: WO99/10598专利参考文献4:特开平11-351400
技术实现思路
考虑到上述情况，本专利技术的专利技术人广泛地搜寻了物质和材料。结果，发 明人找到了一种粘土石墨复合物，改进或新获取了机械强度、阻热性、抗 腐蚀性、气体阻隔特性、抗酸性和绝缘特性等，并保持了石墨原有的各种 较高特性，如柔性、导热性、导电性、电磁波屏蔽特性、抗碱性、防水 性等。换句话说，本专利技术提供了一种石墨粘土复合材料及其生产方法、包 含该复合材料的衬垫或垫圈及用于该复合材料的粘土分散液。上述的石墨 粘土复合物可以被广泛地用于各种领域，具有很高的多功能性。各种领域 例如为，接合垫片、衬垫、垫圏等用于发电和化工厂中的管道等的连接部 分的密封材料，散热薄片、电磁波屏蔽材料、隔音薄片等。权利要求1所述的本专利技术涉及一种复合材料，主要包括石墨和粘土，其 中所述粘土层叠于石墨层上和/或侵入石墨层中。权利要求2所述的本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的复合材料， 其中所述石墨为膨胀石墨；所述粘土为从天然粘土、合成粘土和改性粘土 中选择的至少一种。权利要求3所述的本专利技术涉及一种根据权利要求1或2所述的复合材 料，其中所述粘土为从云母、蛭石、蒙脱石、贝得石、皂石、锂蒙脱石、 硅镁石、麦羟硅钠石、伊莱利石、水硅钠石、伊利石、绢云母和绿脱石中 选择的至少一种。权利要求4所述的本专利技术涉及一种根据权利要求2或3所述的复合材料， 其中所述膨胀石墨为薄片和/或薄膜，或从薄片和/或薄膜获得的结构，所述 膨胀石墨涂敷有粘土。权利要求5所述的本专利技术涉及一种4艮据权利要求2所述的复合材料，其 中所述改性粘土包括从季铵阳离子、季磷盐阳离子、咪唑阳离子和吡啶姆阳 离子中选择的一种作为有机阳离子。权利要求6所述的本专利技术涉及一种根据权利要求2所述的复合材料，其 中所述改性粘土由粘土和硅烷偶联剂反应而形成。权利要求7所述的本专利技术涉及一种根据权利要求5所述的复合材料，其 中改性粘土中的有^L阳离子的复合率小于重量百分比30%。权利要求8所述的本专利技术涉及一种根据权利要求6所述的复合材料，其 中所述粘土和硅烷偶联剂中的硅烷偶联剂的复合率小于重量百分比30%。权利要求9所述的一种复合材料，其中膨胀石墨层和/或粘土层为两层或 更多层叠层。权利要求10所述的本专利技术涉及一种根据权利要求2或3所述的复合材料, 其中薄片和/或薄膜包括至少一个膨胀石墨薄片和/或薄膜和层叠于所述膨 胀石墨上的至少一个基于粘土的薄片和/或薄膜，或由此获得的结构。权利要求11所述的本专利技术涉及一种根据权利要求10所述的复合材料， 其中所述基于粘土的薄片和/或薄膜包括所述粘土，或所述粘土及添加剂。权利要求12所述的本专利技术涉及一种根据权利要求11所述的复合材料， 其中所述添加剂为从赛璐珞，酚醛树脂，醇酸树脂，尿素树脂，醋酸纤维素， 聚醋酸乙烯酯树脂，丙烯酸树脂，苯乙蹄树脂，聚氯乙烯树脂，三聚氰胺树 脂，聚乙烯树脂，聚氨酯树脂，偏二氯乙烯树脂，聚酰胺树脂，不饱和聚酯， 硅树脂，丙烯腈苯乙烯树脂，氟树脂，环氧基树脂，邻苯二曱酸二烯丙基树 脂，丙烯腈丁二烯苯乙烯树脂，聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料，主要包括石墨和粘土，其中所述粘土层叠于石墨层上和／或侵入石墨层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：蛯名武雄，长谷川泰久，水上富士夫，手岛畅彦，塚本胜朗，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，日本泰克斯株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]