一种高强度亲水多孔石墨材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度亲水多孔石墨材料及其制备方法，按照配比，将石墨10～33份、煅后石油焦30～70份、酚醛树脂30～40份、亲水性增强改性剂2～10份混合均匀后，置于模具中，热压成型，然后在惰性气体保护下经过焙烧炭化，制得所述的石墨材料；本发明专利技术通过配方调控与工艺优化，可获得不同孔隙率的多孔石墨，二氧化硅等无机材料的加入，不仅提升了石墨材料的亲水性能，同时也提升了石墨材料的强度，本发明专利技术制备工艺简单，易于工业化。易于工业化。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度亲水多孔石墨材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及石墨材料领域，具体涉及一种高强度亲水多孔石墨材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳石墨材料具有很多其他材料不具备的综合性能，质轻、耐热、低热膨胀、良好的化学惰性，具有良好的发展前景。近年来，碳石墨材料的迅速发展，广泛的应用于航空航天、军工以及许多民用工业，炭石墨材料以高温煅烧后的各种炭物质为原料，经过一系列工艺成型，再经后处理工艺，可得到运用到各种领域的碳石墨材料制品。
[0003]石墨模具材料具有多孔的特性，但由于其碳材料的本质，亲水性较差，不能用于吸附亲水性物质。同时，由于多孔的特性，使多孔石墨的强度不高，影响其使用寿命。因此，亲水性差、强度低成为进一步拓展多孔石墨模具材料应用急需解决的重要问题。本专利技术通过配方设计，辅以合适的制备方法，制备了一种高强度吸水多孔石墨材料。

技术实现思路

[0004]为了克服上述
技术介绍
中多孔石墨亲水性差、强度低等方面的不足，本专利技术通过配方设计，辅以合适的制备工艺，制备了一种高强度亲水多孔石墨材料。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种高强度亲水多孔石墨材料，由如下质量配比的原料制成：
[0007]石墨10～33份、煅后石油焦30～70份、酚醛树脂30～40份、亲水性增强改性剂2～10份；
[0008]所述石墨为粒径在200～2000目的石墨粉；
[0009]所述煅后石油焦为1150～1250℃下高温煅烧后的石油焦；/>[0010]所述酚醛树脂为热固性交联酚醛树脂；
[0011]所述亲水性增强改性剂为亲水性无机材料，选自碳酸钙、二氧化硅、氧化铝等，其尺寸为纳米至微米级。
[0012]优选的，本专利技术所述的高强度亲水多孔石墨材料由如下质量配比的原料制成：
[0013]石墨30份、煅后石油焦36份、酚醛树脂33份、亲水性增强改性剂4份。
[0014]一种高强度亲水多孔石墨材料的制备方法，所述的制备方法为：
[0015]按照配比，将石墨、煅后石油焦、酚醛树脂、亲水性增强改性剂混合均匀后，置于模具中，热压成型，然后在惰性气体保护下经过焙烧炭化，制得所述的石墨材料；
[0016]进一步，
[0017]各原料混合均匀后在模具中的压缩比为1:1～1:3，优选1:2；
[0018]所述热压成型的温度为80～130℃，优选110℃；热压成型采用分段加压的方式，第一段90～120MPa，第二段100～130MPa，第三段130～150MPa，优选的，第一～三段分别为110MPa、130MPa、130MPa；
[0019]所述焙烧炭化的过程在惰性气体保护下进行，惰性气体选自氩气、氮气、氦气等，优选氮气，惰性气体的流量为20～50ml/min，优选20ml/min；
[0020]所述焙烧炭化采用分段升温、分段保温的方式进行，具体的程序如下：
[0021]分段升温的区间依次为20～110℃，110～170℃，170～250℃，250～400℃，400～600℃，600～900℃；
[0022]每个区间的升温速率分别为1～3℃，1～3℃，1～3℃，1～10℃，1～3℃，1～10℃；优选每个区间的升温速率分别为3℃，1℃，2℃，5℃，1℃，5℃；
[0023]当温度升至每个区间的端值时，保温时间分别为0～5h，0～5h，0～3h，0～1h，0～1h，0～1h；优选1h，1h，1h，30min，15min，30min。
[0024]本专利技术所述的高强度亲水多孔石墨材料可应用于玻璃、陶瓷吹塑行业，其在满足成型所需机械强度的条件下，具有良好的吸水率，在孔洞中所储存的水能够形成足够厚的气膜，可满足复杂产品成型时表面光滑度要求。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的优点如下：
[0026](1)通过配方调控与工艺优化，可获得不同孔隙率的多孔石墨。
[0027](2)二氧化硅等无机材料的加入，不仅提升了石墨材料的亲水性能，同时也提升了石墨材料的强度。
[0028](3)本专利技术制备工艺简单，易于工业化。
具体实施方式
[0029]下面通过具体实施例进一步描述本专利技术，但本专利技术的保护范围并不仅限于此。
[0030]以下实施例中用到的石墨由青岛晨阳石墨有限公司提供，粒径为2000目；煅后石油焦由葫芦岛华宇碳素厂提供，粒径1mm左右；酚醛树脂由济南常青化工有限公司提供；二氧化硅由北京安必奇生物科技有限公司提供，球形粒径为20
‑
30nm。
[0031]实施例1
[0032](1)将石墨、锻后石油焦、酚醛树脂、二氧化硅按27g，39g，33g，6g混合均匀后在110℃模具中热压成型；
[0033](2)将成型的石墨模具在N2气体保护下分段高温焙烧炭化，煅烧程序为：室温～110℃，升温速率3℃/min，保温45min；110
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170℃，升温速率1℃/min，保温40min；170
‑
250℃，升温速率2℃/min，保温30min；250
‑
400℃，升温速率5℃/min，不保温；400
‑
600℃，升温速率1℃/min，不保温；600
‑
900℃，保温30min，升温速率5℃/min；得到质轻、吸水性能优异的石墨材料，测试标准参考GB/T
‑
3299
‑
2011，测试结果表明，其吸水率为4.55％，抗压强度34.7
±
0.45MPa。
[0034]实施例2
[0035](1)将石墨、锻后石油焦、酚醛树脂、二氧化硅按30g，36g，33g，4g混合均匀后在110℃模具中热压成型；
[0036](2)将成型的石墨模具在N2气体保护下分段高温焙烧炭化，煅烧程序为室温～100℃，升温速率3℃/min，保温45min；110
‑
170℃，升温速率1℃/min，保温40min；170
‑
250℃，升温速率2℃/min，保温40min；250
‑
400℃，升温速率5℃/min，不保温；400
‑
600℃，升温速率1℃/min，不保温；600
‑
900℃，升温速率5℃/min，保温30min；得到质轻、吸水性能优异的石墨
材料，测试结果表明，其吸水率为4.20％，抗压强度35.5
±
0.30MPa。
[0037]实施例3
[0038](1)将石墨、锻后石油焦、酚醛树脂、二氧化硅按33g，33g，33g，2g混合均匀后在110℃模具中热压成型；
[0039](2)将成型的石墨模具在N2气体保护下分段高温焙烧炭化，煅烧程序为室温～100℃，升温速率3℃/min，保温45min；110
‑
170℃，升温速率1℃/mi本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度亲水多孔石墨材料，其特征在于，由如下质量配比的原料制成：石墨10～33份、煅后石油焦30～70份、酚醛树脂30～40份、亲水性增强改性剂2～10份。2.如权利要求1所述的高强度亲水多孔石墨材料，其特征在于，所述石墨为粒径在200～2000目的石墨粉。3.如权利要求1所述的高强度亲水多孔石墨材料，其特征在于，所述煅后石油焦为1150～1250℃下高温煅烧后的石油焦。4.如权利要求1所述的高强度亲水多孔石墨材料，其特征在于，所述酚醛树脂为热固性交联酚醛树脂。5.如权利要求1所述的高强度亲水多孔石墨材料，其特征在于，所述亲水性增强改性剂选自碳酸钙、二氧化硅或氧化铝。6.如权利要求1所述的高强度亲水多孔石墨材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：按照配比，将石墨、煅后石油焦、酚醛树脂、亲水性增强改性剂混合均匀后，置于模具中，热压成型，然后在惰性气体保护下经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：施燕琴，王旭，黄保利，褚琴丹，陈思，马猛，何荟文，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：