一种模压石墨匣钵及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种模压石墨匣钵及其制备方法与应用，涉及匣钵生产技术领域；该模压石墨匣钵包括以下重量份数的制备原料：石墨废料10份、氮掺杂石墨3份~5份、硼酚醛树脂4份~5份、碳化硅4份~6份；所述氮掺杂石墨中氮的质量分数为0.3%~1%。本发明专利技术中采用石墨废料为制备原料，实现了石墨废料的充分回收；同时本发明专利技术还利用氮掺杂石墨和硼酚醛树脂搭配使用，利用氮掺杂石墨中的氮原子具有孤对电子，而硼原子具有空穴；从而使氮掺杂石墨与硼酚醛树脂之间形成一定的作用力，从而使最终制成的模压石墨匣钵的抗折强度高。钵的抗折强度高。

【技术实现步骤摘要】
一种模压石墨匣钵及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于匣钵生产
，尤其涉及一种模压石墨匣钵及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]石墨匣钵是采用石墨、腊石、碳化硅等原料制成的高级耐火器皿，具有抗高温，耐冲击，使用寿命长等优点，通常作为高温载体中的容器。
[0003]相关技术中石墨匣钵是先将石墨原料成型石墨化后通过机械切削加工而成的，生产成本高，原材料消耗大；而采用切削加工会产生石墨废料，同时石墨匣钵在达到使用寿命后，同样会产生石墨废料；而相关技术中石墨废料的回收率较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种模压石墨匣钵，以解决上述
技术介绍
中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
[0005]本专利技术还提供了上述模压石墨匣钵的制备方法。
[0006]本专利技术还提供了上述模压石墨匣钵在制备电极材料中的应用。
[0007]具体如下：本专利技术第一方面提供了一种模压石墨匣钵，包括以下重量份数的制备原料：石墨废料10份、氮掺杂石墨3份~5份、硼酚醛树脂4份~5份、碳化硅4份~6份；所述氮掺杂石墨中氮的质量分数为0.3%~1%。
[0008]根据本专利技术模压石墨匣钵技术方案中的一种技术方案，至少具备如下有益效果：本专利技术中采用石墨废料为制备原料，实现了石墨废料的充分回收；同时本专利技术还利用氮掺杂石墨和硼酚醛树脂搭配使用，利用氮掺杂石墨中的氮原子具有孤对电子，而硼原子具有空穴；从而使氮掺杂石墨与硼酚醛树脂之间形成一定的作用力，从而使最终制成的模压石墨匣钵的抗折强度高。
[0009]同时硼酚醛树脂中的硼元素还能与石墨废料和氮掺杂石墨中碳元素形成碳硼化合物；而碳硼化合物具有硬度高，有利于进一步提升模压石墨匣钵的强度。
[0010]本专利技术还通过对氮掺杂石墨中的氮元素的质量含量进行控制，氮元素含量过少时，则不利于氮掺杂石墨和硼酚醛树脂的相互作用；而氮元素含量太高，则氮元素会对氮掺杂石墨本体材料产生影响，即破坏石墨的片层结构，使得石墨片层之间的结合力下降，从而对最终形成的模压石墨匣钵的抗折强度产生不利影响。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述石墨废料的制备原料包括废旧石墨匣钵和废旧石墨电极中的至少一种。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述碳化硅的D50为8μm~12μm。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述硅酚醛树脂为绿联(济宁)化学科技有限公司TY03。
[0014]本专利技术第二方面提供了上述模压石墨匣钵的制备方法，包括以下步骤：将所述石墨废料、所述氮掺杂石墨、所述硼酚醛树脂和所述碳化硅混合、模压后烧结。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述石墨废料破碎后粉碎，制得石墨废料粉末。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述石墨废料粉末的目数为200目~400目。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述石墨废料采用酸浸处理。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述酸浸处理选用硝酸溶液。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述硝酸溶液的摩尔浓度为0.8mol/L~1.2mol/L。
[0020]选用硝酸溶液对石墨废料进行处理，从而降低石墨废料中金属元素的含量，防止金属元素对模压石墨匣钵的性能产生不利影响。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述酸浸处理的时间为20min~40min。
[0022]酸浸处理的时间过短，则会影响到金属的处理效果；而酸浸处理的时间过长，则会影响生产效率。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，所述氮掺杂石墨包括以下制备方法：将石墨在氨气中煅烧。
[0024]通过将石墨在氨气中煅烧，从而实现石墨的氮化。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述煅烧的温度为600℃~800℃。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，所述煅烧的时间为1h~2h。
[0027]通过对煅烧的温度和时间进行控制，从而实现了对石墨的氮掺杂量进行了控制。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述石墨的目数为200目~400目。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述模压的压力为5MPa~15MPa。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述模压的温度为150℃~200℃。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述模压的时间为5min~15min。
[0032]通过将温度控制在上述范围，有利于硼酚醛树脂的固化，从而有利于最终模压石墨匣钵的成型。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述烧结的温度为1000℃~1200℃。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述烧结的时间为70h~80h。
[0035]根据本专利技术的一些实施方式，所述烧结在稀有气体气氛下进行。
[0036]根据本专利技术的一些实施方式，所述稀有气体包括氦气、氖气、氩气和氪气中的至少一种。
[0037]根据本专利技术的一些实施方式，所述混合采用混捏锅处理。
[0038]根据本专利技术的一些实施方式，所述混合的时间为2h~3h。
[0039]本专利技术中采用混捏锅对原料进行处理，从而使得最终原料能够充分的混合，从而进一步提升最终制得的模压石墨匣钵的性能。
[0040]本专利技术第三方面公开了上述模压石墨匣钵在制备电极材料中的应用。
[0041]根据本专利技术的一些实施方式，所述电极材料包括正极材料或负极材料。
[0042]具体实施方式
[0043]以下将结合实施例对本专利技术的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本专利技术的目的、特征和效果；显然，所描述的实施例只是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0044]本专利技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中；在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0045]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行；所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0046]本专利技术实施方式中的石墨购自青岛东凯石墨有限公司，货号为300目石墨粉和800目石墨粉。
[0047]本专利技术实施方式中的碳化硅购自东莞旭宝研磨材料有限公司，货号为F230（D50为53μm
±
3.0μm）、F400（D50为17.3μm
±
1.0μm）、F600（D50为9.3μm
±
1.0μm）和F1200（3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模压石墨匣钵，其特征在于，包括以下重量份数的制备原料：石墨废料10份、氮掺杂石墨3份~5份、硼酚醛树脂4份~5份、碳化硅4份~6份；所述氮掺杂石墨中氮的质量分数为0.3%~1%。2.根据权利要求1所述的模压石墨匣钵，其特征在于，所述石墨废料的制备原料包括废旧石墨匣钵和废旧石墨电极中的至少一种。3.根据权利要求1所述的模压石墨匣钵，其特征在于，所述碳化硅的D50为8μm~12μm。4.一种如权利要求1至3任一项所述模压石墨匣钵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述石墨废料、所述氮掺杂石墨、所述硼酚醛树脂和所述碳化硅混...

【专利技术属性】
技术研发人员：何江，
申请(专利权)人：长沙中瓷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：