一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法，制备方法包括如下步骤：将石油焦

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及碳材料领域，具体涉及一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]石墨具有通过层叠基于碳原子的
SP2杂化轨道的碳六边形环生长而成的碳六边形网面来形成的晶体结构，根据其层叠形态分类成六方晶体
、
菱形晶体，但碳六边形网面内的自由电子
、
空穴等载流子浓度
、
迁移率均高，所以显示电
、
热的良传导性
。
另一方面，由于碳六边形网面间通过范德华力弱键合，所以层间比较容易滑动变形，因此石墨的强度
、
硬度与金属材料相比，较柔软，另外具有自润滑性
。
由于天然出产的天然石墨为多晶体，所以晶体粒子界面受到破坏，产生薄层状，无法得到具有充分的硬度
、
强度的块状
。
因此天然石墨根据其粒子尺寸来分级，通常作为填料使用
。
另一方面，为了利用石墨的优异的特性在各种用途中使用，而需要制造具有可实用的强度
、
硬度的结构体，天然石墨单体难以得到结构体，所以各种各样的人造石墨材料被逐渐开发
、
实用化
。
[0003]目前的高强度
、
高导热石墨材料普遍采用石油焦或沥青焦与粘接剂和增强剂混合
、
成型
、
高温石墨化后制备
。
天然石墨与其它石油焦
、
沥青焦相比，具有较高热稳定性
、
挥发份和热膨胀系数
。
然而以天然石墨为原料制备的材料强度较低，抗折和抗冲击力学性能很低，在苛刻条件下使用常出现裂纹
、
开裂
、
断裂
、
掉块
、
剥落和掉渣掉粒等现象
。
[0004]中国专利文献
CN201510099268.X
公开了一种炭石墨复合材料的制备方法，原料采用如下粒度和重量百分比配料：炭黑
1.5
～
2.5
％，
≤1mm
石墨5～8％，
≤0.075mm
煅烧石油焦粉
25
～
30
％，1～
4mm
煅烧石油焦
15
～
20
％，4～
l0mm
电煅无烟煤
10
～
15
％，
10
～
16mm
电煅无烟煤5～
10
％，
10
～
16mm
煅烧沥青焦5～
15
％，煤沥青
18
～
20
％；短切碳纤维为以上原料总量的1～3％
。
[0005]中国专利文献
CN200710072621.0
公开了一种石墨基复合材料的制备方法，将膨胀石墨粉与焦粉混合并压缩形成基体以石墨为主的石墨板，压制压力为5～
50MPa
；用有机溶剂将沥青溶解，加入增强填料和催化石墨化填料，混合均匀，除去溶剂得到粘结剂混合物；将粘接剂混合物在
110
～
140℃
熔融，放入石墨板，施加的气体压力为1～
50MPa
，浸渍
10
～
120
分钟；取出浸渍的石墨板，冷却至室温，进行切割或破碎成小颗粒；将破碎后的混合物放入模具中压制成型
。
[0006]为了满足电碳行业中的电刷
、
耐磨材料
、
石墨坩埚等的需求，现有的人造石墨碳材料在抗折强度
、
韧性以及耐磨性上仍需提升
。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法，具有优良的电性能
、
热性能
、
抗折强度
、
耐磨性以及韧性
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术要求保护一种耐磨低电阻碳材料的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)
将石油焦
、
沥青焦
、
炭黑
、
改性鳞片石墨加入到混捏机中，得到混料；
[0011](2)
将混料
、
改性碳纤维加入到辊轧机中压实成片状物，再将片状物粉碎，循环此过程3次，得到辊轧料；
[0012](3)
将辊轧料加入到压制机中压制成型，得到生坯；
[0013](4)
将生坯加入到烧结炉中，在
N2气氛下焙烧，冷却至室温，得到耐磨低电阻碳材料
。
[0014]优选的，步骤
(1)
中，石油焦
、
沥青焦
、
炭黑
、
改性鳞片石墨的重量比为
30
～
50
：5～
15
：
20
～
35
：
15
～
25
；混捏温度为
200
～
300℃
，混捏机转速为
1000
～
2000r/min
，混捏时间为1～
3h
；步骤
(2)
中，混料与改性碳纤维的重量比为
100
：8～
15
，所得辊轧料的粒径为
100
～
200
μ
m
；步骤
(3)
中，压制条件为
15
～
20MPa、150
～
180℃
下压制
30
～
60min
；步骤
(4)
中，焙烧条件为：以
30℃/h
升温至
180
～
200℃
，再以
20℃/h
升温至
400
～
420℃
，然后以
40℃/h
升温至
770
～
800℃
，最后以
60℃/h
升温至
1100℃
并保温6～8天
。
[0015]优选的，步骤
(1)
中，改性鳞片石墨的制备方法包括如下步骤：
[0016]a、
将鳞片石墨分散至
KMnO4/H2SO4混合液中，搅拌然后静置，将产物过滤
、
洗涤
、
干燥，然后将其加入到乙醇水溶液中，搅拌并超声分散，得到鳞片石墨分散液；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐磨低电阻碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
将石油焦
、
沥青焦
、
炭黑
、
改性鳞片石墨加入到混捏机中，得到混料；
(2)
将混料
、
改性碳纤维加入到辊轧机中压实成片状物，再将片状物粉碎，循环此过程3次，得到辊轧料；
(3)
将辊轧料加入到压制机中压制成型，得到生坯；
(4)
将生坯加入到烧结炉中，在
N2气氛下焙烧，冷却至室温，得到耐磨低电阻碳材料
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，石油焦
、
沥青焦
、
炭黑
、
改性鳞片石墨的重量比为
30
～
50
：5～
15
：
20
～
35
：
15
～
25
；混捏温度为
200
～
300℃
，混捏机转速为
1000
～
2000r/min
，混捏时间为1～
3h
；步骤
(2)
中，混料与改性碳纤维的重量比为
100
：8～
15
，所得辊轧料的粒径为
100
～
200
μ
m
；步骤
(3)
中，压制条件为
15
～
20MPa、150
～
180℃
下压制
30
～
60min
；步骤
(4)
中，焙烧条件为：以
30℃/h
升温至
180
～
200℃
，再以
20℃/h
升温至
400
～
420℃
，然后以
40℃/h
升温至
770
～
800℃
，最后以
60℃/h
升温至
1100℃
并保温6～8天
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，改性鳞片石墨的制备方法包括如下步骤：
a、
将鳞片石墨分散至
KMnO4/H2SO4混合液中，搅拌然后静置，将产物过滤
、
洗涤
、
干燥，然后将其加入到乙醇水溶液中，搅拌并超声分散，得到鳞片石墨分散液；
b、
将去离子水与无水乙醇混合，加入
36wt
％浓盐酸调节
pH
至2～3，然后加入钛酸四丁酯，搅拌1～
2h
，得到
TiO2溶胶；
c、
将去离子水与无水乙醇混合，加入
36wt
％浓盐酸调节
pH
至2～3，然后加入正硅酸乙酯，搅拌1～
2h
，得到
SiO2溶胶；将
TiO2溶胶与
SiO2溶胶混合，
50
～
60℃
下搅拌6～
8h
，得到
TiO2/SiO2溶胶；
d、
将
TiO2/SiO2溶胶滴加入鳞片石墨分散液中，密封搅拌反应，将产物抽滤
、
洗涤
、
干燥，得到改性鳞片石墨
。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾兵，朱约辉，王建新，夏南，于江美，何柳妹，汪锁，何上方，邹羽涵，
申请(专利权)人：湖北东南佳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：