一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，该工艺方法包括以下 步骤：(1)插层与混合，首先采用强氧化性溶液对鳞片石墨进行插层、氧化制得可膨胀石 墨，再将制得的可膨胀石墨与碱性无机纤维增强材料混合均匀；(2)膨胀与制坯，将与无 机纤维增强材料混合均匀的可膨胀石墨颗粒进行膨胀处理，得到膨胀石墨蠕虫，经机械压 制成片状坯材；(3)浸渍与烘干，将片状坯材置于低黏度浸渍液中浸渍，再将浸渍过的坯 材经过带有加热、鼓风设备的烘干室进行烘干；(4)覆石墨蠕虫层、机械碾压制板，在浸 渍、烘干后石墨坯材表面复加一层膨胀石墨蠕虫，再经机械碾压制成板材。经此工艺方法， 石墨与辅料结合更牢固，制品具有较高的机械强度、柔韧性好等特点，易于在大规模生产 中实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，尤其适用于石墨板坯 材的增强与软化。
技术介绍
目前，中国专利CN87106668.8， CN1078485A， CN1094379A， CN1259111A等中主要 采用在石墨蠕虫层中复衬网状或膜状的有机或者无机增强填料；或对石墨板坯材进行化学 浸渍处理；然后再采用机械压合或者粘接剂使石墨蠕虫层和增强材料层紧密结合，使石墨 板坯材增强、提高柔性。这些方法、工艺存在着以下的缺点， 一是石墨蠕虫层中的增强材 料容易外露，二是对石墨坯材的增强与提高柔性的效果不是非常明显，三是石墨坯材在浸 渍液体后再机械压合时易沾辊，若要提高强度及柔性，必须要提高石墨坯材中增强、增韧 材料的含量，这样会影响由石墨坯材制成密封等材料的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足之处，提供了一种既能增加石墨板坯材强度、又能提高 石墨板坯材柔性的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种增加石墨板强度与石墨板柔性的工艺方法，包 括下列步骤和条件(1) 插层氧化与混合，首先采用工业上常用的强氧化性溶液对鳞片石墨进行插层、氧 化制得可膨胀石墨，再将制得的可膨胀石墨与碱性无机纤维增强材料混合均匀；所述的原 料也可直接采用可膨胀石墨；(2) 膨胀与制坯，对与无机纤维增强材料混合均匀的可膨胀石墨颗粒进行膨胀处理， 得到膨胀石墨蠕虫，经机械压制成片状坯材；4(3) 浸渍与烘干，将片状坯材置于低黏度浸渍液中浸渍，再将浸渍过的坯材经过带有 加热、鼓风设备的烘干室进行烘干；(4) 覆石墨蠕虫层、机械碾压制板，在浸渍、烘干后石墨坯材的两个表面复加一层膨 胀石墨蠕虫，再经机械碾压制成板材。在上述工艺方法中，所述的鳞片石墨含碳量大于95%，粒径为50目 100目，其中80目最 佳；所述的强氧化性溶液为浓硫酸、浓硝酸和高锰酸钾，所述的无机纤维增强材料可以是 硅酸钙镁纤维、氧化镁、氧化铝、碳和石墨纤维以及天然形成的矿物纤维中的一种或者其 中几种混合材料；所述纤维颗粒的长度为0.15mm 0.5mm，粒径的宽度2 pm 4 nm，且无 机纤维材料不与石墨参与反应，并且在1000 'C下稳定，所述的无机纤维增强材料的添加量 为可膨胀石墨颗粒重量的3% 20%。在上述工艺方法中，所述膨胀是将与无机纤维混合均匀后的可膨胀石墨，在天然气气 流中于800 °C~1000 'C下的膨胀室中膨胀。膨胀后的石墨蠕虫围绕着无机纤维，无机纤维 分散于石墨蠕虫其间。所述的制坯是经机械压合成O.l mm 3.0 mm厚的石墨坯材，石墨蠕 虫层中的增强材料不容易外露。在上述工艺方法中，所述的浸渍液为乙酸、丙酸、磷酸及硼酸的聚醋酸乙烯酯、酚醛 树脂、环氧树脂溶液的任何一种，溶液的浓度为O.l mol/l 3.0mo1/1，其中溶剂为乙醇等醇 类，浸渍液的黏度为20 cps 180 cps。所述浸渍条件是石墨板坯材经过浸渍液的速度为5 cm/min 20cm/min，温度在15 °C~80 'C之间；所述烘干是将浸渍过的坯材经过带有加热、 鼓风设备的烘干室进行烘干，烘干温度控制在80 °C~150 'C之间。在上述工艺方法中，所述的覆石墨蠕虫层是在浸渍烘干后的石墨坯材表面撒一层厚度 在O.l mm 3 mm均匀的膨胀石墨蠕虫。所述机械碾压是将撒覆过石墨蠕虫层的石墨坏材压 轧制成厚度为0.15 mm~2.5 mm的强化柔性石墨板坯材并成巻，其机械碾压压力为8MPa 15 MPa。本专利技术的有益效果是，可以提高石墨板坯材增强50%以上，柔性也有较大的提高。经 此工艺，石墨与辅料结合更牢固，制品具有较高的机械强度、柔韧性好等特点，易于在大 规模生产中实现。具体实施例方式下面通过实施例，对本专利技术的技术方案作具体的描述。将10kg的80目鱗片石墨经过浓硫酸、浓硝酸和高锰酸钾溶液插层、氧化得到的可膨胀石墨颗粒(粒径80目占80%以上，含碳99%，膨胀容积为175 ml/g的可膨胀石墨)，与400 g 含有硅酸钙、氧化镁、氧化铝等成分的无机纤维进行混合，混合均匀后将其置于在天然气 气氛下的膨胀室中，在900 'C下膨胀，这些膨胀的石墨蠕虫围绕着无机纤维，无机纤维分 散于石墨蠕虫其间，后经机械压合成0.4mm厚的石墨板坯材。石墨板坯材经过浓度为2mo1/1 含有丙酸的酚醛树脂的醇溶液，溶液的温度为70 °C,坯材经过的速度分别为5 cm/min， 10 cm/min， 15 cm/min， 20cm/min，在100。C下进行烘干后，在石墨板坯材的两个表面撒上石 墨蠕虫，经过12MPa压力下碾压后成巻，其厚度为0.5mm。其增强效果如表一所示。表一\工艺化学增强(含丙酸的酚醛醇溶液)复合增强(MPa)未添加无机纤维序号\浓度温度速度强度纤维+浸板+石墨蠕虫mo1/1°Ccm/minMPa128054.526.422280104.946.88280155.447.524280205.307.44权利要求1、一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在于，所述的工艺包括以下步骤和条件(1)插层与混合，首先采用强氧化性溶液对鳞片石墨进行插层、氧化制得可膨胀石墨，再将制得的可膨胀石墨与无机纤维增强材料混合均匀；(2)膨胀与制坯，将与无机纤维增强材料混合均匀的可膨胀石墨颗粒于膨胀室进行膨胀得到膨胀石墨，再对膨胀石墨蠕虫经机械压制成片状坯材；(3)浸渍与烘干，将片状坯材置于低黏度浸渍液中浸渍，再将浸渍过的坯材经过带有加热、鼓风设备的烘干室进行烘干；(4)覆石墨蠕虫层、机械碾压制板，在浸渍、烘干后石墨坯材表面复加一层膨胀石墨蠕虫，再经机械碾压制成板材。2、 如权利要求l所述的一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在 于，所述的鳞片石墨含碳量大于95%，粒径为50目~100目，所述的无机纤维增强材料的添加 量为可膨胀石墨颗粒重量的3% 20%。3、 如权利要求l所述的一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在 于，所述的(l)插层与混合步骤中，插层氧化与混合工段可省去插层氧化只保留混合工段， 即釆用50目 100目的可膨胀石墨为原料与无机纤维增强材料混合均匀。4、 如权利要求l所述的一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在 于，所述的无机纤维增强材料可以是硅酸钙镁纤维、氧化镁、氧化铝、碳和石墨纤维以及 天然形成的矿物纤维中的一种或者其中几种混合材料；所述纤维颗粒的长度为0.15 mm 0.5 mm，粒径的宽度2pm 4^im，且无机纤维材料不与石墨参与反应，并且在IOOO 。C下稳定。5、 如权利要求l所述的一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在 于，所述的膨胀是将混合均匀后的可膨胀石墨与无机纤维，在天然气气流中于800 °C~1000 'C下的膨胀室中膨胀；所述的制坯是经机械压合成O.l mm 3.0 mm厚的石墨坯材，石墨蠕 虫层中的增强材料不容易外露。6、 如权利要求l所述的一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在 于，所述的浸渍液为乙酸、丙酸、磷酸及硼酸的聚醋酸乙烯酯、酚醛树脂、环氧树脂溶液 的任何一种，溶液的浓度为O.l mol/1 ~3.0 mo1/1，其中溶剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增加石墨板强度与提高石墨板柔性的工艺方法，其特征在于，所述的工艺包括以下步骤和条件：　（１）插层与混合，首先采用强氧化性溶液对鳞片石墨进行插层、氧化制得可膨胀石墨，再将制得的可膨胀石墨与无机纤维增强材料混合均匀；　（２）膨胀 与制坯，将与无机纤维增强材料混合均匀的可膨胀石墨颗粒于膨胀室进行膨胀得到膨胀石墨，再对膨胀石墨蠕虫经机械压制成片状坯材；　（３）浸渍与烘干，将片状坯材置于低黏度浸渍液中浸渍，再将浸渍过的坯材经过带有加热、鼓风设备的烘干室进行烘干；　 　（４）覆石墨蠕虫层、机械碾压制板，在浸渍、烘干后石墨坯材表面复加一层膨胀石墨蠕虫，再经机械碾压制成板材。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：耿世达，
申请(专利权)人：晟茂青岛能源替代产品研发有限公司，
类型：发明
国别省市：95