中國(guó)粉體網(wǎng)訊 在深入理解天然石墨的結(jié)構(gòu)、物性的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了一系列基于石墨結(jié)構(gòu)的新材料和新產(chǎn)品，柔性石墨正是其中之一。
柔性石墨的性能特點(diǎn)
柔性石墨(Flexible Graphite，簡(jiǎn)稱FG)通常由天然鱗片石墨制備成的石墨層間化合物經(jīng)高溫膨化而成，與金剛石、碳60、多孔碳、碳納米管、石墨烯等互為同素異形體。柔性石墨不僅保持了天然石墨優(yōu)異的物理化學(xué)特性，同時(shí)又具有其特有的高壓縮變形和回彈能力、低應(yīng)力松弛性能和較好的柔軟性及密封性。
柔性石墨的物理性質(zhì)
柔性石墨的應(yīng)用
由于柔性石墨具有以上的各種特性，它不僅在一般工業(yè)中用于制作導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料，而且在化工、冶金、航空、航天等部門(mén)用于制作耐腐蝕設(shè)備、隔熱材料等。
密封材料
得益于耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)良、、溫度適用范圍廣、抗輻射性優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)、密封比壓小、摩擦系數(shù)低、自潤(rùn)滑性好等系列優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過(guò)深加工的柔性石墨是一種很好的密封材料，被稱為"當(dāng)代密封之王"，被廣泛用作墊片、填料環(huán)、各種閥門(mén)填料等應(yīng)用在石油化工、核電等密封領(lǐng)域。
環(huán)保領(lǐng)域
柔性石墨是種多孔結(jié)構(gòu)的材料，其孔容積占98%左右，具有良好的吸附性能，可被用于治理大氣、水體污染。
醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
柔性石墨吸附性特別強(qiáng)，尤其是在吸附有機(jī)高分子、生物大分子等方面。在醫(yī)療方面它能替代傳統(tǒng)紗布，作為醫(yī)療敷料，有利于創(chuàng)面分泌物的引流并且由于其抗氧化、無(wú)毒、弱致敏性等特性，可以長(zhǎng)期應(yīng)用，綜合成本也比紗布低。
電池、導(dǎo)電材料
將柔性石墨進(jìn)行一系列的加工制成石墨微粉,其具有良好的導(dǎo)電性能，被用作電池材料。
阻燃材料
與傳統(tǒng)阻燃材料相比具有以下特點(diǎn)：在防火時(shí)，產(chǎn)煙量少；無(wú)滴落，不造成二次著火；并且瞬間膨脹力強(qiáng)，阻燃效果好。
綜上，柔性石墨應(yīng)用廣泛，尤其是石油、化工、汽車、核電等領(lǐng)域高溫、極低溫、強(qiáng)輻射等極端工況下的首選密封材料，發(fā)展前景廣闊。但是柔性石墨和其他碳材料一樣都存在著高溫富氧條件下易氧化腐蝕的缺點(diǎn)，而且由于其比表面積大、孔隙率高等特點(diǎn)，其高溫抗氧化性能比一般碳材料更差。這大大限制了柔性石墨的使用范圍和應(yīng)用壽命。因此，解決柔性石墨高溫抗氧化性能差的問(wèn)題就顯得尤為重要。
高溫抗氧化柔性石墨的制備
針對(duì)石墨材料高溫易氧化的問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用溶液浸漬法、基體改性法和表面涂覆抗氧化涂層法。
溶液浸漬法是采用適當(dāng)?shù)慕䴘n劑配制溶液對(duì)石墨制品進(jìn)行浸漬，然后經(jīng)過(guò)熱處理，使?jié)B入到石墨材料內(nèi)部的浸漬劑轉(zhuǎn)變成高溫抗氧化物質(zhì)，填充石墨材料內(nèi)部孔隙并覆蓋石墨表面，從而隔絕氧化性氣體并阻擋氣體從孔隙進(jìn)入到石墨材料內(nèi)部，延緩氧化反應(yīng)的發(fā)生，提高石墨材料的高溫抗氧化性能�；w改性法是一種內(nèi)部改性法，是在石墨基體內(nèi)部添加氧化抑制劑，達(dá)到改善材料的抗氧化性能。高溫抗氧化涂層可以大大提高石墨材料在氧化環(huán)境中的使用溫度。它的基本功能是把基體材料和氧化環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)。
相較而言，浸漬法實(shí)際操作簡(jiǎn)單方便、成本低廉、不易脫落、不易產(chǎn)生微裂紋，且基本保持了石墨材料的性能，得到了廣泛應(yīng)用。常用的浸漬劑主要有硼酸、磷酸、鋁酸及其鹽等無(wú)機(jī)浸漬劑以及有機(jī)硅、合成樹(shù)脂、聚四氟乙烯等有機(jī)浸漬劑，其中無(wú)機(jī)浸漬劑對(duì)于保證產(chǎn)品較高的使用溫度更有效。磷酸作為浸漬劑或復(fù)合插層劑，不但可以降低高溫氧化性，而且由于具有高溫粘結(jié)作用，可以提高產(chǎn)品強(qiáng)度，同時(shí)還具有提高膨脹體積的作用。硼酸類化合物作為浸漬劑或復(fù)合插層劑，在提高產(chǎn)品抗拉能力的同時(shí)，可以使抗氧化能力大幅度提高。
柔性石墨密封材料的抗氧化研究相對(duì)較少。謝蘇江，朱宗亮等采用四硼酸鈉、磷酸和磷酸二氫鉀為主要原料置成柔性石墨抗氧化浸漬劑，通過(guò)整體浸漬和表面浸漬工藝制備出高溫抗氧化柔性石墨密封材料。
高溫抗氧化柔性石墨密封材料的制備工藝
研究表明制備的抗氧化柔性石墨密封材料具有較好的高溫抗氧化能力，其抗氧化能力及機(jī)械力學(xué)性能與浸漬劑濃度及浸漬時(shí)間相關(guān)。研究表明浸漬法制備的抗氧化柔性石墨具有更好的機(jī)械強(qiáng)度，較低的密度，適宜的浸漬劑濃度在30%～40%，浸漬時(shí)間約3h；浸漬法制備的抗氧化柔性石墨壓縮回彈性能較純?nèi)嵝允兴陆担涿芊庑阅軆?yōu)于傳統(tǒng)柔性石墨密封材料，所制備的抗氧化柔性石墨密封性能達(dá)到了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。
小結(jié)
我國(guó)未來(lái)的石化，核電等工業(yè)將繼續(xù)保持著不斷發(fā)展，且由于環(huán)境，能源等要素的限制，對(duì)大型工業(yè)設(shè)備的安全性也會(huì)提出更高的要求。柔性石墨作為密封領(lǐng)域的重要組成部分，會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，柔性石墨的純度對(duì)其密封性能有著重要影響，石墨中硫元素隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)析出造成金屬表面的腐蝕，使密封效果受到減弱，甚至可能造成完全失效，而且對(duì)于核電等工業(yè)，硫等元素也需要嚴(yán)格控制，否則會(huì)對(duì)反應(yīng)介質(zhì)造成污染，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)裝置的失效。所以高溫抗氧化、低硫或無(wú)硫柔性石墨的制備是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
參考資料：
謝蘇江,朱宗亮.高溫抗氧化柔性石墨密封材料的制備和性能研究
朱宗亮,謝蘇江,李紅振.浸漬法提高柔性石墨抗氧化性能的研究
朱宗亮.髙溫抗氧化柔性石墨的制備及性能研究
吳如品.柔性石墨復(fù)合材料的制備研究
蘇暉.柔性石墨導(dǎo)熱性的研究
王樂(lè)勤等.柔性石墨密封墊片的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
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