專利名稱：一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柔性石墨材料領(lǐng)域，特別是一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法。
背景技術(shù)：
柔性石墨，又稱膨脹石墨，是一種新型碳素材料。由于柔性石墨具有極強的耐壓性、可塑性和自潤滑性，且無毒無害，在密封領(lǐng)域得到高度重視，柔性石墨密封產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用到發(fā)動機、機械、汽車、紡織、化工等各種行業(yè)，在密封領(lǐng)域占有非常重要的地位。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，高溫領(lǐng)域的密封材料也需要不斷發(fā)展進步。在普通的高溫環(huán)境中，比如200°C左右，由于柔性石墨材料的機械強度差，影響了其應(yīng)用，而在溫度更高的環(huán)境中，柔性石墨材料將會氧化失重，失去壓縮回彈性和應(yīng)力松弛率的密封特性。因此，柔 性石墨材料若要得到長足發(fā)展，應(yīng)朝著高溫穩(wěn)定、高強度的方向發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，通過在柔性石墨材料中添加磷劑和硼劑，改善材料的抗氧化性，增強柔性石墨的耐高溫性和強度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，以可膨脹石墨為原料，向可膨脹石墨中加入添加劑溶液進行浸泡，然后過濾，用濾液反復(fù)沖洗物料，控制物料的含濕量為濕物料重量的18-40%，干燥物料，得到改性的可膨脹石墨，將改性的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓成型，得耐高溫高強柔性石墨材料，該柔性石墨材料具有較低的燒失量和較高的抗拉強度。所述的添加劑為磷酸、磷酸鹽、硼酸和磷酸酯與水的混合溶液，溶液中磷酸、磷酸鹽、硼酸和磷酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1_5%，1-30%,O. 5-1. 5%，2-10%。所述的磷酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。所述的磷酸酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。所述磷酸鹽為磷酸二氫鈣、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鋁、磷酸二氫鉀中的任一種。所述磷酸酯為磷酸三乙脂、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯中的任一種。所述浸泡時間為5-30min。步驟3)中用濾液沖洗時至少沖洗兩遍。所述可膨脹石墨為新制出的濕料或者經(jīng)過干燥的物料。本發(fā)明提供的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，是將其原料可膨脹石墨進行改性，在可膨脹石墨中添加含磷和硼的添加劑，提高材料的抗氧化性和材料的機械強度。通過浸潰的方法在可膨脹石墨中加入添加劑是，即將可膨脹石墨分散在添加劑的溶液中，過濾溶液得到有一定殘留添加劑的可膨脹石墨，可膨脹石墨中添加劑的殘留量取決于過濾脫液程度和添加劑溶液的濃度。
本發(fā)明具有的有益效果是
I、本發(fā)明的關(guān)鍵在于解決了添加劑的組成及添加的工藝方法。傳統(tǒng)生產(chǎn)中，添加劑是在制備可膨脹石墨時添加，添加環(huán)境惡劣，對產(chǎn)物的穩(wěn)定性有影響，而且，在可膨脹石墨生產(chǎn)過程需要長時間的洗滌，將造成水量增加，添加劑的殘留量不可控，因此產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。本發(fā)明是在可膨脹石墨制成且經(jīng)洗滌后添加，利用表面活性劑磷酸酯的作用，使添加劑穩(wěn)定分散在石墨表面，添加后利用控制可膨脹石墨的含濕量和添加劑浸泡液的濃度控制添加劑在石墨中的含量，從而有效控制了添加劑用量，添加劑中磷酸酯的加入，可有效包覆可膨脹石墨顆粒，從而在高溫時增強石墨膨脹時的爆破作用，提高了可膨脹石墨的膨脹倍率，并因為磷酸酯的表面作用，可使添加的磷劑和硼劑在高溫時能在膨脹石墨中有效殘留，發(fā)揮耐溫性能。2、磷酸和磷酸鹽配伍，提高了磷酸鹽在水中的溶解特性，從而使磷酸鹽有效分散，磷酸鹽可有效殘留在可膨脹石墨和柔性石墨材料中，改善材料的高溫抗氧化性。3、硼酸可有效殘留在可膨脹石墨和柔性石墨材料中，與磷劑協(xié)同作用，提高材料 的抗氧化性并提高強度。4、用添加劑浸泡可膨脹石墨時，可直接選用新制的濕料，省掉原有的干燥步驟，節(jié)約工序，降低成本。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。可膨脹石墨的制備在反應(yīng)釜中加入80目固定碳含量為95%的天然鱗片石墨1000kg,加硝酸銨顆粒150kg，攪拌混合均勻，再加入98%濃硫酸2000kg，攪拌反應(yīng)10分鐘，再加入98%濃硫酸500kg，攪拌反應(yīng)45分鐘。將反應(yīng)好的石墨自流到吊袋離心脫水機脫酸20分鐘，取出脫酸的石墨加到灌有5m3左右的水中攪拌浸泡，浸泡時間約5-10分鐘，然后通過離心脫水機脫水，得到可膨脹石墨。上述提供的可膨脹石墨的制備方法僅為了更清楚直觀的說明本發(fā)明。實施例I :
一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，具體包括以下步驟
1)添加劑的配制取12g磷酸、8g磷酸二氫鋁、2g硼酸和20g磷酸三乙脂，加水400g配成添加劑溶液；
2)取上述可膨脹石墨400g加入步驟I)配制的溶液中，浸泡30min；
3)將浸泡后的物料進行過濾，用得到的濾液沖洗可膨脹石墨，重復(fù)兩次，抽濾使可膨脹石墨中的液體含量為總重量的20%，然后將可膨脹石墨烘干，得改性的可膨脹石墨；
4)將改性的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓成型，得耐高溫高強柔性石墨材料。實施例2
一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，具體包括以下步驟
1)添加劑的配制取磷酸、磷酸二氫鈣、硼酸和磷酸三丁酯，加水配成添加劑溶液，溶液中磷酸、磷酸二氫鈣、硼酸和磷酸三丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為5%，30%，1.5%，10%。；
2)向IOOg可膨脹石墨中加入上述添加劑溶液，浸沒可膨脹石墨20min，
3)將浸泡后的物料進行過濾，用得到的濾液沖洗可膨脹石墨，重復(fù)2次，抽濾使可膨脹石墨中的液體含量為總重量的25%，然后將可膨脹石墨烘干，得改性的可膨脹石墨；
4)將改性的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓成型，得耐高溫高強柔性石墨材料。實施例3
1)添加劑的配制取磷酸、磷酸二氫鈉、硼酸和磷酸三辛酯，加水配成添加劑溶液，溶液中磷酸、磷酸二氫鈉、硼酸和磷酸三辛酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為3%，2%，1%，5%。；
2)向IOOg可膨脹石墨中加入上述添加劑溶液，浸沒可膨脹石墨30min，
3)將浸泡后的物料進行過濾，用得到的濾液沖洗可膨脹 石墨，重復(fù)3次，抽濾使可膨脹石墨中的液體含量為總重量的40%，然后將可膨脹石墨烘干，得改性的可膨脹石墨；
4)將改性的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓成型，得耐高溫高強柔性石墨材料。對比例將本發(fā)明所用的可膨脹石墨干燥，干燥后的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓，得柔性石墨材料。將通過上述實施例制得的耐高溫高強柔性石墨材料與對比例中制得的柔性石墨按JBT/9141-7 1999測試熱失重，按JBT/9141-2 1999測試抗拉強度，按GB 10698-89測膨脹容積，所得數(shù)據(jù)見表I。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于以可膨脹石墨為原料，向可膨脹石墨中加入添加劑溶液進行浸泡，然后過濾，用濾液反復(fù)沖洗物料，控制物料的含濕量為濕物料重量的18-40%，干燥物料，得到改性的可膨脹石墨，將改性的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓成型，得耐高溫高強柔性石墨材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述的添加劑為磷酸、磷酸鹽、硼酸和磷酸酯的與水的混合溶液，溶液中磷酸、磷酸鹽、硼酸和磷酸酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1_5%，1-30%,O. 5-1. 5%，2-10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述的磷酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述的磷酸酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述磷酸鹽為磷酸二氫鈣、磷酸二氫鈉、磷酸二氫鋁、磷酸二氫鉀中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述磷酸酯為磷酸三乙脂、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、磷酸三苯酯中的任一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述浸泡時間為5-30min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于步驟3)中用濾液沖洗時至少沖洗兩遍。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，其特征在于所述可膨脹石墨為新制出的濕料或者經(jīng)過干燥的物料。
全文摘要
一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，以可膨脹石墨為原料，向可膨脹石墨中加入添加劑溶液進行浸泡，然后過濾，用濾液反復(fù)沖洗物料，控制物料的重量含濕量在18-40%，干燥物料，得到改性的可膨脹石墨，將改性的可膨脹石墨再進行膨化、碾壓成型，得耐高溫高強柔性石墨材料，該柔性石墨材料具有較低的燒失量和較高的抗拉強度。本發(fā)明提供了一種耐高溫高強柔性石墨材料的制造方法，通過在柔性石墨材料添加磷劑和硼劑的方法，改善材料的抗氧化性和強度；工藝簡單，成本較低，易于推廣。
文檔編號C01B31/04GK102897754SQ20121034028
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者傅云峰, 李建立, 易雪融 申請人:中科恒達石墨股份有限公司