膨胀石墨的化学氧化法制备的研究进展
可膨胀石墨 成分
可膨胀石墨成分可膨胀石墨是一种特殊的石墨，具有独特的物理和化学性质。
它在高温下经过氧化和膨胀处理后，形成了膨胀的结构。
本文将介绍可膨胀石墨的成分、制备方法、应用领域以及未来的发展方向。
一、可膨胀石墨的成分可膨胀石墨主要由石墨和氧化剂组成。
石墨是一种由碳原子构成的晶体，具有层状结构。
氧化剂则是通过在高温下将石墨暴露在氧气或其他氧化性气体中进行氧化处理得到的。
氧化剂的种类可以是氧气、二氧化氯、二氧化硫等。
二、可膨胀石墨的制备方法可膨胀石墨的制备方法主要分为两步：氧化和膨胀。
首先，将石墨暴露在氧化剂中，在高温下进行氧化反应，使石墨表面形成氧化层。
然后，通过加热处理，氧化层中的气体被释放出来，从而形成膨胀的结构。
三、可膨胀石墨的应用领域可膨胀石墨由于其独特的物理和化学性质，在许多领域具有广泛的应用。
首先，可膨胀石墨可以作为填料在高温密封材料中使用，具有优异的耐高温性能和密封性能。
其次，可膨胀石墨可以制备成膨胀石墨板，用于隔热、吸声和阻燃等领域。
此外，可膨胀石墨还可以用于制备膨胀石墨烯，具有很高的导热性能和机械强度，可应用于电子器件、储能材料等方面。
四、可膨胀石墨的未来发展方向随着科学技术的不断进步，可膨胀石墨在未来有着广阔的发展前景。
一方面，研究人员可以进一步改进制备方法，提高可膨胀石墨的膨胀性能和稳定性。
另一方面，可以探索可膨胀石墨在新能源领域的应用，如太阳能电池、燃料电池等。
此外，可膨胀石墨还可以与其他材料进行复合，形成新的复合材料，用于更广泛的领域。
可膨胀石墨是一种特殊的石墨，具有独特的物理和化学性质。
它的制备方法简单，应用领域广泛，未来还有很大的发展潜力。
我们相信，在科学家们的不懈努力下，可膨胀石墨将在各个领域展现出更加优异的性能，并为人类的生活带来更多的便利和创新。
低能耗型可膨胀石墨的制备研究
能， 被 广泛 应用 于 防火阻燃 、 电极 材料 、 医用 敷料 、 石 油化工 、 环 境保 护 、 吸 油材 料 、 军 用 发烟 剂 及 防静 电 涂 料 等领 域 ］ 。采 用 化 学 氧 化 法 和 电化 学 法 可 制 备各 种不 同标 准 的可 膨 胀 石 墨 ， 膨胀容积 为 １ ０ ０～
第ｌ 期 ２ ０ １ ３年 ２月
矿 产 综 合 利 用
Ｍｕ ｌ ｉ ｔ ｐ ｕ ｒ ｐ ｏ ｓ ｅ Ｕｔ ｉ ｌ ｉ ｚ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｒｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ
ＮＯ． １ Ｆｅ ｂ． ２ Ｏ１ ３
低 能 耗 型 可 膨 胀 石 墨 的制 备 研 究
积 的 因素进 行 了探讨 。
１ 试验部分
．
合均匀 ， 搅拌并加入天然鳞片石墨 ， 常温下反应一定 时间。反应结束后 ， 水洗至 中性 ， 抽滤， 干燥 即得低 温可膨胀石墨。取可膨胀石墨置人 ４ ０ ０ ｏ ｃ的马弗炉 中膨胀 ， 取出后读取体积。工艺流程见图 １ 。
１ ． １ 试 验原 料 与仪器
周 丹凤 ， 田金 星
（ 武汉理 工大 学资 源与 环境 工程 学院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０ ）
摘要 ： 以Ｈ Ｃ Ｉ Ｏ ／ Ｃ Ｈ ， Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ ／ Ｋ Ｍｎ Ｏ 为氧化插层体系制备低温可膨胀石墨 ， 从Ｈ Ｃ Ｉ Ｏ 用量、 Ｃ Ｈ ， Ｃ Ｏ Ｏ Ｈ用量 、
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ６ ５ ３ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ １ ４
中图分类号 ： Ｔ １ ６ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０ － ６ ５ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ５ ４ — ０ ４
膨胀石墨的制备方法及应用研究进展
膨胀石墨的制备方法及应用研究进展石墨通常产于变质岩中，是煤或碳质岩石( 或沉积物) 受到区域变质作用或岩浆侵入作用形成的碳质元素结晶矿物，化学性质不活泼。
根据结晶形态不同，天然石墨分为三类，即块状石墨、鳞片石墨和隐晶质石墨。
其中鳞片石墨的性能最优越，工业价值最大。
鳞片石墨为天然显晶质石墨，其形似鱼磷状，属六方晶系，呈层状结构，具有良好的耐高温、导电、导热、润滑、可塑及耐酸碱等性能。
膨胀石墨(EG)是由优质天然鳞片石墨经强酸和强氧化剂插层处理、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。
膨胀石墨同时也沿袭了天然鳞片石墨的性能，具有极强的电导率、耐高温、抗腐蚀、抗辐射特性。
与天然鳞片石墨相比，膨胀石墨的结构松散、多孔且弯曲、密度更低、体积和表面积更大、表面能更高，具有极强的抗震性、抗扭曲性、耐压性、吸附性。
膨胀石墨热导率高，可作为导热材料和导电材料。
膨胀石墨耐高温、耐高压、耐腐蚀，可用来制作高级密封材料。
膨胀石墨极易吸附油类、有机分子及疏水性物质，可作为性能优越的吸附材料。
目前，膨胀石墨被广泛应用于化工、建材、环境保护等20多个领域，需求量巨大，是材料领域的研究热点。
鉴于膨胀石墨的独特结构、优越性能以及广泛应用，本文从制备方法及应用领域详细综述了膨胀石墨的研究进展，并对膨胀石墨的制备方法、性能优化及应用拓展作了展望，以期为膨胀石墨的科研工作者提供一定参考。
1 膨胀石墨的结构和性质石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构，层平面上的碳原子以强共价键结合，层与层间以范德华力结合，层间距较大，因此层间结合力较弱。
在适当的条件下，酸、碱金属、盐类等多种化学物质可插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相———石墨插层化合物(GIC)。
这种层间化合物在加热到适当温度时，可瞬间迅速分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质，即膨胀石墨(EG)。
因此，膨胀石墨也称石墨蠕虫，可定义为，天然鳞片状石墨经插层、水洗、干燥、高温膨化得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质。
膨胀石墨材料的研究进展及其应用综述
膨胀石墨材料的研究进展及其应用综述膨胀石墨是一种应用广泛的材料，具有独特的性能和多种应用。
随着科学技术的不断进步，膨胀石墨的研究也在不断取得新的突破和进展。
本文将就膨胀石墨材料的研究进展和应用进行综述，以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
一、膨胀石墨的基本性质膨胀石墨是一种蜂窝状结构的碳材料，具有低密度、高表面积和优良的导电性能。
其主要特点包括：①低密度：膨胀石墨的密度通常在0.03-0.15 g/cm3之间，是普通石墨的十分之一至百分之一；②高表面积：由于其蜂窝状结构，膨胀石墨的比表面积非常大，为普通石墨的数倍至数十倍；③导电性：膨胀石墨具有优良的导电性能，可以用作电磁屏蔽材料和导电填料。
二、膨胀石墨的制备方法膨胀石墨的制备方法主要包括化学氧化-脱氧化法、高温气相法和机械热处理法。
化学氧化-脱氧化法是目前应用最为广泛的一种制备方法，其步骤主要包括：①将晶态石墨氧化为氧化石墨（GO）；②采用热处理或化学还原将氧化石墨还原为膨胀石墨。
高温气相法则是通过高温氧化对蜂窝状石墨进行气相脱氧化制备膨胀石墨，其制备过程繁琐，但可以得到高纯度的膨胀石墨。
机械热处理法是通过机械剪切破坏晶态石墨层间键合，使其在高温下膨胀形成膨胀石墨。
三、膨胀石墨的研究进展1. 结构调控近年来，研究者对膨胀石墨的结构进行了一系列调控，以改善其性能和拓展其应用。
通过改变氧化石墨的氧含量和还原条件可以实现对膨胀石墨孔径和孔隙结构的调控；还可以通过改变石墨氧化-还原过程中的温度和时间参数来调控膨胀石墨的晶格结构和层间距离。
2. 合成方法研究除了传统的化学氧化-脱氧化法和高温气相法，研究者还提出了一些新的合成方法，如电化学氧化还原法、熔盐电解法和微波辐射法等。
这些新的合成方法不仅可以提高膨胀石墨的制备效率，还可以得到更具有特色的膨胀石墨材料。
3. 功能化改性为了拓展膨胀石墨的应用领域，研究者对其进行了功能化改性。
通过表面修饰、负载功能材料或进行化学修饰，可以赋予膨胀石墨新的性能和功能，如改善其分散性、增强其力学性能、提高其吸附性能等。
膨胀石墨综述
HUNAN UNIVERSITY膨胀石墨制备膨胀石墨制备学生姓名：张成智学生学号：B1513Z0359学院名称：材料科学与工程学院指导老师：陈刚二〇一五年十一月膨胀石墨制备工艺综述摘要：随着近代生产向高速度、高参数发展，尤其是原子能、导电、地热、宇航等新技术的兴起，对材料的要求也越来越高。
例如，旋转发动机顶点部分的滑动密封、石油、化工、冶金、地热工业中的高温密封、核工业上的耐辐射密封等，都需要一种既耐高温、耐腐蚀、耐辐射、又有柔软性、回弹性和长寿命抗氧化的高性能密封材料。
近年来实践证明，膨胀石墨和以它为基体的复合材料能够很好地满足诸方面的要求。
本文通过查阅文献总结了膨胀石墨的制备方法、工艺、应用，以及发展趋势。
关键词：膨胀石墨；机理；复合材料；应用膨胀石墨，研究碳材料的同仁肯定不陌生，但是如何定义“膨胀”二字呢能膨胀到多少倍的石墨才叫膨胀石墨呢可膨胀石墨与膨胀石墨又没有一个明确的定义和区分；可膨胀石墨与石墨层间化合物是不是一种物质可膨胀石墨是指已经插层了层间化合物还是可以膨胀的石墨的一个统称还有鳞片石墨的尺寸在一个什么范围内，石墨才具有膨胀性，为什么这些都需要给一个明确的定义才行。
天然石墨是层状结构如图1(a)所示，石墨是共价键结合的正六边形片状结构单元，层间依靠离域π键和范德华力连接并可相对滑动。
天然石墨层间的范德华力非常微弱，所以可以用物理或化学的方法将其它异类粒子如原子、分子、离子甚至原子团插入到晶体石墨层间，有些可与层内电子发生局部化学反应[1]，形成层间化合物[（Graphite Intercalation Compound）简称GIC，图1(b)]。
天然石墨可与硝酸、硫酸、高锰酸钾、双氧水、臭氧等强氧化剂混合形成可膨胀石墨，当可膨胀石墨通过马弗炉或微波加热时，石墨碳层沿C轴方向发生大幅膨胀，形成结构疏松、低密度的蠕虫石墨、内部具有大量独特的网状微孔结构，也即膨胀石墨或石墨蠕虫(Worm-1ike Graphite)[（ Expanded Graphite）简称EG，图1(c)][2]。
膨胀石墨的制备工艺与应用
ｍａ ｅ ｉｌ ｙ ｔ ｅ ｉｅ ｙ ｃ ｅ ｃ ｌ ｘ ｄ ｔ ｎ，ｅｅ ｔｏ ｈ ｍ ｉｔ ｙ ｔ ｒ ｓ ｓ ｎ ｈ ｓｚ ｄ ｂ ｈ ｍｉａ ｉ ａ ｉ ａ ｏ ｏ ｌ ｃ ｒ ｃ ｅ ｓ ｒ ，ｍｉ ｒ ｗａ ｅ ｅ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｕ ｏ ａ ｉ — ｃ ｏ ｖ ，ｄ ｔ ｎ ｔ ｒ ｇ ｓ ｏ ｓ ｖ ｌ ｔ ｉ ｏ ｌ ｚ ｔｏ ｔ ｏ ｒ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｍ ｏ ｔ ．Ｔｈ ｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｔ ａ ｉ ｎ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ ｆ ｒ ｇ ｏ ｎ ｆｅ ｐ ｎ ｅ ａ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｗｅ ｅ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ｓ ｌ ｙ ｅ ｉ ｅ ｔｇ ｔ ｃ ｕ ｌ ｙ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔｏ ｏ ｅ ｒ ｕ ｄ ｏ ｘ ａ ｄ ｄ ｎ ｏ ｔ ｃ ｇ ａ ｈ ｔ ｔ ｒａ ｓ ｗｅ ｅ ｓ ｍｍ ａ ｉｅ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ ｉ ｈ ｉ ａ ｐ ｉｄ ｆ ｌ ｓｏ ｉｐ ｏ ｆ ｌｍ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ— ｒ ｐ ｉｅ ｍａ ｅ ｉ ｌ ｒ ｕ ｒｚ ｄ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｌ ｉ ｄ ｆａｒ ｒ ｏ ，ｆ ｅ ｅ ａ ｅ ａ ｄ ｎ ，ｌ ｂ ｉ
第３ ７卷第 ３期
２１ ０ ０年 ９月
黑
龙
江
水
专
学 报
Ｖ ｏ ． ７， ． １ ３ ＮＯ ３
Ｓｅ ．， ０１ ｐ ２ ０
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｅｌｎ ｊ ｎ ｄ ａ ｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｒａ ｉ ｇ ｇＨｙ ｒｕｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏ ｏ ｉ ａ ｃ ｎ
无硫抗氧化性可膨胀石墨的制备研究
青岛大学硕士学位论文无硫抗氧化性可膨胀石墨的制备研究姓名：宫象亮申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：牟春博20080610 摘要早期制备的膨胀石墨产品中残留的硫会腐蚀金属，并且在温度较高，有氧化剂存在的条件下极易被氧化，使密封效果下降，因此无硫抗氧化性可膨胀石墨的研究备受关注。
本文采用分步反应法，在硝酸酸性条件下，分别用双氧水和高锰酸钾作为氧化剂，磷酸做辅助插层剂，用不同浸渍剂进行多次浸渍插层制备无硫抗氧化性可膨胀石墨，并对膨胀石墨的性质进行一系列的研究。
本文探讨了硝酸用量、氧化剂种类和用量、反应温度和时间、磷酸用量、插层温度和时间、干燥温度和时间及膨胀温度和时间等对可膨胀石墨膨胀体积的影响规律，采用正交试验方法分析并确定分别用双氧水和高锰酸钾作为氧化剂制备无硫可膨胀石墨的最佳工艺条件（最大膨胀体积）是：石墨（ｇ）：ＨＮ０。
（ｍ１）：Ｈ。
０２（ｍ１）：Ｈ。
Ｐ０４（ｍ１）＝５：１２：０．５：７，反应时间是６０ｍｉｎ，反应温度为２５℃；石墨（ｇ）：ＨＮ０。
（ｍ１）：ＫＭｎ０。
（ｇ）：Ｈ。
Ｐ０。
（ｍ１）＝５：１２：０．６：７，反应时间是８０ｍｉｎ，反应温度为３５℃。
在此条件下制备的无硫可膨胀石墨的膨胀体积分别可达２７０ｍＬ·ｇ～、２８０ｍＬ·ｇ～。
在前面实验确定的最大膨胀体积工艺条件的基础上，用不同浸渍剂进行多次浸渍插层制备无硫抗氧化性可膨胀石墨。
用Ｎａｉｌ２Ｐ０４、Ｈ３８０３和Ｈ３Ｐ０４混合溶液进行浸渍插层制备的无硫抗氧化性可膨胀石墨的膨胀体积及抗氧化性都有了明显提高。
实验发现，Ｈ２０２做氧化剂制备的膨胀石墨的抗氧化性明显强于用ＫＪｖＬｎ０４做氧化剂制备的膨胀石墨的抗氧化性。
对可膨胀石墨的水分、挥发分、灰分等进行了测试。
制备的可膨胀石墨产品不含硫、灰分低，产品品质高。
关键词：无硫抗氧化性可膨胀石墨；分步反应法；硝酸；．氧化剂；正交试验法ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｅａｒｌｙｅｘｐａｎｄｅｄｇｒａｐｈｉｔｅｃｏｎｔａｉｎｓｓｕｌｆｕｒｗｈｉｃｈＣａｎｅｒｏｄｅｔｈｅｍｅｔａｌｗｈｅｎｕｓｅｄａｓｓｅａｌｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｍｐｌｅｏｘｉｄａｎｔ．ｔｈｅｅｘｐａｎｄｅｄｇｒａｐｈｉｔｅＣａｎｅａｓｉｌｙｂｅｏｘｉｄｉｚｅｄｔｈａｔｃａｕｓｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｅａｌｔｏｄｒｏｐ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ．ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｓｕｌｆｕｒ－ｆｒｅｅ＆ａｎｔｉ．ｏｘｉｄａｔｉｏｎｅｘｐａｎｄａｂｌｅｇｒａｐｈｉｔｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｐａｉｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｂｙａｄｏｐｔｉｎｇｔｈｅｓｔｅｐｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｓｕｌｆｕｒ－ｆｒｅｅ＆ａｎｔｉ—ｏｘｉｄａｔｉｏｎｅｘｐａｎｄａｂｌｅｇｒａｐｈｉｔｅＷａｓｐｒｅｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｎｐｅｒｏｘｉｄｅａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｐｅｒｍａｎｇａｎａｔｅａｓｔｈｅｏｘｉｄａｎｔｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｎｉｔｒｉｃａｃｉｄａｎｄｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄａｓｔｈｅｒｅａｇｅｎｔａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｓｔｈｅｉｍｐｒｅｇｎａｎｔａｎｄａｓｅｒｉｅｓｏｆｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓ；ｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．ｓｕｃｈａｓｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｎｉｔｒｉｃａｃｉｄ，ｔｈｅｋｉｎｄｏｆｏｘｉｄａｎｔｓａｎｄｑｕａｎｔｉｔｙ，ｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃａｃｉｄ，ｔｈｅｉｎｓｅｒｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅ，ｔｈｅｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｘｐａｎｄｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅ．Ｔｈｅｂｅｓｔｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：Ｇｒａｐｈｉｔｅ（ｇ）：ＨＮ０３（ｍ１）：Ｈ２０２（ｍ１）：Ｈ３Ｐ０４（ｍ１）＝５：１２：０．５：７，ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓ６０ｍｉｎ。
可膨胀石墨的制备及谱学特性研究
试手段 对材 料的微 观 结构 、 貌 、 学特 性及 热稳 定 性 形 谱 进 行表 征分 析 。实验 结果 表 明 ， 当硫 酸 与磷 酸 体 积 比 为 ２：１时 ， Ｇ 氧 化一 层 效 果 最好 ， ４ ０Ｃ时膨 胀 Ｅ 插 在 ０ 体积达 １２ ／ 。 同时 Ｅ 片层 中含 有 Ｐ、 、 ０ ｍｌｇ Ｇ Ｓ Ｍｎ等 元 素 ， 明可 能 插 入 了磷 酸 、 酸 以及 Ｍｎ的 磷 酸 二 氢 表 硫
Ｘ Ｄ、 ａ ｎ Ｓ Ｍ 、 ＤＳ Ｆ Ｒ 以 及 ＴＧ Ｄ Ｒ Ｒ ｍａ 、 Ｅ Ｅ 、ＴＩ ＴＡ 等 测
及 Ｔ — ＴＡ 等测 试 手段 对 材料 进 行 表 征 分 析 。至今 ＧＤ 未有 以硫酸 与高 锰 酸 钾 为氧 化 剂 ， 酸 为辅 助 插层 剂 磷
制备可 膨胀 石墨 的报 道 ， 对 可膨 胀 石 墨 的光 谱 学 特 且 性研究 的也 不完 善 。
ＡＲ， 量≥８ ， 京 化学 试 剂 有 限 公 司 ； 锰 酸钾 ： 含 ５ 南 高 ＫＭｎ ， Ｏ：ＡＲ， 含量 ≥ ９ ． ， 海 凌 峰 化 学 试剂 有 限 ９５ 上
公 司。 ２ ２ 制 备 步 骤 ．
准 确量取 不 同体积 比（ ４ １： 、 １： 、 ２ １：１ ２： 、 、 ｌ ３：
（４ ｆ 、 酸 及 重 铬 酸 钾 为 原 材 料 制 备 的 Ｅ 在 １０ ｍ） 硫 Ｇ
１ ４： ） 、 １ 的硫 酸 与 磷 酸 （ 酸 与磷 酸 的总 体 积 为 ３ ｍｌ 硫 ０
保 持不 变 ） 先后倒 入 已装有 ５ ， ｇ石 墨 的三 口烧瓶 中 ， 搅
１ 引 言
可膨 胀石 墨（ Ｇ） Ｅ 具备适 宜 的初 始膨 胀 温度 ， 能 并 在 ５０ ０。 Ｃ前达 到 最 大 膨 胀 体 积 ， 胀 倍 数 高 达 数 十 倍 膨 到 数 百倍 ， 且膨胀 后 的石墨 层具有 较低 的导 热 系数 ， 因 而 作为典 型 的物理膨 胀阻燃 剂 ， 研 究 和应 用 已成 为 其 阻燃领域 研究 的热点 之一 。关 于它 的制 备 方法 主
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中国非金 属矿工 业导刊
总第 ９ 期 ４
宫象 亮等 用ＨＮＯ３ Ｍｎ 氧化 剂 ，Ｈ Ｐ 和Ｋ Ｏ做 Ｏ
梅辰等 采用化学 氧化法 ，以Ｈ １ Ｃ ０ 为浸泡剂 ， 在强氧化剂ＫＭｎ Ｏ 的作用下 ，对 细粒（０ ～１ ０ １０ ４ 目细
磷酸浸渍、脱磷酸 、水洗 至 中性 、低温干燥 、ｌ ５ ℃ ０ ０
高温膨化 、压缩空气换气等工艺 ，使制得 的柔性石墨
万为敏等“以高锰酸钾为氧化剂 ，以硝酸 和磷酸 为 插入剂 ，以天然鳞 片石 墨为基质 制备 了无 硫可膨
胀石 墨 。在试验 条件为石 墨（） 混 酸（ ） 高锰酸 ｇ： ｍＬ ： 钾 （ ） ． １ ０． 、反 应 温度 ４ ℃ 、反应 时 间 ｇ ＝１ ０： ０： ２ ５
鳞 片石墨制备高倍率膨胀石墨显得尤为重要 。这样可
以大大 降低膨胀石墨实际生产 中的成本 ，使得其应用 更为广泛 。
２ 插层 剂 的选择
田金星等 以硝酸 、磷酸为浸泡剂 ，在强氧化剂
的作用 下 ，对无硫膨胀石墨的制备进行 了研究 。研究 表明 ：采用化学氧化法 ，用 ＨＮＯ 代替硫酸 制备膨 胀
的存在 会加速 金属腐蚀 ，尤其在用于核能工业 的密封
时 ，从安 全方 面考虑 ，要 求硫 含量 小于４ ０ ／ 。 ５ ｍｇ ｇ
所 以，探讨 低硫膨 胀石墨的制备 很有必要 。
伍文斌等 以特殊的硝酸磷酸混合 液为浸泡液 ， 得到的膨胀石墨含硫量低（４ ／ ） １ ｍｇ ｇ ，而且反应过程 １ 中不使用其他 的氧化 剂 ，所 以产 品中不含有害的金属
元素 。
李冀辉等 采用乙酸酐为插入剂 ，Ｈ２： Ｏ 和Ｋ ｒ ， Ｃ２ Ｏ 为氧化剂制备 低硫可膨胀石 墨。制备 出的可膨胀石墨 膨胀后体 积达￣２ ０ ／ ，含硫量 ０ １％。 ８ ｍＬ ｇ ． １ 高 山等 针对 传统方法制得 的膨 胀石墨 的硫含量
高 的问题 ，采用高锰酸钾 和浓硫酸做复合氧化剂 ，三 氯化铁作插入 剂 ，制得的可膨胀石墨采用脱 除硫酸 、
１ ０ｍｇ ｇ ０ ／ 以上 。这种膨胀石墨在做密封材料时 ，硫 ０
产过程易于控 制 。 宋克敏等 以高锰酸钾为氧化剂 ，以浓硝酸和丙 酸组成 的混合液为插入剂 ，以天然鳞 片石 墨为基质制 备了无硫可膨 胀石墨 。采用元素分析仪 和质谱仪对无 硫可膨胀石墨 的组成进行 了分析 。分析表 明 ：在 ９ ％ ５ 硝酸存在的条件 下，丙酸分子可插入石 墨层 间 ，这为 深入研究有机 物和鳞 片石墨进行的插入反应提供 了有 价值的信息。用本方法制备 的可膨胀石墨其膨 胀容积 为３ ０ ／ ，由于 丙酸分子 插入石 墨层 间降低 了可 ２ ｍＬ ｇ 膨胀石墨 中的硝酸含量 ，故这种可膨胀石墨在 高温膨 胀时放 出的有毒气体Ｎ ，对 环境污染小 ，且产 品 Ｏ少 不含硫酸 ，不易吸湿 ，对空气较稳定 ，因而用这种 可 膨 胀石 墨制成 的柔性石墨不易 腐蚀金属 面。
酸为原料 ， 重铬酸钾为氧化剂制备 无硫可膨胀石墨 ， 其 试 验研 究表 明 最佳 反 应条 件 为 石 墨 （ ）： 酸 ｇ 硝
（ ） 重铬酸钾 （） ｍＬ ： ｇ ＝１： ． ０ １ 、室温条 件下反 ２ ０： ．４ 应４ ｒｉ ５ ｎ、洗 涤ｐ ａ Ｈ值 为 ５ 、５ ℃ 以下烘 １ ５ ～７ ０ ．～
８ ｍｉ 的情 况下 所得 到 的无硫 可膨 胀石 墨经 水洗 至 ０ ｎ ｐ Ｈ值为５ ，烘干后在９ ０ ０ ℃的高温下膨胀 ， ～７ ０ ～１ ０ ｏ
的硫 含量 低于５ ０ ／ 。用扫描 电子显微 镜可 观察 ０ ｍｇ ｇ
到柔性石 墨 的层 间距离明显增大 。
魏 兴海等 以鳞片石 墨、硝 酸 、乙酸酐 、高 锰酸 钾 为原料 ，采用化 学法 经氧化 酸化插 层 、水洗 、干
即得无硫膨胀石墨 。与 已有 方法相 比，用此法制备的 膨胀石墨不含硫 ，膨胀倍率高 ，膨胀 充分 。
王太津等 以三峡地 区产天然鳞片石墨和发烟硝
燥 、高温膨胀过程制备膨胀石墨 ，利用正交试验方法
确定最佳工艺条件 ，并对相关影响因素及插层机理作 了初步探讨 。试验表明 ：相关影响因素的大小依次为 高锰酸钾 、硝酸 、乙酸酐 、反应时间 ，其中高锰酸钾 的影响程度远大于其他三个 因素。利用鳞 片石墨 、硝
石 墨 ，产Βιβλιοθήκη 品不含硫 ，对金属的腐 蚀性小 ；制得 的膨胀
膨 胀石墨一般是用浓硫酸化学 氧化法 或电化学法 制备 而得 。由于制备过程 中引入了硫酸根 离子 ，故得
到的膨 胀石 墨不可 避免地 会含 有大 量 的硫 ，一 般在
石墨在 高温下使用时 ，抗氧化性 好 ，使用 寿命 长；用
ＨＰ Ｏ 取代ＰＯ ，反应 比较温和 ，对环境污染 小 ，生
做辅助 插层剂 ，磷酸 盐做 浸渍插层剂 制备 了无Ｓ 高抗 氧化性可膨胀石墨 ，用正交实验法分析 并确定 了制备 的 最 佳 工 艺 ，得 到 的 可 膨 胀 石 墨 膨 胀 倍 数 达 到
３ ０ ／ ，不含Ｓ，且 高温抗 氧化 性 能得 到明显提 ２ ｍＬ ｇ 高。 金为群等 用磷酸 、硝酸在高锰酸钾作用下 ，与
鳞 片石 墨 ） 可膨 胀石 墨 的制备 进 行 了研 究 。结 果表
明：在石墨（） ＫＭｎ ４ ） ＨＣ０ （ ） ０ ２： 、 ｇ： Ｏ （ ： １４ ｇ ｍＬ＝ｌ： ． ６ 反应温度 为３ ℃、反应时 间为９ ｍｉ 时 ，制得 的膨胀 ５ ０ ｎ
石 墨其膨胀容 积高达 ５ ０ ／ 。 ５ ｍＬ ｇ
由于大鳞片石墨资源短 缺 ，而细鳞片石墨的资源 比较丰富且价格低廉 ，因而研究用 细鳞片石墨取代大
鳞片石墨反应制得可膨胀石墨。最佳工艺条件为石墨 （ ） 硝酸 （ ）： 酸（ ）： ｇ ： ｍＬ 磷 ｍＬ 高锰 酸钾 （ ） ｇ ＝１： ２：
０ ２： ．４ ． ０ ０ ，该产 品不含硫 ，抗 氧化性好 。