隨著可膨脹石墨在阻燃方向發(fā)展的日益廣泛,各個(gè)行業(yè)針對(duì)可膨脹石墨的性能也提出了不同的要求,使其在發(fā)展過(guò)程中同時(shí)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
PU 聚氨酯行業(yè) 如前所述,可膨脹石墨是聚氨酯PU 泡沫材料的有效阻燃劑??膳蛎浭赑U 泡沫中不但有阻燃作用,還有抑煙效果,是一種越來(lái)越受到業(yè)界關(guān)注的無(wú)鹵阻燃劑。但是將可膨脹石墨應(yīng)用到PU 泡沫中也存在著困難。
大多數(shù)PU 發(fā)泡設(shè)備適用的反應(yīng)體系均為液態(tài),為了將可膨脹石墨有效地加入,必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)為了在防止加工過(guò)程中,加入的可膨脹石墨對(duì)設(shè)備產(chǎn)生摩擦破壞,可膨脹石墨的灰分也成為了影響其應(yīng)用的重要指標(biāo)。這就要求可膨脹石墨中的灰分必須為軟灰分,使得可膨脹石墨原料的選取條件更加嚴(yán)格。
對(duì)于一些特殊制品,PU 泡沫后續(xù)的熱壓過(guò)程也對(duì)可膨脹石墨提出了更高的要求。如可膨脹石墨的起始膨脹溫度(Start Expansion Temperature, SET)不能低于某一溫度,否則可膨脹石墨會(huì)在熱壓的過(guò)程中開(kāi)始膨脹,影響制品的性能。此外,為了使可膨脹石墨很好的分散在聚氨酯的重要組成多元醇中,并不容易沉降,需要對(duì)可膨脹石墨進(jìn)行表面處理,改變其表面性能,或者使其成為多元醇/石墨的觸變體系,從而解決分散問(wèn)題。
隨著環(huán)境意識(shí)的提高,如何減少制造膨脹性石墨過(guò)程中產(chǎn)生的污染物也成為目前化學(xué)氧化法制備膨脹性石墨的研究的重要內(nèi)容。目前,膨脹石墨制備過(guò)程中沖出來(lái)的污染源主要是重金屬離子。青島大學(xué)的陳小偉使用硝l酸銨和濃硫l酸作為氧化劑,用兩種加材方法制備的低污染膨脹石墨,膨脹石墨的膨脹體積可達(dá)400ML G-1,在制備過(guò)程中不引入重金屬離子,可以消除重金屬離子受到污染的可能性。膨脹石墨的應(yīng)用
膨脹石墨由于其高熱導(dǎo)率、強(qiáng)吸附力、多孔輕質(zhì)等優(yōu)良特性,被許多研究者研究和廣泛應(yīng)用。
可膨脹石墨常見(jiàn)的制備方法:1、化學(xué)插層法。初始使用的原料是高碳鱗片石墨,其他化學(xué)試劑如濃硫l酸(98%以上)、雙l氧水(28%以上)、高猛l酸鉀等都使用工業(yè)級(jí)試劑。一般制備步驟如下:在適當(dāng)?shù)臏囟认?,分不同的程序加入不同比例的過(guò)氧l化氫溶液、天然鱗片石墨和濃硫l酸,不斷攪拌反應(yīng)一定時(shí)間,然后洗滌至中性,離心、脫水,60度真空干燥。2、電化學(xué)方法。將石墨粉在強(qiáng)酸電解液中處理制備可膨脹石墨,水解、清洗、干燥。作為強(qiáng)酸,主要使用硫酸或硝l酸。用這種方法制備的可膨脹石墨含硫量低。3、超聲波氧化法。在制備可膨脹石墨的過(guò)程中,對(duì)陽(yáng)極氧化電解液進(jìn)行超聲振動(dòng),超聲振動(dòng)時(shí)間與陽(yáng)極氧化相同。
可膨脹石墨多采用化學(xué)氧化和電化學(xué)氧化。傳統(tǒng)的化學(xué)氧化法工藝簡(jiǎn)單,質(zhì)量穩(wěn)定,但存在酸性廢物和產(chǎn)品含硫量高等問(wèn)題。電化學(xué)法不使用氧化劑,酸液可多次循環(huán)使用,環(huán)境污染小,成本低,但收率低,對(duì)電極材料要求較高,高碳可膨脹石墨,目前實(shí)驗(yàn)室研究。除了氧化方法不同,這兩種方法的脫酸、洗滌、干燥等后處理是相同的。其中化學(xué)氧化法是迄今為止應(yīng)用廣泛的方法,技術(shù)成熟,在工業(yè)上得到廣泛推廣和應(yīng)用。
可膨脹石墨被膨脹石墨瞬間高溫處理后,會(huì)發(fā)生數(shù)百倍的膨脹,形成蠕蟲(chóng)狀的碳物質(zhì)。它是無(wú)毒的環(huán)保材料。具有天然石墨的高溫、低溫、輻射、防腐、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能。它還具有柔韌性、耐壓性、可塑性、自潤(rùn)滑性、抗震性、抗畸變性等優(yōu)良性能。
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