作為一種新型功能性碳素材料,膨脹石墨(Expanded Graphite,簡稱EG)是由天然石墨鱗片經(jīng)插層、水洗、干燥、高溫膨化得到的一種疏松多孔的蠕蟲狀物質(zhì)。EG 除了具備天然石墨本身的耐冷熱、耐腐蝕、自潤滑等優(yōu)良性能以外,還具有天然石墨所沒有的柔軟、壓縮回彈性、吸附性、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)性、生物相容性、耐輻射性等特性。 早在19世紀60年代初,Brodie將天然石墨與硫酸和硝酸等化學試劑作用后加熱,發(fā)現(xiàn)了膨脹石墨,然而其應用則在百年之后才開始。從此,眾多國家就相繼展開了膨脹石墨的研究和開發(fā),取得了重大的科研突破。
膨脹石墨遇高溫可瞬間體積膨脹150~300倍,由片狀變?yōu)槿湎x狀,從而結(jié)構(gòu)松散,多孔而彎曲,表面積擴大、表面能提高、吸附鱗片石墨力增強,蠕蟲狀石墨之間可自行嵌合,這樣增加了它的柔軟性、回彈性和可塑性。
丨基本信息
特性
?、贅O強的耐壓性、柔韌性、可塑性和自潤滑性;
?、跇O強的抗高、低溫、抗腐蝕、抗輻射特性;
?、蹣O強的抗震特性;
?、軜O強的電導率;
⑤極強的抗老化、抗扭曲的特性;
?、蘅梢缘种聘鞣N金屬的熔化及滲透;
⑦不含任何致癌物,對環(huán)境沒有危害;
可膨脹性石墨薄片的膨脹特性不同于其他膨脹劑,受熱達到一定溫度時,由于吸留在層間點陣中化合物分解,可膨脹石墨便開始膨脹,稱為起始膨脹溫度,在1000℃時膨脹完全,達到體積。膨脹體積可以達到初始時的200倍以上。膨脹后的石墨稱為膨脹石墨或石墨蠕蟲,由原鱗片狀變成密度很低的蠕蟲狀,形成了一個非常好的絕熱層。膨脹石墨既是膨脹體系中的碳源,又是絕熱層,能有效隔熱,在火災中具有熱釋放率低,質(zhì)量損失小,產(chǎn)生的煙氣少的特點。
用途
但是從現(xiàn)有的文獻中可以查知,膨脹石墨是一種性能優(yōu)良的吸附劑,尤其是它具有疏松多孔結(jié)構(gòu),對有機化合物具有強大的吸附能力,1g膨脹石墨可吸附80g石油,于是膨脹石墨就被設計成各種工業(yè)油脂和工業(yè)油料的吸劑。
膨脹石墨極易吸附油類、有機分子及疏水性物質(zhì),用于水環(huán)保處理有著其它物質(zhì)不可替代的效果。當它以粒狀形式用于水面除油時,根據(jù)水面上油面積的大小以及油種類的不同,其用量為1~lo% /rn ,吸附時間可在15rain至數(shù)h不等。
種類
柔性石墨密封材料按其用途,主要分為兩大類:一類用于各種泵、閥門、反應釜上的密封填料;另一類是用于各種管道法蘭上的石墨墊片。
?、?密封填料
密封填料是將切成適當寬度和長度的膨脹石墨帶纏繞在不同規(guī)格的金屬模中,在壓力機上直接成型的預成填料,適用于各種截止閥、閘閥、調(diào)節(jié)閥、球閥、加閥等。
② 密封墊片
通??煞譃閮煞N,一種是純石墨墊片,它是用膨脹石墨粒料直接在金屬模中壓制成型,也可用膨脹石墨板材直接沖裁或切割而成;另一種是石墨纏繞墊,是以金屬帶和膨脹石墨重疊卷成,可以在較高壓力下使用。
?、?石墨盤根
石墨盤根是用棉纖維或石墨纖維同石墨卷箔編織而成的密封材料。以棉纖維為芯的石墨盤根(SPM型)適用于壓力12MPa、溫度200℃以下的管道、閥門、機泵等的密封,接觸介質(zhì)可為河水、自來水、地下水、海水、油類等。以石墨纖維為芯的石墨盤根(SPS型)適用于壓力12MPa、溫度350℃以下的管道、閥門、機泵等的密封,接觸介質(zhì)除了各種水、油類外,還可以接觸酸堿物質(zhì)。
優(yōu)點
與其它吸附劑相比,膨脹石墨有許多優(yōu)點。如采用活性炭進行水上除油,它吸附油后會下沉,吸附量也小,且不易再生利用;還有一些吸附劑,如棉花、草灰、聚丙烯纖維、珍珠巖、蛭石等,它們在吸油的同時也吸水,這給后處理帶來困難;膨脹石墨對油類的吸附量大,吸油后浮于水面,易捕撈回收,再生利用處理簡便,可采用擠壓、離心分離、振動、溶劑清洗、燃燒、加熱萃取等法,且不會形成二次污染。