高倍率膨胀的鳞片石墨的制造方法
专利汇可以提供高倍率膨胀的鳞片石墨的制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种高倍率地膨化天然磷片 石墨 的方法，属于柔性石墨材料的制取领域，采用浓 硫酸 、 硝酸 、高锰酸 钾 作为 氧 化剂，三氯化 铁 为插入剂，并且第一步用氯化铁，部分浓硫酸、硝酸浸泡石墨；第二步加入高锰酸钾和少量的浓硫酸和硝酸继续浸泡石墨，经 水 洗、干燥后进行高温膨化，可获得膨化倍数在700～1400倍的蠕虫石墨，进一步可制得机械性能好的柔性石墨制品。，下面是高倍率膨胀的鳞片石墨的制造方法专利的具体信息内容。
1、一种高倍率膨胀鳞片石墨(16～80目)的制造方法，用浓硫酸、硝酸做氧化剂浸泡石墨，其特征在于还使用高锰酸钾做为氧化剂，三氯化铁做插入剂，并且第一步是将三氯化铁(FeCl3，用量为石墨的0.5～4%重量份数)与浓硫酸(浓度95%～98%，用量为石墨重量份数的2～5倍)及鳞片石墨放入一容器内，搅拌均匀后将硝酸(浓度40%～95%，用量为石墨的80～300%重量份数)加入此容器内搅拌，然后静止浸泡2.5～5小时，浸泡温度为室温～60℃，第二步是将高锰酸钾(KMnO4，用量为石墨的4～12%重量份数)、浓硫酸(浓度同前，用量为石墨的40%～60%重量份数)、硝酸(浓度同前，用量为石墨的10%～30%重量份数)，然后静止浸泡2～6小时，浸泡温度为室温～60℃，浸泡后的石墨用水冲洗敝罰H为5～7，然后进行脱水干燥，控制石墨内含水量为30%～50%(重量份数)，最后在750℃～950℃下进行膨化。
2、按照权利要求1所说的方法，其特征在于所说的浓硫酸的浓度为98%。
3、按照权利要求1、2所说的方法，其特征在于所说高锰酸钾用量为石墨的5～10%重量份数。
4、按照权利1、2所说的方法，其特征在于所说三氯化铁的用量为石墨的1～3%重量份数。
5、按照权利1、2所说的方法，其特征在于所说第一步的浸泡为边搅拌边浸泡1～3小时，所说的第二步的浸泡为边搅拌边浸泡2～6小时。
本发明属于柔性石墨材料的制取领域。
柔性石墨材料由美国联合碳化物公司在1968年首先研制成功（美国专利3404061），随后西德、法国、日本亦相继进行了开发。我国大约在1978年前后开始了研制工作。柔性石墨材料具有天然石墨耐腐蚀、耐高低温、自润滑等优异性能，又具有柔性、压缩性和回弹性。因此，做为密封材料很快在原子能、石油、化工、冶金、机械等行业得到推广。
柔性石墨材料的制造方法一般是先将天然鳞片石墨（16～50目）经硫酸、硝酸、盐酸（H2SO4、HNO3、HCl）及一些氧化剂处理得到酸化石墨，然后再水洗、干燥，最后将其置于800～1200℃高温下瞬时加热，即得到一种膨化了的絮状石墨，又称蠕虫状石墨，其膨胀倍数可达100～500倍。将这种蠕虫石墨按照一定的程序压制，即得到各种型式的柔性石墨密封材料。柔性石墨材料制造过程中酸化处理是十分重要的步骤，它直接影响石墨的膨胀倍数，而膨胀倍数高，是制得柔性石墨的一个重要条件。
日本专利特公昭44-23966曾介绍了一种柔性石墨材料的制造方法。该方法是将石墨粉放入容重90%热的浓硫酸（浓度为95～98%）的和热的容重10%的硝酸（36°波美浓度）所组成的氧化溶液中进行浸渍处理，经大约30分钟后，取出湿润的石墨粒子用水冲洗并干燥，再于1000℃下加热处理，使其在瞬间膨胀200～300倍。将此蠕虫状石墨经过压制即得柔性石墨板。该发明中提到可使用 的氧化剂为硝酸、氯酸钾、铬酸、高锰酸钾、铬酸钾、重铬酸钾、高氯酸或诸如硝酸和氯酸钾、铬酸和磷酸、硫酸和硝酸的饱和溶液，或者如三氟化醋酸之类的强有机酸和在有机酸中加入可溶性的强氧化剂等组成的混合物。为了进一步的增加碳层之间的距离，发明中还提到可加如氯化铁（FeCl3）、氯化钠（NaCl）和溴化钾（KBr）等一些金属卤化物，作为层间插入剂。用这种制造方法处理的石墨的膨胀倍数一般低于500倍。
过去的一些有关制造柔性石墨材料的发明中，虽然都曾提到要使用氧化剂，如H2SO4、HNO3、KMnO4（高锰酸钾）或它们的混合物，也提到要使用金属卤化物，如FeCl3作为层间插入物的添加剂。但从未见到有关H2SO4、HNO3、KMnO4和FeCl3三种强氧化剂与插入的添加剂同时使用的配方及工艺，从理论和实践上，这四种试剂是不能同时使用的。主要是KMnO4和FeCl3在酸溶液中将剧烈反应，甚至起火爆炸，结果失去对石墨的处理作用。
本发明的目的在于研究一种新的配方和工艺，使得酸化后石墨的膨化倍率显著增加。这样，不但可按常规利用16～50目的鳞片石墨提高膨化倍率进而提高柔性石墨材料的质量，而且还可以利用价格便宜，来源丰富的80目或更细的鳞片石墨来制造柔性石墨材料，使柔性石墨材料的成本降低。
本发明为一种高膨化率膨胀鳞片石墨的方法。即以粒度为16～80目的天然鳞片石墨为原料，第一步是将氯化铁（FeCl3用量为石墨的0.5～4%重量份数，最好为1～3%重量份）与浓硫酸（浓度为85～98%最好为98%，用量为石墨的200～500%重量份数）及石墨放入一容器内，搅拌均匀后将硝酸（浓度为40～95%，最好为65～80%，用量为石墨的80～300%重量份数）加入此容器内搅均，然后静止浸泡2.5～5小时，也可边搅拌边浸泡1～3小时，浸泡温度为室温～60℃;第二步是将高锰酸钾（KMnO4用量为石墨的4～ 12%，最好为5～10%）加入容器内搅均后再补加浓硫酸（浓度同前，用量为石墨的40～60%）和硝酸（浓度同前，用量为石墨的10～30%），然后静止浸泡5～10小时，也可边搅拌边浸泡2～6小时，浸泡温度为室温～60℃;浸泡后的石墨用水冲洗直至PH值为5～7;然后进行干燥，控制石墨内含水量降至30～50%（重量份数）;最后在750～950℃下进行膨化。
运用本方法可使天然鳞片石墨的膨化倍数达到700～1400倍，得到一种蠕虫状石墨，用这种石墨进一步可模压或辊轧成比重为0.8～1.7的柔性石破贰?
鳞片石墨是一种层状结晶材料，C原子在层内有极强的化学键，而层间则为较弱的范德华力，层间距为3.54A，在强氧化剂的作用下石墨层间可形成所谓石墨的酸化物，或称石墨盐。插入剂金属卤化物（如FeCl3），对石墨片层有较强的插入作用，使石墨片层撑开为原来范德华作用距离的几倍，这样可使一些氧化剂更多地进入石墨片层，与石墨及这种插入剂分别作用，进而导致在高温下层间的石墨盐及混合物迅速分解或反应加剧，结果得到了高倍率的膨胀石墨。
要使硫酸、硝酸、高锰酸钾、氯化铁都能进入石墨片层中间，必须按本发明提供的添加这些物质的步骤和顺序进行。将这种四种物质同时添加到石墨中是不行的，因为会起火爆炸，非常危险。
膨化倍数的测定方法如下：
称取W（g）的蠕虫石墨，量得其松体积为V（ml），然后按下式求得石墨的膨化倍数E。
E＝V/W·D
D＝2·3为石墨的理论比重
实施例：
例一、
称取FeCl30.01kg，置于容器内加入浓硫酸（浓度98%）2升，搅匀后，取天然鳞片石墨（50目，含C90%）1kg，放入同一容器搅匀，再加硝酸（浓度65%）1升，搅拌5分钟，静置3小时。如不断搅拌可缩短时间到1小时，再加入KMnO40.05kg，继而加入浓硫酸（浓度同前）0.3升，硝酸（浓度同前）0.2升，搅拌均匀后静置10小时，用水冲洗到PH～7，离心脱水并干燥到不结团，在900℃下膨化得到蠕虫状石墨，膨化率为1400倍。
例二
称取FeCl30.03kg放入容器，加入浓硫酸（浓度85%）3.0升搅匀后加入鳞片石墨（80目，含C90%）1kg并继续搅拌，加入硝酸（浓度同前）1.5升，搅拌3分钟后静置2.5小时，再加入高锰酸钾0.1kg，浓硫酸（浓度同前）0.2升和硝酸（浓度同前）0.2升搅匀后静置8小时，用水冲洗到PH＝7，离心脱水并干燥至不结团，在900℃下膨化得到蠕虫状石墨，膨化率为1100倍。
例三
称取FeCl3、0.005kg置于容器内，加入浓硫酸（90%）2.0升搅匀后加入鳞片石墨（32目，含C99%）1kg，搅匀加入硝酸（50%）1升，搅匀静置1.5小时，反应开始温度为25℃，加入浓硫酸后溶液温度升为40℃，加入浓硝酸后将温度一直控制在50℃维持1.5小时，加入KMnO40.08kg，浓硫酸（浓度同前）0.3升，硝酸（浓度同前）0.1升搅匀，反应温度由开始的50℃自然冷却，时间为5小时，在900℃下膨化，得到蠕虫石墨，膨胀倍数为1300倍。
对比例一：
不用FeCl3，其它同例一，结果石墨的膨胀倍数为250倍。
对比例二：
不用KMnO4，其它同例二，结果石墨的膨胀倍数～100倍。
对比例三：
不用FeCl3和KMnO4，其它同例三，结果石墨的膨胀倍数～200倍。
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