电化学方法
电化学法是在恒定电流下,以插入物的水溶液为电解液,石墨和金属材料(不锈钢、铂板、铅板、钛板等)形成复合阳极,金属材料作为阴极插入电解液中,形成闭合回路;或者将石墨悬浮在电解液中,将阴极板和阳极板同时插入电解液中,通过给两个电极通电进行阳极氧化。石墨表面被氧化成碳正离子,在静电引力和浓差扩散的共同作用下,酸根离子或其他极性插层离子嵌入石墨层间,形成可膨胀石墨。
这种制备可膨胀石墨的全过程不需要添加氧化剂,可处理的量大,而腐蚀性物质残留量小。反应后电解液可以往复使用,减少了酸液的用量,节约了成本,减少了环境污染,减少了对设备的损坏,延长了使用寿命。近年来,电化学法凭借其诸多优点逐渐成为许多企业制备可膨胀石墨的常用方法。
可膨胀石墨不膨胀,在高温下具有快速膨胀的特性。
高温膨胀后,可膨胀石墨可制成可膨胀石墨。高温膨胀后,可膨胀石墨的体积迅速增加。因此,膨胀后的可膨胀石墨的密度通常比天然石墨的密度小几百倍,比表面积大大增加。随着材料表面积的增加,表面自由能将迅速增加,从而其表面活性和表面吸附能力将增加,可膨胀石墨的润湿性将提高,气体和液体的渗透性降低,但其化学性质与天然石墨相同,并且几乎不被任何化学物质腐蚀。经加工制成的石墨密封具有良好的密封性能、耐高温、耐磨性,是机械密封不可缺少的生产原料。
可膨胀石墨加热到适当的温度后瞬间分解,产生大量气体,沿轴向膨胀蠕虫状的新物质——膨胀石墨。膨胀石墨保持鳞片石墨的分子结构,是元素碳的同素异形体,相邻的三个碳原子以SP2杂化轨道形成120角的共价键,具有耐热、导电、耐辐射、耐蚀、自润滑等多种性能。
同时膨胀石墨具有天然石墨所没有的特性,如轻质、多孔、柔软、可压缩等。因此,膨胀石墨在化学、电子、环境保护等领域具有良好的应用前景,特别是以主要成分开发的红外/毫米干扰烟雾剂和新型光宝吸收涂料,在应用于双模隐身干扰弹或隐身设备时,可以为战场目标提供高效的软防御被动干扰手段。这具有正确引导武l器打击,50目可膨胀石墨,提高重要军l事、政治和经济目标自我打击的防御能力。石墨已成为传统工业和战略性新兴产业所需的矿物原料,被欧洲国家列为重要的战略资源,严格限制了开采和技术出口。