石墨的加工工艺与工业应用

简述

石墨是在工业中应用最早的矿物之一，几个世纪以前，石墨首先被应用于记录仪器和制造用于熔化金属的坩埚的原料，今天石墨在航天电子、自动化、机械设备等领域都有广泛的应用。主要用做耐火材料，润滑剂，高导电设备等^[1]。石墨材料包括天然石墨和人造石墨两种，至今仍有很大的发展空间。

加工工艺

文献报道了一种石墨的低温合成方法。将二酸酐和二胺完全溶解于质子类有机溶剂中，两者溶液混合后置于冰水浴中反应得到聚酰胺酸，挥发掉溶剂后在惰性气体的保护下将薄膜加热至800℃即可得到石墨。本发明制取石墨的温度是800℃，较现有技术中的2500℃以上方可制取石墨的温度显著降低，制备工艺较简单而且节约大量能源，成本较低^[1]。

应用

石墨可用于固体润滑材料的加工，该材料主要包括聚四氟乙烯、润滑材料、增强成分、辅助成分四部分。其中，润滑材料由二硫化钼/石墨组成^[2]。此外，石墨材料尤其是可膨胀石墨还可作为催化剂用于其他有机物质的合成。下面，就文献报道的部分应用实例进行简单介绍：以乳酸和正丁醇为原料，可膨胀石墨为催化剂可以合成乳酸正丁酯。最佳反应条件为：苯甲醛与季戊四醇的摩尔比为1:0.75，反应时间为105min，溶剂为甲苯，产率可达95.63%^[3]；以可膨胀石墨为催化剂还可催化合成季戊四醇双缩苯甲醛，最佳反应条件为：苯甲醛与季戊四醇的摩尔比为1:0.75，反应时间为105min，溶剂为甲苯，产率可达95.63%^[4]。

导热性能研究

研究人员用煅烧石油焦和煤沥青为基本原料，采用热压和石墨化工艺制备了几种纯石墨材料，考察了煤沥青的种类以及石墨化温度对石墨材料导热性能的影响。结果表明，粘结剂的种类和石墨化温度与石墨材料的导热性能有着密切的联系。石墨材料的导热性能对其石墨化度的敏感程度较大，尤其是当石墨化度较高时表现最为突出。研究结果还表明，室温时石墨材料的导热系数与其平均微晶尺寸L_a呈现出良好的线性关系，其直线方程为：λ=-86.66+7.26L_a；石墨的微晶层间距d₀₀₂与其平均微晶尺寸的倒数(1/L_a)也存在良好的线性关系，其直线方程为d₀₀₂=0.3341+0.1664(1/L_a)^[5]。

参考文献

[1]刘瑾,王献彪,李真,等.石墨的低温合成方法:CN200610038144.1[P].

[2]肖育光.固体润滑材料:CN 99117431[P].

[3]刘占荣,张萍,许保恩,等.可膨胀石墨催化合成乳酸正丁酯[J].化学试剂, 2007, 29(11):2.DOI:10.3969/j.issn.0258-3283.2007.11.019.

[4]李冀辉,武戈,杨丽娜.可膨胀石墨催化合成季戊四醇双缩苯甲醛[J].化学世界, 2004, 45(3):148-149.DOI:10.3969/j.issn.0367-6358.2004.03.011.

[5]邱海鹏,郭全贵,宋永忠,等.石墨材料导热性能与微晶参数关系的研究[J].新型炭材料, 2002, 17(1):5.DOI:10.3321/j.issn:1007-8827.2002.01.009.