因為石墨是一種非極性材料,單獨選用極性小的有機(jī)或無機(jī)酸難以插層,-般有必要運用氧化劑。化學(xué)氧化法一般是將天然鱗片石墨浸泡在氧化劑和插層劑的溶液中,在強氧化劑的作用下,石墨被氧化而使石墨層的中性網(wǎng)狀平面大分子變成帶有正電荷的平面大分子,因為帶有正電荷的平面大分子層間同性正電荷的排斥作用,石墨層間距離加大,插層劑插入石墨層間,成為膨脹石墨。下面講解膨脹石墨的生產(chǎn)技術(shù):
膨脹石墨酌化學(xué)氧化法制備工藝中需選用氧化劑,化學(xué)氧化法運用的氧化劑-般有固體氧化劑和液體氧化劑兩類。固體氧化劑有KMn04、KCI04、 NaCl03、 (NH4)2S207等,液體氧化劑有H2S04、HNO3、HCIO4、 H202等。 固體氧化劑-般反應(yīng)劇烈,有危險性,價格高,產(chǎn)品灰分大,且污染環(huán)境。液體氧化劑H2S04、HNO3等惡化操作環(huán)境、污染水質(zhì),H202反應(yīng)溫和,污染小。
關(guān)于膨脹石墨來說,膨脹容積和含硫量是兩個重要的產(chǎn)品目標(biāo),-般期望膨脹容積高,含硫量低。膨脹石墨的含硫在使用中會對設(shè)備發(fā)生腐蝕作用,傳統(tǒng)的膨脹石墨多選用H2S04作為氧化劑和插層劑,含硫量常常過高(如3% ~ 4%), 不能適應(yīng)柔性石墨等重要領(lǐng)域的使用要求。因此近年來,低硫膨脹石墨和無硫膨脹石墨,特別是無硫膨脹石墨成為膨脹石墨研究開發(fā)的重要方向,研究者做了很多的作業(yè)并取得了突破性的效果。此外,傳統(tǒng)的膨脹石墨一般要在900~ 1000°C的高溫下才干膨脹到達(dá)200倍以上,在一些使用領(lǐng)域期望其膨脹倍數(shù)到達(dá)200倍以上的膨化溫度愈低愈好,因此低溫膨脹石墨最近已成為膨脹石墨研究開發(fā)的新方向。