专利名称：多孔石墨的挤出成形方法
技术领域：
本发明属于多孔石墨材料技术领域，具体涉及一种多孔石墨的挤出成形方法。
背景技术：
多孔石墨材料是石墨的一种主要的产品形式。它是以天然的鳞片石墨为原材料，经过化学插层、高温膨化、碾压等程序生产而成的。多孔石墨具有吸附能力强、柔软、自紧密性、导热导电等特点，在许多领域具有广泛的应用价值。目前，由于石墨的自紧密特性，多孔石墨的成型方法主要采用碾压方式。采用碾压成型比较适合制备大面积形式的石墨产品，如石墨箔、石墨毡、石墨带等等。但是碾压方法对于膨胀石墨内的孔结构的破坏是比较明显的，经过多次的碾压程序，膨胀石墨中孔隙率降低可达50％以上。由于这个原因，碾压成型方法多用于生产用作密封材料等用途的石墨制品。而多孔石墨的多孔特性未能得到充分的应用。此外由于碾压方法的局限性，其生产过程存在明显的间断性，不利于提高石墨产品的生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能有效保存膨胀石墨孔结构，且可连续生产的多孔石墨的成形方法。
本发明提出的多孔石墨的成形方法，是采用螺杆挤出机的一种挤出成形方法。螺杆挤出机的结构如图1所示，它由圆形机筒1、两段式变截面螺杆2、机头3、口型4、料斗5、减速箱6、电动机7、机座8组成；螺杆2在机筒内，互相紧密配合，机头3位于机筒1的前端，口型4与机头3的外端连接，为挤出成形部分；料斗5设置于机筒1的根部，螺杆2与变速箱6的输出轴连接，电动机7与变速箱6连接，各部件固定于机座8上。上述螺杆挤出机中，口型4可以根据多孔石墨的成形的形状，设计成多种形式，例如，内孔为圆形、方形、菱形等，孔长度也可不等。
在实际操作时，首先选择合适的口型4，并组装到挤出机的机头3上；然后称量膨胀石墨、粘结剂、挤出助剂、增强材料短纤维等原材料，并放入搅拌器中，充分混合均匀；然后将混合物由料斗5加入机筒1中；同时启动电动机7，并调节变速箱6使螺杆2获得合适的转速，使挤出物从口型4挤出的速度控制8-15mm/秒为宜；当混合物从口型4处挤出时，采用向前拖动的纸板接下挤出物；挤出物可放入烘箱烘干或在自然状态下晾干。
上述方法中，粘结剂一般可采用聚醋酸乙烯酯乳液，挤出助剂可采用聚乙烯醇、硬脂酸丁酯等，可采用碳纤维或聚丙烯纤维等。各组份的重量配比为膨胀石墨∶粘结剂∶挤出助剂∶增强材料＝100∶600-900∶60-90∶3-6。
与传统的碾压方法相比，采用挤出法制备多孔石墨具有如下优点(1)自动化程度高，可大大提高生产效率。采用连续挤出方法可以首先对多孔石墨制品的连续化生产，从而可大大提高石墨工业的生产效率。
(2)产品形式多元化。采用传统的碾压方法，由于生产方法的局限性，一般只能制备薄截面形式的石墨产品，如石墨纸、石墨箔、石墨带等。而采用挤出方法，可以通过调换不同的口型，生产具有不同截面形状的石墨制品，实现石墨产品的多元化，增加生产的附件值。
(3)可最大限度地保留多孔石墨中的孔结构，对于多孔石墨在吸附、储能等诸多领域的应用至关重要。
(4)由于挤出过程的流体力学特性，纤维在挤出物中沿长度方向定向排列，可增强材料的力学性能。
图1为本发明使用的螺杆挤出机。
图中标号，1为机筒，2为螺杆，3为机头，4为口型，5为料斗，6为减速箱，7为电动机，8为机座。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步介绍本发明的具体实施方式
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实施例1采用5095250#可膨胀石墨作为原材料，在1000℃高温电炉内膨化，膨化时间为30秒，膨化率为250ml/g。称量该膨胀石墨30克。以聚醋酸乙烯酯乳液为黏结剂，以聚乙烯醇为挤出助剂，以碳纤维为增强材料。分别称取聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙烯醇和碳纤维各200g、20克和1克。其中，聚醋酸乙烯酯乳液的含固量为50％。将各种材料放入旋转搅拌器中充分混合、搅拌5分钟。选择内孔形状为圆形、长度为30mm的口型组装到机头上。后将混合物由料斗加入机筒中。启动挤出机的电动机，并调节变速箱使螺杆获得合适的转速，使得挤出物从口型挤出的速度控制在10mm/s左右。拖动纸板接下挤出物。将挤出物放入烘箱烘干，烘箱温度为105℃。烘干时间为12小时。
实施例2采用8099150#可膨胀石墨作为原材料，在1000℃高温电炉内膨化，膨化时间为30秒，膨化率为150ml/g。称量该膨胀石墨30克。以聚醋酸乙烯酯乳液为黏结剂，以聚乙烯醇为挤出助剂，以聚丙烯纤维为增强材料。分别称取聚醋酸乙烯酯乳液、聚乙烯醇和聚丙烯纤维各200g、20克和1克。其中，聚醋酸乙烯酯乳液的含固量为50％。将各种材料放入旋转搅拌器中充分混合、搅拌5分钟。选择内孔形状为圆形、长度为60mm的口型组装到机头上。后将混合物由料斗加入机筒中。启动挤出机的电动机，并调节变速箱使螺杆获得合适的转速，使得挤出物从口型挤出的速度控制在10mm/s左右。拖动纸板接下挤出物。将挤出物放入烘箱烘干，烘箱温度为105℃。烘干时间为12小时。
实施例3采用5095250#可膨胀石墨作为原材料，在1000℃高温电炉内膨化，膨化时间为30秒，膨化率为250ml/g。称量该膨胀石墨30克。以聚醋酸乙烯酯乳液为黏结剂，以硬脂酸丁酯为挤出助剂，以碳纤维为增强材料。分别称取聚醋酸乙烯酯乳液、硬脂酸丁酯和碳纤维各250g、15克和1克。其中，聚醋酸乙烯酯乳液的含固量为50％。将各种材料放入旋转搅拌器中充分混合、搅拌5分钟。选择内孔形状为长方形、长度为30mm的口型组装到机头上。后将混合物由料斗加入机筒中。启动挤出机的电动机，并调节变速箱使螺杆获得合适的转速，使得挤出物从口型挤出的速度控制在10mm/s左右。拖动纸板接下挤出物。将挤出物放入烘箱烘干，烘箱温度为50℃。烘干时间为24小时。
权利要求
1.一种多孔石墨的挤出成形方法，其特征在于采用螺杆挤出机，具体步骤如下首先选择合适的口型(4)，并组装到挤出机的机头(3)上；然后称量膨胀石墨、粘结剂、挤出助剂、短纤维增强材料等原材料，放入搅拌器中，充分混合均匀；然后将混合物由料斗(5)加入机筒(1)中；同时启动电动机(7)，并调节变速箱(6)使螺杆(2)获得合适的转速，使挤出物从口型挤出的速度控制8-15mm/秒；当混合物从口型(4)处挤出时，采用向前拖动的纸板接下挤出物；挤出物放入烘箱烘干或在自然状态下晾干。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于粘结剂采用聚醋酸乙烯酯乳液，挤出助剂采用聚乙烯醇或硬脂酸丁酯，增强材料采用碳纤维或聚丙烯纤维，各组份的重量配为膨胀石墨∶粘结剂∶挤出助剂∶增强材料＝100∶600-900∶60-90∶3-6。
全文摘要
本发明为一种多孔石墨的挤出成形方法。它采用螺杆挤出机，将膨胀石墨、粘结剂、挤出助剂和增强材料等经搅拌均匀后由料斗加入挤出机的机筒内，启动电机，控制挤出物的速度，然后将挤出物烘干或晾干即可，其中挤出机口型可根据挤出物形状的要求选择。本发明方法可最大限度地保留多孔石墨中的孔结构，确保多孔石墨的吸附、储能等性能；可连续化生产，从而可提高石墨工业的生产效率，并且使产品形式多元化。
文档编号C04B35/632GK1587035SQ20041005287
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月15日 优先权日2004年7月15日
发明者张东 申请人:同济大学