专利名称：可膨胀石墨制造方法
技术领域：
本发明涉及可膨胀石墨制造方法。
天然石墨为碳原子六角网状平面重叠结构，层间结合力弱。用人工方法可在石墨层间插入异类原子、离子、分子，其与碳原子结合形成石墨层间化合物。如果这种层间化合物属于加热即可分解，瞬间变为气体而逸散的话，在石墨晶体C轴方向上会产生10～400倍的膨胀，故称其为可膨胀石墨。以其为原料，制成柔性石墨，可做为密封材料或屏蔽材料等。
迄今为止，可膨胀石墨的制造方法，除了传统的化学法外，还开发了电化学方法，日本专利特开昭55-62807号等所揭示的，将天然石墨置入电解液槽中，通过两个电极通直流电，进行阳极氧化处理，然后将电流反向通电，进行阴极还原处理，经反复多次进行上述氧化-还原处理后，将石墨取出水洗、干燥，即可得到可膨胀石墨。在类似的方法中，有的采用通0.1～100HZ交流电处理，代替上述的阴极还原处理;有的要求在加压下或搅拌状态下进行阳极氧化处理;有的还要以铂金丝网作电极。
上述已有制造方法有下列缺点①阳极氧化后需通反向电流进行阴极还原，使设备复杂，而且阴极还原时，很易极化，因而工艺难度大。
②增加搅拌及加压装置，增加了成本及工艺的难度。
本发明的目的就在于，提供一种可膨胀石墨的制造方法，在保证产品质量的前提下，还可以大大简化设备，简化工艺。
为了达到上述目的，本发明中提出的可膨胀石墨制造方法包括下列步骤1.在盛有电解液的电化学反应槽中，设置近极距平行电极板，阴阳极距与极板短边的线尺寸之比小于0.35，以形成较大范围均匀的电化学场。
2.将天然石墨放入渗透隔板框中，再将隔板框放入电化学反应槽阳极侧。
3.通脉冲电流对石墨进行阳极氧化处理。
4.将石墨取出水洗、干燥。
本发明中使用的可膨胀石墨制造装置，由下列几部分组成装有插入物溶液的电化学反应槽;槽内装有与上述插入物溶液相容的阴极、阳极电极;在阳极侧装有上述溶液可渗透框，框内装有待处理的天然石墨，两电极平行，阴阳极间距与极板短边的线尺寸之比小于0.35。
利用上述的装置，主要是因为相对缩短了极间距，加上采用相对比较大面积的电极板，在两极板间形成了较大范围的均匀电化学场，在这一电化学场中，使所有待处理的石墨粒子均具有等同的反应条件，反应速度相同。这就为简化工艺提供了很好的前提条件，例如，没有必要通过搅拌，加压等工艺来改善粒子反应的均匀化条件。这不仅能大大简化工艺及操作的难度，而且能保证质量，得到质量好、性能均匀的可膨胀石墨。
利用本发明的方法，即通脉冲电流对石墨进行阳极氧化处理，不易出现极化现象，这是因为在电流间隙时间内，杂质会逸出、返溶，所以石墨外吸附量少，带来的还有一个效果是使制成的可膨胀石墨质量更好，硫及挥发分含量更低，因为脉冲电流的瞬时电流大，电化学反应(插入)效率高，有效插入多，可以大大减少硫及挥发分的含量，并节省电能。
下面介绍一个实施例在电化学反应槽中间，装有一个由不锈钢制成的平面阳极板，在阳极板两侧靠近反应槽两壁装两个由不锈钢材料制成的阴极板，其与上述阳极板平行相对，每个极板的面积为25×20cm2，阳极和阴极间距为5cm。向反应槽内注入硫酸溶液，浓度较高为好，可采用14～18.2克分子/升。本实施例中选18.2克分子/升。
将待处理的599天然鳞片石墨(碳量99%，平均粒径0.30mm)1Kg放入由可渗透隔板制成的框子中，然后将框子置入上述阳极板两侧，也即是阳极板插入上述框中。可渗透隔板是将石墨隔离在阳极区而溶液及反应中产生的气体等杂质可渗透，这里是由塑料带编制成的。上述装置准备就绪后，向极板应通50～400HZ的正脉冲电流或组合脉冲，电流在组合脉冲电流中，负脉冲所占比例小于10%。脉冲电流的占空系数为10～50%，在本实施例中通500HZ正脉冲电流，峰值电流密度为35mA/cm2，占空系数为30%，处理2小时，相当电量密度为30A·hr/Kg，处理后的石墨经水洗、干燥即可。
利用该方法制成的可膨胀石墨质量好，如其挥发分＜10%，S＜2.0%，950℃时膨胀容积为200ml/g，另外，利用该方法比利用直流电阳极氧化处理省电约30%，若达到与上述同样的膨胀容积，用直流电阳极氧化处理需要约40A·hr/Kg电量密度。
权利要求
1.一种可膨胀石墨的制造方法，其特征在于该方法包括下列步骤(1)在盛有电解液的电化学反应槽中，设置近极距平行电极板，阴阳极距与极板短边的尺寸比小于0.35；(2)将天然石墨放入渗透隔板框中，再将隔板框放入电化学槽靠近阳极一侧；(3)通脉冲电流对石墨进行阳极氧化；(4)将石墨取出水洗、干燥。
2.根据权利要求1所记载的制造方法，其特征在于，所说的步骤(3)所通脉冲电流频率为50～4000HZ，脉冲占空系数为10～50%。
3.根据权利要求1所记载的制造方法，其特征在于，所说的步骤(3)所通脉冲电流为组合脉冲电流，负脉冲所占比例小于10%，脉冲的占空系数为10～50%。
全文摘要
本发明提供了可膨胀石墨的制造方法，本方法中所用装置包括电化学反应槽，槽中装有电化学溶液及电极，靠阳极一侧装有渗透板制成的框，框中装有待处理的石墨，上述阴阳极板是平行的，板间距与极板短边线尺寸之比小于0.35。该方法中通脉冲电流进行阳极氧化。用本发明可简化工艺，提高质量，节约电能。
文档编号C25B1/00GK1061388SQ9111182
公开日1992年5月27日 申请日期1991年12月26日 优先权日1991年12月26日
发明者沈万慈, 康飞宇, 刘英杰, 李友国, 刘秀瀛 申请人:清华大学