（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/三水）目前，膨脹石墨常見(jiàn)的制備方法有以下幾種：
1、化學(xué)氧化法
化學(xué)氧化法就是將氧化劑、插層劑與鱗片石墨混合后，在一定溫度下充分反應再進(jìn)行水洗和干燥。制備過(guò)程中，氧化劑和插層劑的種類(lèi)、濃度以及反應的溫度、時(shí)間等都是影響膨脹石墨性能的重要因素?；瘜W(xué)氧化法是工業(yè)上應用最多和最成熟的方法。
目前化學(xué)氧化法制備可膨脹石墨主要是采用濃硫酸為主體來(lái)制備可膨脹石墨，配以各種氧化劑，與天然鱗片石墨反應而成。但該法制備的膨脹石墨，硫的質(zhì)量分數高達 2.8%-4.5%，用作密封材料時(shí)，殘存的硫會(huì )促進(jìn)石墨-金屬間的電化學(xué)反應，造成金屬的腐蝕，并且抗氧化能力較差，在環(huán)境溫度較高，且有氧化劑存在的條件下，極易被氧化，使密封效果下降，嚴重的會(huì )導致密封失效，發(fā)生工業(yè)事故。這一問(wèn)題已成為可膨脹石墨制品推廣應用的嚴重障礙。目前制備無(wú)硫膨脹石墨成為研究熱點(diǎn)。
萬(wàn)為敏等采用化學(xué)方法制備了無(wú)硫可膨脹石墨，并對其最佳工藝條件進(jìn)行了探討。以高錳酸鉀為氧化劑，以硝酸和磷酸為插入劑，以天然鱗片石墨為基質(zhì)制備了無(wú)硫可膨脹石墨。制備的適宜條件為石墨(g)∶混酸(ml)∶高錳酸鉀(g)=1.0∶10∶0.2，反應溫度45℃，反應時(shí)間為80min。所得到的無(wú)硫可膨脹石墨經(jīng)水洗至pH值為5-7，烘干后在900℃-1000℃的高溫下膨脹，即得無(wú)硫膨脹石墨。與已有方法相比，用此法制備的膨脹石墨不含硫，膨脹倍率高，膨脹充分。
盛曉穎等以硝酸和雙氧水為氧化劑，乙酸為插層劑，采用化學(xué)氧化法制備了無(wú)硫可膨脹石墨，得出在石墨取5g，氧化時(shí)間為60min，反應溫度為25℃條件下，硝酸、雙氧水、乙酸的體積比為12∶1∶5時(shí)，得到最大膨脹體積為310mL/g。該膨脹石墨具有密封性、耐腐蝕、膨脹體積大的優(yōu)點(diǎn)。
2、電化學(xué)氧化法
將定量鱗片石墨裝置成陽(yáng)極,用不銹鋼或鉑作陽(yáng)極集流器,浸在一定濃度的H2SO4水溶液中,用鉛板或鉑板作陰極,用恒定電流進(jìn)行電解,后續處理得膨脹石墨。此外,可以改用硝酸銨等可分解鹽作插層劑代替H2SO4水溶液。通電使陽(yáng)極氧化,電解液分解出硝酸根離子作插層物質(zhì)。使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有強酸、強堿、強氧化劑的介入,不僅極大地降低了生產(chǎn)成本、延長(cháng)設備的使用壽命,而且還減少污染,使產(chǎn)品不含硫而質(zhì)量大為提高,其可操作性也明顯增強。
于仁光等以有機-無(wú)機混酸溶液為介質(zhì)用電化學(xué)法制備了膨脹石墨，并用掃描電子顯微鏡（SEM）觀(guān)察其表面形貌，膨脹后的石墨具有豐富的網(wǎng)絡(luò )狀結構，形成吸附油的儲存空間。膨脹石墨對重油的吸附量隨著(zhù)膨脹容積的增大而增加，合適的電流密度、電解液濃度以及反應時(shí)間是制備高膨脹容積膨脹石墨的關(guān)鍵。
甘偉兵等以晶質(zhì)鱗片石墨為原料,采用電化學(xué)陽(yáng)極氧化法生產(chǎn)膨脹石墨。系統地探討了酸液濃度、電流密度、氧化時(shí)間等因素對硫酸石墨鹽生成量及膨脹率的影響,獲得了最佳工藝參數,酸液濃度18mol/l，電流密度42mA/cm2，氧化時(shí)間20min，生產(chǎn)出膨脹率達300多倍的膨脹石墨。
3、氣相擴散法
氣相擴散法是將石墨和插層物分別置于真空密封管的兩端,在插層物端加熱,利用兩端的溫差形成必要反應壓差,使得插層物以小分子的狀態(tài)進(jìn)入鱗片石墨層間,從而制得石墨層間化合物。此種方法生產(chǎn)的產(chǎn)品階層數可控制,但其生產(chǎn)成本高。
4、爆炸法
爆炸法制備膨脹石墨,通常采用KClO4、Zn(NO3)2·2H2O、HClO4等作為膨脹劑與石墨制成混合物或煙火藥,加熱或引燃后,利用煙火藥低速爆炸時(shí)產(chǎn)生的熱量,同時(shí)產(chǎn)生氧化相和插層物,從而使石墨發(fā)生“爆炸”式的膨化,制得膨脹石墨。
5、微波法
采用傳統高溫膨化法制備的膨脹石墨,升至高溫需要一定的時(shí)間,且膨脹過(guò)程中電能的消耗較大。通過(guò)采用微波對石墨進(jìn)行膨化處理,操作方便過(guò)程易控,具有高效和節能的優(yōu)點(diǎn)。
賴(lài)奇等采用微波法，對石墨進(jìn)行膨化處理，通過(guò)控制微波加熱的功率、時(shí)間等參數，可容易地調整對石墨的處理。結果表明:達到最優(yōu)膨脹過(guò)程時(shí)大鱗片石墨的微波膨脹時(shí)間比細鱗片石墨的長(cháng),同時(shí)在輸出功率上大鱗片石墨也比細鱗片石墨的大；與傳統的高溫膨化法相比,微波法開(kāi)停方便,具有高效和節能的優(yōu)點(diǎn),更適合細鱗片石墨的膨脹。 |
