天然鱗片石墨是一種優(yōu)質(zhì)耐火材料原料，但石墨表面的疏水性強，很難制備出均勻致密的不定型耐火材料。要使石墨在耐火材料中得到廣泛應用，必須對石墨進(jìn)行表面改性，使表面由疏水性轉變?yōu)橛H水性。一般來(lái)說(shuō)，表面改性大多是利用改性劑對粉體進(jìn)行表面改性，本文則為大家介紹了多種石墨改性方法。
一、石墨的潤濕性及其應用局限性
石墨的表面張力小，大面積無(wú)缺陷，其表面還存在約0.45%的揮發(fā)性有機物，這些均惡化了石墨的潤濕性。石墨表面的強疏水性，惡化了澆注料的流動(dòng)性，且石墨容易聚集而不能均勻分散在耐火材料中，因此很難制備出均勻致密的不定型耐火材料。
高溫燒成后的組織結構及性能，在很大程度上取決于高溫硅酸鹽液體對石墨的潤濕性。當潤濕時(shí)，硅酸鹽液相在毛細管力的作用下，流入顆粒間隙，靠它們間的附著(zhù)力把石墨顆粒粘結起來(lái)，在石墨周?chē)纬梢粚颖∧?，冷卻后形成連續體，與石墨形成粘結力較高的界面。若二者不潤濕，石墨顆粒形成聚集體，硅酸鹽液相局限在顆粒間隙中形成孤立體，高溫下很難燒結形成致密的復合體。
因此，要想制備性能優(yōu)良的含碳耐火材料，必須先改善石墨的潤濕性。近年來(lái)，人們對石墨進(jìn)行了大量表面改性研究，取得了一定進(jìn)展，并探討出了多種表面改性方法?！ ?br />
二、石墨的表面改性方法
1、低溫煅燒石墨
石墨表面有0.45%的揮發(fā)性有機物，這是導致潤濕下降的原因之一。將石墨在300~400℃低溫煅燒后，其潤濕性有一定的改善。
2、表面活性劑改性石墨
表面活性劑法改性是指利用表面活性劑的特殊結構，使其一端的疏水基吸附在石墨表面上，而另一端的親水基指向水中，從而改變了石墨的表面性質(zhì)，使其親水性得到改善。以表面活性劑改性石墨是最早發(fā)展的方法之一，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單和潤濕性明顯提高等特點(diǎn)。
3、破碎坯體法
將石墨和其他耐火物料按照一定比例混合均勻，在壓力機上壓制成坯體，經(jīng)一定溫度焙燒處理而得到致密的高強度坯體，然后坯體破碎成不同粒級的物料，將這種物料引入不定型耐火材料料中，而達到多量引入石墨的目的。
4、造粒法
以石墨或其他耐火物料為造粒的核心，即“粒核”，在外力作用下，通過(guò)結合劑的粘結力，使石墨或其他耐火物料粘結在粒核表面，隨著(zhù)粒核的長(cháng)大，最后成為有一定密度和強度的大顆粒。
周寧生以破碎坯體法和造粒法向澆注料中引入石墨，與向澆注料中直接加入鱗片石墨相比，加水量顯著(zhù)降低，流動(dòng)性改善，因而密實(shí)程度相應提高。冷態(tài)和熱態(tài)強度比后者高出一到二倍。造粒法和破碎坯體法向澆注料中引入石墨，改善了石墨密度小和填充性差的問(wèn)題，這兩種方法值得進(jìn)一步去研究和探討。
5、石墨的球形化處理
球形化指對鱗片石墨施加外力，在鱗片細碎化的同時(shí)，細碎的鱗片在厚度方向上互相粘結或使鱗片彎曲，引起片徑減小、厚度變大而粒狀化。此時(shí)石墨因為徑和厚的差別變小而逐漸失去了取向性。石墨經(jīng)球形化處理后，減小鱗片石墨的比表面積，降低表面能，在澆注料中的充填性和分散性得到了提高。但這種方法對石墨潤濕性的改善程度有限，不能達到石墨的使用要求。
6、強酸處理法
將石墨粉末浸在濃硫酸、濃硝酸或氫氟酸中，在常溫至100℃下反應，把石墨顆粒表面改為親水性的表面。但由于酸成分浸入到石墨的結晶層內，形成層間化合物，要除去這些殘留在結晶層中的化合物很困難，在以后的施工中，酸成分溶于泥料或泥漿的水中，使ｐＨ值改變而影響材料的性能。
7、表面涂層法
石墨表面涂層法指用物理或化學(xué)方法在石墨表面覆蓋一層親水性物質(zhì)，如具有良好的潤濕性的氧化物、金屬、碳化物、氮化物等。這種方法在改善石墨親水性的同時(shí)，通過(guò)石墨表面的涂覆層，還能提高石墨的抗氧化性，增強復合材料中石墨與周?chē)|(zhì)或晶粒的界面結合強度，通過(guò)密度較大的吸附層能降低石墨與其他耐火物料間的密度差。因此表面涂層法是一種具有很大發(fā)展前景的方法
石墨表面涂層法的優(yōu)點(diǎn)在于表面包覆涂層后，不但改善了石墨的潤濕性，還提高了石墨的抗氧化性，增強了石墨與周?chē)|(zhì)或晶體顆粒間的結合強度。但存在的問(wèn)題是，由于涂覆層顆粒與石墨母顆粒之間的結合力較弱，在原料混合過(guò)程中，涂覆層顆粒容易從石墨表面脫附，從而影響改性效果。
石墨的表面改性研究已取得了一定進(jìn)展，但離實(shí)際應用仍有較大距離，還有待深入探討和研究。除了發(fā)展新的改性方法外，同時(shí)綜合多種改性方法將是石墨改性的一種發(fā)展趨勢。
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