[科普中國]-水分膨脹

鱗片石墨經(jīng)過插層處理后,水洗、烘干制成可膨脹石墨。不同烘干條件得到不同水分的可膨脹石墨,人們常將水分視為雜質(zhì),而希望可膨脹石墨中含較低的水分。水分是可膨脹石墨膨脹容積的重要影響因素之一。

膨脹石墨膨脹石墨由于其良好的耐腐蝕性、耐熱性、耐輻射性，導(dǎo)電導(dǎo)熱性、自潤滑性及不滲透性等優(yōu)良性質(zhì)而廣泛應(yīng)用于阻燃、密封、醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域。膨脹石墨在生產(chǎn)中經(jīng)過了氧化、插層、水洗、干燥、膨化等幾個工藝過程。鱗片石墨經(jīng)氧化插層反應(yīng)制得酸化石墨，再經(jīng)過濾、水洗除掉殘留氧化劑和插層劑，經(jīng)機械脫水和加熱干燥過程后得到可膨脹石墨。

在工業(yè)干燥過程中力求降低產(chǎn)品水分，排除水分雜質(zhì)，這需要大量的能量。依據(jù)氧化插層反應(yīng)機理，可膨脹石墨中的水分為外水和內(nèi)水，外水主要以游離態(tài)存在于可膨脹石墨顆粒之間，內(nèi)水主要以結(jié)合水的形態(tài)存在于插層中。顧家琳等證明大量外水存在時會降低膨化溫度，影響膨脹容積；一定含量的內(nèi)水卻能夠促進膨脹過程。趙國剛等證明干燥溫度過高會影響膨脹容積。有關(guān)可膨脹石墨膨脹過程中殘留物對膨脹過程的影響以及可膨脹石墨水分等研究鮮有涉及。1

水分對膨脹的影響1.干燥溫度越高，水分蒸發(fā)速率越大；在 90℃、120℃、150℃下，水分達到平衡或降為0所用的時間分別為140min、80min、50min。

2.試驗結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)膬?nèi)在水分存在對膨脹過程有促進作用，在水分含量約為3.0%時可獲得最大膨脹容積為370mL/g的膨脹石墨。

3.不同溫度下干燥對可膨脹石墨的膨脹容積和水分的影響基本相同；適宜的干燥溫度和干燥時間應(yīng)依據(jù)能耗進行選擇。1

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)