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石墨晶體是兩向大分子層狀結構,每一平面內的C原子都以C一C共價鍵相結合,層與層之間以較弱的范德華力相結合。石墨的層狀結構十分典型,每一層片是一個碳原子層,層內碳原子之間以sp2雜化軌道成很強的共價鍵,即1個2s電子和2個2p電子雜化等價的雜化軌道,位于同一平面上,互相形成σ鍵,而二個未參加雜化的2P電子則垂直于平面,形成二鍵π。
(河南石墨填料環尺寸)
石墨晶體是兩向大分子層狀結構,每一平面內的C原子都以C一C共價鍵相結合,層與層之間以較弱的范德華力相結合。石墨的層狀結構十分典型,每一層片是一個碳原子層,層內碳原子之間以sp2雜化軌道成很強的共價鍵,即1個2s電子和2個2p電子雜化等價的雜化軌道,位于同一平面上,互相形成σ鍵,而二個未參加雜化的2P電子則垂直于平面,形成二鍵π。石墨的這種層狀結構使得層間存在一定的空隙。因此在一定條件下,某些反應物(如酸、堿、鹵素)的原子(或單個分子)即可進入層間空隙,并與碳網平面形成層間化合物。這種插有層間化合物的石墨即為可膨脹石墨。
(河南石墨填料環尺寸)
膨脹石墨的幾個發展方向如下:
1、特殊用途的膨脹石墨
實驗表明,石墨蠕蟲具有吸收電磁波的功能,這一性質使膨脹石墨具有很高的軍事應用價值。美國和我軍都已進行了這方面的試驗研究。這種膨脹石墨必須滿足以下要求:(1)起始膨脹溫度低,膨脹體積大;(2)化學性質穩定,儲存5年,膨脹倍率基本不衰減;(3)膨脹石墨表面呈中性,對彈殼無腐蝕。
2、顆粒膨脹石墨
小顆粒膨脹石墨主要指300目的可膨脹石墨,其膨脹容積為100ml/g,該產品主要用于阻燃涂料,其需求量很大。
3、高起始膨脹溫度的膨脹石墨
高起始膨脹溫度的膨脹石墨起始膨脹溫度為290-300℃,膨脹容積≥230ml/g。這類膨脹石墨主要用于工程塑料和橡膠的阻燃,該產品已由河北農業大學研制成功并申請了國家。
4、表面改性石墨
膨脹石墨作阻燃材料時,涉及到石墨與其他組分的相溶性問題,由于石墨表面的礦化度很高,它既不是親油性物質,也不是親水性物質。所以必須對石墨表面進行改性才能解決石墨與其他組分的相溶性問題。有人曾提出將石墨表面變白,即在石墨表面覆蓋一層堅固的白色薄膜,這是一個很難解決的問題,涉及膜化學或表面化學的問題,實驗室可能做到,工業化存在難題。此類白色可膨脹石墨主要用來做阻燃涂料。
5、低起始膨脹溫度、低溫膨脹石墨
此類膨脹石墨開始膨脹的溫度為80-150℃,600℃時膨脹容積達250ml/g。制備滿足這一條件的可膨脹石墨難點在于:(1)選擇合適的插層劑;(2)烘干條件的控制和掌握;(3)水分的測定; (4)環保問題的解決。當前,低溫可膨脹石墨的制備還在實驗階段。