石墨填料是由石墨帶材纏繞上不銹鋼絲網(wǎng)模壓而成的，表面再用潤(rùn)滑劑，石墨粉和緩蝕劑處理而成，適用于石油、化工、發(fā)電等行業(yè)機(jī)械密封使用?！∷杀挥脕?lái)密封蒸汽、熱水、熱油、石油、碳?xì)浠衔?、化學(xué)、溶劑等。

　　石墨填料環(huán)由石墨帶壓制而成，無(wú)任何填充劑和粘接劑，純度大于98%。填料環(huán)標(biāo)準(zhǔn) 截面為方形，也可加 工成楔形或V形適用于高壓部位。

　　石墨填料環(huán)適合酸堿和溶劑等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)且不污染介質(zhì)；也用于高壓閥門(mén)，柱塞泵，攪拌器等介質(zhì)不能被污染的場(chǎng)所如食品、醫(yī)藥、造紙、化纖等行業(yè)。

　　我國(guó)是天然石墨資源第一大國(guó)（世界上2/3的儲(chǔ)量在我國(guó)） ，但關(guān)于膨脹石墨的研究要比國(guó)外晚許多。膨脹石墨是一種軟質(zhì)新型炭素材料，它是70年代首先由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開(kāi)發(fā)應(yīng)用，于80年代初開(kāi)始引入我國(guó)。

　　膨脹石墨除了具備天然石墨本身的耐冷熱、耐腐蝕、自潤(rùn)滑等優(yōu)良性能以外，還由于其特殊成型工藝及特殊的微觀組織，而具有天然石墨所沒(méi)有的柔軟、回彈性、低的應(yīng)力松弛率等。用于石油化工、電力、冶金、機(jī)械等行業(yè)的各種動(dòng)、靜密封件，并表現(xiàn)出成本低，耗能少，壽命長(zhǎng)，效果好等優(yōu)點(diǎn)。

　　1 制備方法

　　1.1原料：鱗片石墨

　　鱗片石墨蘊(yùn)藏于天然石墨礦之中。有開(kāi)采價(jià)值的石墨礦含碳量為4%-11%，局部含碳量可達(dá)25%。石墨礦石經(jīng)過(guò)粉碎，浮選精選可使鱗片石墨含碳量為78%-93%，經(jīng)過(guò)化學(xué)物理方法處理以后，可使含碳量達(dá)99%以上

　　1.2 制備方法

　　采用80~50目的大片鱗片石墨，進(jìn)行插層處理，形成石墨層間化合物，石墨插層物經(jīng)過(guò)水洗烘干，插入物大部分去除，形成可膨脹石墨。將其高溫（900°C-1100°C）快速加熱，使層間化合物分解，與此同時(shí)，石墨粒子沿層間方向迅速膨脹80-200倍，產(chǎn)生類似長(zhǎng)條的蠕蟲(chóng)狀物，即形成膨脹石墨

　　1.2.1石墨提純法

　　當(dāng)前石墨提純法主要有高溫提純法、氫氟酸提純法、酸堿提純法。

　　前兩種方法有許多缺點(diǎn)，高溫提純法能耗大，產(chǎn)量不高；而氫氟酸提純法污染嚴(yán)重，特別對(duì)操作工人健康危害大，也不宜推廣。只有酸堿提純法由于其產(chǎn)量大，純度高，易處理污染廢水而受到大力提倡

　　酸堿提純法原理：用堿（如氫氧化鈉）和酸（如鹽酸，硫酸，磷酸）與石墨中的雜質(zhì)反應(yīng)，形成溶于水的化合物，抽取，用清水反復(fù)洗滌以除去雜質(zhì)

　　1.2.2制備低硫可膨脹石墨

　　膨脹容積和含硫量是決定膨脹石墨質(zhì)量的兩個(gè)重要參數(shù)，一般而言，當(dāng)膨脹體積大于200ml/時(shí)，含硫量越低越好。由膨脹石墨產(chǎn)生機(jī)理可知，膨脹石墨的膨脹容積與層間化合物的插入量和膨脹溫度直接相關(guān)，而層間化合物插入量又與石墨粒子的粒度，氧化條件緊密相聯(lián)系。

　　目前制備可膨脹石墨大多數(shù)方法是以天然石墨和濃硫酸作原料，以氯氣、過(guò)硫酸鹽、雙氧水、硝酸等作氧化劑，這樣，鱗片石墨層間插入HSO（4-）和H2SO4使得酸化沖洗后形成的可膨脹石墨中殘留的酸液對(duì)膨脹石墨的含硫量產(chǎn)生影響，這就可能導(dǎo)致制得的膨脹石墨作為高級(jí)密封材料時(shí)腐蝕與其接觸的配偶金屬密封面，使密封失效，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生。因此把酸化液配比、用量、石墨粒子粒度、膨脹溫度、可膨脹石墨的ph值作為影響膨脹石墨性質(zhì)的重要因素，分別改變其條件進(jìn)行試驗(yàn)，分析其影響程度并優(yōu)選出最佳條件。

　　主要新方法有：（1）天然石墨與混酸（硫酸與硝酸質(zhì)量比為2:1）作原料，比例為1:3，高錳酸鉀為氧化劑制備可膨脹石墨，反應(yīng)溫度為25°C，反應(yīng)時(shí)間0.5h，膨脹容積375ml/g,含硫量<0.96%，灰分<1%，水分<1.5%，最終制得的膨脹石墨含硫量為0.084%，密度1.1g/cm（3），抗拉強(qiáng)度為6.5-7.5mpa，抗壓強(qiáng)度113mpa，回彈率33%。（2）以冰醋酸為反應(yīng)介質(zhì)，在少量濃硫酸存在下，以重鉻酸鉀作為氧化劑制備低硫可膨脹石墨，反應(yīng)溫度為25°C， 反應(yīng)時(shí)間為50分鐘， 含硫量0.68%，膨脹體積為260ml/g，膨脹石墨產(chǎn)品含硫量為0.08%。（3）在硫酸與石墨的質(zhì)量比為4:1的混合體系中，以過(guò)氧化氫作氧化劑，反應(yīng)后脫酸，再將酸性石墨置于草酸和硝酸的混合液中，制備低硫可膨脹石墨，反應(yīng)溫度為25°C，反應(yīng)時(shí)間1h，膨脹容積200-210ml/g。制得的膨脹石墨含硫量為0.046%，密度1.1g/cm（3），抗拉強(qiáng)度為6.5-7.4mpa，抗壓強(qiáng)度115.3mpa，回彈率34%。

　　2 膨脹石墨的性能特點(diǎn)

　　石墨雖經(jīng)過(guò)了插層、脫插、膨化、壓制等化學(xué)物理作用，但其晶體結(jié)構(gòu)始態(tài)與終態(tài)是相同的，因此石墨的理化性能———耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱等，在膨脹石墨中有所保留。另外，膨脹石墨又稱蠕蟲(chóng)石墨，蠕蟲(chóng)之間相互嚙合，形成膨脹石墨板帶材，具有良好的壓縮性、回彈性和低的應(yīng)力松弛率。一般的物理特性：密度：0.9-1.1g/cm（3）；耐氧化：在溫度>500°C時(shí)才開(kāi)始氧化；耐高溫：200-2000°C；壓縮率：>45%；回彈率：>15%；蠕變率：<5%。

　　3 技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用

　　3.1 膨脹石墨復(fù)合材料

　　鱗片石墨經(jīng)酸化后，浸入磷酸、硼酸溶液或有機(jī)硅、樹(shù)脂、氧化石墨等，與之復(fù)合，制成各種以膨脹石墨為基體的復(fù)合材料，從而增加其機(jī)械強(qiáng)度，使性能和質(zhì)量有很大提高。

　　3.2 低硫和無(wú)硫膨脹石墨制造技術(shù)和產(chǎn)品

　　這一類產(chǎn)品主要用于核能裝置中的密封，由于核能裝置的輻射環(huán)境對(duì)裝置的安全性有極高的要求，相應(yīng)對(duì)密封材料純度及有害雜質(zhì)含量也提出了很高的要求。日本碳素（株）可提供S<0.001%的膨脹石墨填料環(huán)。我國(guó)八五科技攻關(guān)計(jì)劃中列入了研制超低硫膨脹石墨項(xiàng)目，現(xiàn)已有了很大進(jìn)展。但是，要求更高純度的膨脹石墨制造技術(shù)，國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有滿意的成果。

　　3.3 高強(qiáng)緩蝕型膨脹石墨制造技術(shù)和產(chǎn)品

　　這是一類主要用于化工裝置中的膨脹石墨新品種。炭石墨材料具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，但卻因此帶來(lái)了在電解質(zhì)流體密封時(shí)造成密封對(duì)偶金屬的腐蝕問(wèn)題。國(guó)外已經(jīng)有了添加緩蝕劑的膨脹石墨，我國(guó)也研制出了添加鉬劑和硼劑的緩蝕型膨脹石墨。此外，膨脹石墨還具有優(yōu)良的吸附特性和與生物體的組織相容性、血液相容性，不存在致癌危害，對(duì)環(huán)境保護(hù)發(fā)揮著很大作用。以膨脹石墨為基礎(chǔ)原料，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出醫(yī)藥衛(wèi)生材料，有明顯的醫(yī)療作用。

　　結(jié)語(yǔ)

　　膨脹石墨作為一種新型材料，由于其優(yōu)良的理化形態(tài)，會(huì)在生活生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域有越來(lái)越多的應(yīng)用機(jī)會(huì)。目前國(guó)際膨脹石墨產(chǎn)業(yè)銷售額達(dá)數(shù)十億美元，我國(guó)如發(fā)揮好作為石墨資源第一大國(guó)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)拓市場(chǎng)，將會(huì)有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。