专利名称：强化柔性石墨及其制造方法
技术领域：
本发明涉及柔性石墨制造方法。
天然鳞片石墨经人工插层反应可制成可膨胀石墨，再经过高温膨化后，压制或轧制成型即成为柔性石墨。迄今为止制造的柔性石墨具有石墨的理化特性，还具有可塑性及优良的密封特性，是很好的非金属密封材料、屏蔽材料，不过柔性石墨不足之处在于其强度低，在密度为1.0克/厘米3时，强度一般为3.5-5.5兆帕。为了提高其强度，人们提出了各种途径，例如，将柔性石墨与其他较强材料的板、箔、纤维一起做成复合材料，也有人采取在柔性石墨中增加某些添加剂，以提高其强度。硼就是这种添加剂的一种，例如，欧州专利EP0085121，就是以3-5%(重量)的硼酸混合于可膨胀石墨中，经过1500-2400℃高温模压，制成密度为1.7-2.2克/厘米3，强度为16-45兆帕的柔性石墨;又如，在日本专利，特开昭58-74515中，使天然鳞片石墨在1700-3000℃高温下，在含硼气氛中渗硼，而后制成可膨胀石墨，加热膨化后，压制成材，在密度为1.8克/厘米3时，强度为12.6-15.4兆帕。
在上述用添加硼增强柔性石墨的方法中，都必需有1500℃以上的高温处理操作，这就使得工业规模生产中，在工艺和设备上增加了难度，提高了强化柔性石墨的成本。
本发明的目的就在于针对上述不足之处，提供一种强化柔性石墨及其制造方法，在保证质量的前提下，通过改进工艺，取消高温处理。
本发明中提供的强化柔性石墨，含硼量为0.3-1.5(重量)%，当密度为1.0-1.1克/厘米3时，拉伸强度为6.5-10.0兆帕，当密度为1.5-1.6克/厘米3时，拉伸强度为10.0-20.0兆帕，硼的含量低于0.3(重量)%，强化效果不明显，而高于1.5(重量)%时，则材料明显变脆。
本发明提供的强化石墨制造方法，包括以下步骤
1.将硼酸与可膨胀石墨均匀混合，硼酸的加入量为可膨胀石墨重量的5-15%;
2.将硼酸与可膨胀石墨的混合物在80-100℃烘干;
3.将烘干后的硼酸与可膨胀石墨混合物作为原料，按普通柔性石墨制造工艺加工，得到密度为0.4-0.9克/厘米3的中间产物，然后，加热150-700℃，0.5-2小时;
4.将热处理后的中间产物继续压轧制成密度为至少1.0克/厘米3的强化柔性石墨。
在上述制造方法中的第1步中，硼酸与可膨胀石墨均匀混合，也可以是将可膨胀石墨在水或甲醇、乙醇为溶剂的硼酸溶液中浸渍，浸渍的硼酸量为膨胀石墨量的5-15%。
用本发明提供的强化柔性石墨制造方法得到的强化柔性石墨，其硼的含量正是0.3-1.5(重量)%，硼的存在形态是均匀分布的氧化硼，之所以进行150-700℃的热处理，目的是使氧化硼的结构与石墨中碳的结构相适应，以取得强化的效果。
下面介绍本发明强化柔性石墨及其制造方法的一个实施例将10公斤用硼酸水溶液浸渍过的KP5099180(即50目的含碳99%的膨胀容积为180毫升/克的可膨胀石墨)，其浸渍的硼酸重量与可膨胀石墨之比为12∶100，在90℃烘干到水份为1.2%，将此浸渍有硼酸的可膨胀石墨在500毫米幅宽的柔性石墨带材生产线上制成带材，其膨化温度为950℃，膨化后在初轧过程中，分别有900℃及800℃各一分钟的脱气、脱硫处理，在轧制到密度为0.7克/厘米3时，将其进行200℃，2小时的热处理，而后轧制成厚度为0.4毫米、密度分别为1.1克/厘米3和1.6克/厘米3的带材，该强化柔性石墨，经化验，符合预期要求，硼含量为0.92(重量)%。
将制得的带材按ZBJ22010-89测试拉伸强度，按GB3988-83测定压缩率，回弹率，按ASTMF38-80B测试应力松弛率。结果如表所示强化柔性石墨性能表
由此不难看出本发明提供的强化柔性石墨具有比普通柔性石墨高得多的拉伸强度，同时又具有与普通柔性石墨相近的高压缩率，回弹率及低应力松驰率，另外与普通柔性石墨相比，其具有较高的抗氧化温度和较好的缓蚀性能。
强化柔性石墨的制造方法中，150-170℃，0.5-2小时的加热处理，也可以在将柔性石墨压轧到成品密度以后进行。在上述实施例中，带材直接轧到密度1.1及1.6克/厘米3后，再进行200℃的加热处理，得到与上表相同水平的性能，但带材的表面质量及柔软性较差。
本发明提供的强化柔性石墨的制造方法，在保持或提高其性能的前提下，取消了对设备和操作都带来诸多不但的高温处理工艺，简化了工艺，降低了成本，易于实现工业化生产。
权利要求
1.一种强化柔性石墨，含有碳和硼，其特征在于，硼的含量为0.3-1.5(重量)%；
2.一种强化柔性石墨制造方法，其特征在于，该制造方法包括下列步骤(1).将硼酸与可膨胀石墨均匀混合，硼酸的加入量为可膨胀石墨重量的5-15%;(2).将硼酸与可膨胀石墨的混合物在80-100℃烘干;(3).将烘干后的硼酸与可膨胀石墨混合物作为原料，按普通柔性石墨制造工艺加工，得到密度为0.4-0.9克/厘米3中间产物，然后加热150-700℃，0.5-2小时;(4).将热处理后的中间产物继续压轧制成密度为至少1.0克/厘米的强化柔性石墨;
3.根据权利要求2的强化柔性石墨制造方法，其特征在于，第1步中所述的硼酸与可膨胀石墨均匀混合是将可膨胀石墨在水或甲醇、乙醇为溶剂的硼酸溶液中浸渍，浸渍的硼酸量为可膨胀石墨重量的5-15%。
全文摘要
本发明提供了一种强化柔性石墨及其制造方法，这种强化柔性石墨硼的含量为0.3—1.5(重量)％，其强度可大大提高，而压缩率、回弹率基本不变，在制造工艺中取消了已有技术中的高温热处理工艺代之以低温150—700℃处理，简化了工艺，降低了成本，且易于实现大规模工业生产。
文档编号C01B31/04GK1094379SQ9310378
公开日1994年11月2日 申请日期1993年4月23日 优先权日1993年4月23日
发明者沈万慈, 刘秀瀛, 刘英杰, 侯涛, 康飞宁, 顾家淋, 李友国 申请人:清华大学