способ получения расширенного графита

Формула изобретения

Способ получения расширенного графита, включающий химическую обработку графитового порошка смесью серной кислоты и бихромата калия, промывку обработанного порошка водой, его сушку и последующую термообработку, отличающийся тем, что в указанную смесь дополнительно вводят бисульфат калия и ее компоненты берут в следующем количестве, мас.

K₂Cr₂O₇ 2 4

KHSO₄ 1 2

H₂SO₄ Остальное

термообработку ведут при 700 1000^oС в инертной среде, после чего полученный продукт отжигают на воздухе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к получению расширенного графита и предназначено для изготовления различных прокладочных и уплотнительных материалов, используемых в химической и других отраслях промышленности. Ленточные материалы из расширенного графита находят широкое применение в качестве нагревателей.

Известен ряд способов получения расширенного графита путем обработки порошка природного графита смесью серной кислоты и различных окислителей - азотной кислоты, персульфата аммония, перманганата калия, бихромата калия и др. с последующей промывкой водой, сушкой и нагреванием окисленного графитового порошка при высокой температуре. [1-4]

Наиболее близким к изобретению является способ получения расширенного графита [4] при котором графитовый порошок обрабатывают смесью серной кислоты и бихромата калия в количестве 2-4% от массы кислоты, промывают его водой, сушат, нагревают до 100-150^oC в воздушной среде в течение 2-4 ч, затем засыпают в мешок из углеродной ткани и термообрабатывают при 700-1000^oC в пламени газовой горелки в течение 1-2 мин. Этот способ позволяет организовать процесс в промышленном масштабе.

Недостатком известного способа является невысокий выход целевого продукта, а также низкие эксплуатационные характеристики изделий, изготовленных из расширенного графита.

Сущность изобретения состоит в том, что графитовый порошок подвергают химической обработке смесью серной кислоты, бихромата калия и бисульфата калия при следующем соотношении компонентов, мас. К₂Cr₂O₇ - 2-4% КНSO₄ 1-2% и Н₂SO₄ остальное. Затем осуществляют промывку окисленного графита водой, сушат на воздухе, проводят термообработку при температуре 700-1000^oC, после чего расширенный графитовый порошок отжигают на воздухе. Реализация способа по изобретению позволяет обеспечить безопасное проведение процесса, повышает выход расширенного графита и улучшает конструкционные характеристики изделий, получаемых из порошка расширенного графита путем прессования и прокатки.

Сущность данного способа поясняется следующим примером. Порошок природного графита в количестве 500 г загружают в емкость, заливают заранее приготовленной смесью 1,5% КНSO₄ + 2% K₂Cr₂O₇ + 96,5% H₂SO₄ в количестве 2500 г/5 см³ на 1 г графита) и выдерживают при слабом перемешивании 30 мин при нормальной температуре. Затем пульпу отфильтровывают на нутфильтре, осадок промывают водой до рН7. Окисленный графит сушат на воздухе при нормальной температуре, далее интеркалированный графит термообрабатывают в инертной среде (азот) при температуре 900^oC на плазмотроне, собирая порошок расширенного графита в бункере. После этого расширенный графит отжигают на воздухе при температуре 500^oC и перегружают в контейнер. Выход порошка расширенного графита составляет 90% от массы загруженного в начале процесса порошка природного графита.

Аналогичные результаты имеют место при химической обработке смесью, содержащей КНSO₄ в количестве 1% и 2 мас. Введение КНSO₄ в количестве менее 1 мас. приводит к повышению взрывоопасности процесса и ухудшению конструкционных и эксплуатационных характеристик изделий из расширенного графита. Увеличение содержания КНSO₄ свыше 2 мас. нецелесообразно ввиду того, что при этом происходит более значительное расширение порошка в процессе окисления и чрезмерное загустение пульпы, связанное с техническими трудностями при промывке.

Прессованные прокладки (метод холодного прессования без добавок и связующего) и изделия из прокатанной через валки ленты из расширенного графита обладают высокой эластичностью и показывают хорошие эксплуатационные характеристики при повышенных температурах, обеспечивая длительный ресурс работы.

Изобретение обеспечивает высокий выход целевого продукта при безопасном ведении процесса и улучшает конструкционные и эксплуатационные характеристики изделий в процессах их применения при повышенных температурах в агрессивных химических средах.