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可膨脹石墨作為一種功能材料,因其具有導熱系數高、吸附能力強、多孔、質量輕等優良特性,已被研究人員研究并廣泛應用于各個領域。下面簡要介紹幾種膨脹石墨復合材料的制備、研究和應用。
以硝l酸鐵和硝l酸鈷為主要原料,采用化學共沉淀法制備了納米磁性粒子,并將其與可膨脹石墨復合制備了不同負載量的磁性可膨脹石墨。
以可膨脹石墨和金屬網為電磁屏蔽的基本材料,與ABS樹脂通過共混、擠出、熱壓等成型工藝制備了電磁屏蔽復合材料。結果表明,在可膨脹石墨/ABS電磁屏蔽復合材料中,其電磁屏蔽效能隨著可膨脹石墨含量的增加和復合材料厚度的增加而增加,經過超聲波處理的可膨脹石墨可以提高復合材料的屏蔽效果。
在超聲振蕩條件下,將可膨脹石墨分別與椰殼基活性炭和活性中間相炭微球混合,制備膨脹石墨/活性炭復合材料,組裝成水基雙電層電容器。
將可膨脹石墨與高吸附、高導熱的石蠟復合,制備了不同比例的中低溫相變蓄熱材料。用DSC測試了各組復合相變蓄熱材料的熱物性參數。結果表明,當可膨脹石墨含量小于5%時,對石蠟的相變點和焓變影響不大,具有較強的蓄熱能力和較高的熱流密度。
通過浸漬、干燥和氫氣還原制備了納米金屬鈷/可膨脹石墨納米復合材料。研究發現,該方法制備的復合材料中鈷顆粒均勻分散在納米級可膨脹石墨上,當鈷含量為10%~40%時,金屬鈷具有較高的磁導率,導致復合材料具有良好的低頻電磁屏蔽效果。
制備可膨脹石墨的方法包括化學氧化法、電化學法、氣相擴散法(雙室法)、混合液相法、熔融法、加壓法、催化劑法、光化學法等,其中化學氧化法和電化學法是應用普遍的制備方法。電化學法,憑借環境污染小、成本低、處理量大、酸液可回收使用等優點,近年來備受關注。其他合成方法,各有其優點和不足之處,合成對象亦不盡相同,很少采用。
化學氧化法:化學氧化法是一種制備可膨脹石墨的傳統方法,此法將天然鱗片石墨與適量的氧化劑和插層劑均勻混合,控制一定的溫度,不斷攪拌,經水洗、過濾、烘干即得到可膨脹石墨。氧化劑種類很多,一般采用的氧化劑是固體氧化劑,也可以是一些具有氧化性的液體氧化劑。通過近年來研究發現,制備可膨脹石墨常用的主要氧化劑以高錳l酸鉀為主。插層劑多以酸為主,近幾年的研究人員主要以硫酸、硝l酸、磷酸、高氯l酸、混酸和冰乙l酸等為主。
電化學法:電化學法是在恒定電流下,以插入物的水溶液為電解液,將石墨與金屬材料(不銹鋼材料、鉑板、鉛板、鈦板等)構成復合陽極,在電解液中插入金屬材料做陰極,構成閉合回路;或是將石墨懸浮在電解液中,在電解液中同時插入陰、陽極板,通過對兩個電極通電的方法,進行陽極氧化。近年來,電化學法憑借眾多優越性逐步成眾多企業為制備可膨脹石墨的優選方法。