不透性石墨

产品介绍

石墨材料是一种特殊的非金属材料，它不仅具有良好的物理机械性能和加工性能，而且还具有优异的耐腐蚀性和高的热导率，因此，是制造化工防腐蚀设备的理想材料。作为结构材料的石墨制品还包含一些高分子材料或其他成分，以适应不同的使用条件。特性不透性石墨具有以下一些特性。耐腐蚀性除强氧化性介质如硝酸、浓硫酸、铬酸、次氯酸、双氧水、强氧化性盐类溶液及某些卤素外，可耐绝大多数酸、碱、盐类溶液、有机溶剂等的腐蚀。除添加有氟塑料的材料外，其耐腐蚀性主要取决于添加成分。例如，应用最广的酚醛树脂浸渍石墨和挤压石墨耐酸不耐碱，呋喃树脂浸渍石墨耐非强氧化性酸又耐碱，水玻璃浸渍石墨耐碱不耐稀酸等。

物理性质

导热性随制造工艺不同，可有不同的热导率。例如，不含其他成分的高致密不透性石墨制品的热导率可达l30w/(m•K);应用最广的酚醛树脂浸渍石墨的热导率可达ll0～130w/(m•K)，是碳钢的3倍，不锈钢的6倍，而挤压或模压成型的压型酚醛石墨及氟塑料石墨的热导率为20w/(m•K)左右，已得到应用的石墨聚乙烯管及石墨聚丙烯管的热导率仅为l～3W/(m•K)。

由于石墨晶体平行于层面方向的热导率远大于垂直于层面方向的热导率，所以，无论是挤压成型还是模压成型，石墨制品的热导率都具有各向异性。

线膨胀系数随制造方法和所用原料及配比不同而有较大差异。按石墨电极生产工艺制造的石墨制品的线膨胀系数a为(1～5)X10-6/C。同样按石墨电极生产工艺制造，但经树脂(如酚醛树脂)浸渍的石墨制品，其a值可增大50%左右；挤压酚醛石墨管的a为(8～24)×10PC，而石墨聚氟乙烯管和石墨聚丙烯管的可达(30--57)X10/C。

耐热冲击性耐热冲击性与材料的抗拉强度及14热导率平方根成正比，与其线膨胀系数及弹性模量成反比。应用最广的浸渍石墨因其线膨胀系数小，热导率高，相对于抗拉强度的弹性模量较低，因而具有很高的耐热冲击性。它的耐热冲击性远高于其他常用脆性非金属材料，因而在腐蚀性介质换热情况下，尤其是在燃烧炉中具有优势。而用高分子材料与石墨粉共混后挤压或模压成型的石墨制品，因线膨胀系数大幅度上升，热导率大幅度下降，而导致耐热冲击性变差。

制造工艺分类

分类及应用不透性石墨按制造工艺分，可分为浸渍石墨、压型石墨、浇铸石墨和复合(增强)石墨等。

浸渍石墨基材基本上是按石墨电极的生产工艺采用比石墨电极生产用骨料颗粒小的细颗粒配方制造的，也可用石墨电极坯材或冶金用矩形石墨块材作石墨设备制造用材，但其强度和加工性能等物理机械性能要比前者差。

石墨材料通常包含有较多的气孔，是可透或微渗透的。采用抽真空一加压浸渍的方法使浸渍剂如液态高分子材料或无机材料填入石墨材料的气孔，并经加热固化，即得所谓的浸渍石墨。浸渍石墨可以是不透的，也可以是微渗透的。最常用的浸渍剂为热固性酚醛树脂，其次是呋喃系列树脂、二乙烯基苯树脂。另外，还可用环氧树脂、聚四氟乙烯(分散液)、聚苯乙烯树脂、有机硅树脂等作浸渍剂，也可以用水玻璃浸渍，以适应较高的使用温度。浸渍石墨基本上保留了基体石墨材料的众多优点，如高的热导率等，因而得到广泛应用。

压型石墨是以石墨粉为骨料加黏结剂(有时还加其他添加剂)经混合成糊料后在模具内挤压或模压成型，并经加热固化而得到的一种成型石墨制品，所用黏结剂可以是热固性树脂，也可以是热塑性树脂、沥青或其他黏结剂。热固性树脂是酚醛树脂、呋喃树脂和环氧树脂。热塑性树脂主要采用氟塑料、聚氯乙烯和聚丙烯。挤压石墨制品主要是挤压酚醛石墨管道。国内采用将石墨粉与热固性酚醛树脂共混后，在挤管机里加压成型，同时加热固化成可以使用的不透性石墨管。但一般地在挤出后还需要再次热处理，以使管中的树脂完全固化，也有以焦粉为骨料，沥青为黏结剂，通过与石墨电极相同的生产工艺制造石墨化管，并经浸渍而得到不透性(浸渍)石墨化管的。用这种石墨化管于制造列管式石墨热交换器，由于管子材质和与之胶接的浸渍石墨制管板的材质接近，二者的性能，尤其是热膨胀系数也接近，因而对消除热应力的影响，延长设备使用寿命十分有利。当然，这种管子的制造难度和生产成本要芒私-全丰比石墨粉一树脂挤压石墨管高。模压石墨主要是用作设备衬里的砖、板。尺寸较大的板坯也用于制造板式石墨热交换器。和浸渍石墨相比，压型石墨制品的热导率较低，线膨胀系数和弹性模量较高，因而抗热冲击性能稍差。

浇铸石墨通常是将石墨粉、热固性树脂、固化剂及其他添加剂混匀后的糊料浇注到模具内，然后，经固化成型而制得的一种不透性石墨制品。最常用的热固性树脂为酚醛树脂，也可以用环氧树脂等。浇铸石墨与压型石墨的区别，主要在于前者在成型过程中不加压。浇铸石墨的性能取决于所用树脂的品种及配比，也受热处理温度、时间的影响。浇铸石墨通常用于制造不透性石墨零件。由于其物理机械性能不如压型石墨，目前已很少应用。

用增强材料与石墨基材复合，可形成复合(增强)石墨。被增强的石墨基材可以是块材、板材或管材。可用作增强材料的有炭纤维、石墨纤维、玻璃、硅、铝、硼等纤维以及由它们组成的布或毡。其中，尤以炭纤维及其织物用得最多。此外，还可通过将陶瓷、金属等敷覆于石墨制品表层来达到增强的目的。在被增强的石墨基材中，只要有少量增强材料存在，即可取得明显的增强效果。例如，在25mm厚的石墨板上粘贴一层10lD.nl厚的炭布，其抗弯强度可增大40%，又如用6000根左右直径8m的石墨纤维束交叉缠绕于声37/≯50mm石墨管的外壁，在石墨纤维丝束仅占外表面1/5的情况下，管子的水压爆破强度即可由7.5MPa提高到10.5MPa。复合(增强)不但可提高材料的强度，还可提高材料表面的耐磨蚀和耐冲蚀性能。敷覆陶瓷的目的，主要也是提高石墨材料的耐磨蚀和耐冲蚀性能。

产品的应用

不透性石墨广泛应用于各种化工过程中腐蚀严重的环节，绝大多数用于需要对腐蚀性物料进行加热或冷却(冷凝)的场合，也用于腐蚀性物料的洗涤、吸收、反应、焚烧等单元操作。主要用它们制造各种类型的石墨设备，也用于制造管道、管件、密封元件或衬里砖、板等零部件。在化工、冶金、轻工、机械、电子、纺织、航天等工业部门及众多行业的三废治理中，不透性石墨制品正发挥着愈来愈重要的作用。