[发明专利]一种极细结构炭素石墨制品的制备方法

说明书

本发明提供了一种极细结构炭素石墨制品的制备方法，包括：将农林废弃生物质炭化、制粉、形貌处理，得到≤3μm类球形的超微粉体材料；将所述粉体材料与粘接剂、添加剂、石墨化促进剂进行液相混合，然后干燥、成型、3‑8次的反复浸渍与焙烧，石墨化处理，得到极细结构炭素石墨制品。本发明以农林废弃生物质为原料，避免了能源材料的使用，节能环保，且该材料炭化后易制成类球形的超微粉体；本发明采用极细的农林废弃生物质为原料，保证了细结构炭素石墨制品的整体一致性，提高了各向同性，避免了内裂等问题，降低了极细结构炭素石墨制品的生产成本及过程控制成本，提高了极细结构炭素石墨制品的密度和强度，综合性能良好。

技术领域

本发明涉及炭素石墨技术领域，尤其涉及一种极细结构炭素石墨制品的制备方法。

背景技术

炭素石墨制品是以石油焦、沥青焦等焦炭为原料、煤沥青为粘接剂，经破碎、配料、混捏、成型、烧结、浸渍、石墨化、机械加工等工艺制造的一种耐高温抗氧化的导电材料，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、建材、核能等不同领域，如做耐磨用的轴承、密封环；电火花加工用电极、电解加工用电极；连续浇铸用结晶器；半导体生产用加热器、坩埚、炉衬；烧结模具及航空航天飞行器燃气舵及发动机保护套等。

目前国内生产的炭素石墨制品多采用石油焦、沥青焦等为原材料，由于能源紧缺、环境污染等问题，石油焦、沥青焦等能源材料紧缺，伴随着国内治理环境污染等的停产、限产带来的成本增加、原料紧缺等严重限制了行业的发展。第二，石油焦等焦炭制品，由于其特殊的结构造成炭化、石墨化过程中挥发份的排除而引起开裂、破损等问题，严重影响了细结构石墨的性能。第三，石油焦等焦炭制品犹在粉碎过程中易造成形貌复杂，很难加工成≤3μm类球形的超微粉体材料，而造成细结构炭素石墨制品的各向异性，进一步影响了细结构炭素石墨制品的性能。第四，目前炭素石墨制品多采用混捏的方式混合母料和粘接剂以及其他添加成分，由于一次颗粒的粒径较大，导致石墨电极的各向同性较差，最终引起石墨电极性能的差异。其中，混捏属于干混的一种，而粘接剂有一定的粘性，混捏的方式极易导致材料组分分布的不均匀，而由于混合不均匀的各种组分在温度变化情况下的收缩比、收缩速度的不同，导致石墨电极容易在生产过程中产生内裂，最终引起石墨电极的报废，大大提高了石墨电极的生产成本。

本发明人考虑，采用植物制品等为原料，解决能源材料带来的原料紧缺、成本上升、环境污染等一系列问题。并且，进一步提高极细结构炭素石墨制品的各项性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种极细结构炭素石墨制品的制备方法，节能环保，且具有较高的密度和强度。

有鉴于此，本发明提供了一种极细结构炭素石墨制品的制备方法，包括以下步骤：将农林废弃生物质炭化、制粉、形貌处理，得到≤3μm类球形的超微粉体；将所述超微粉体与粘接剂、添加剂、石墨化促进剂进行液相混合，然后干燥、成型、3-8次的反复浸渍与焙烧，石墨化处理，得到极细结构炭素石墨制品。

优选的，所述农林废弃生物质为稻秆、麦秸、竹竿和椰壳中的一种或几种。

优选的，所述炭化的温度为500-1100℃。

优选的，制粉的粒度小于等于3μm。

优选的，所述石墨化促进剂为硅、氧化硅、碳化硅、硼、氧化锰、稀土元素、氧化铁和碳酸钙中的一种或几种。

优选的，所述添加剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酸和羧甲基纤维素钠中的一种或几种。

优选的，干燥后粉体的体密度为0.3 - 1.6g/cm³，粉体的粒度为0.1 - 50um，粉体的水分小于1%。

优选的，所述成型控制比重为1.2-1.75g/cm³。