[发明专利]柔性石墨纸的制备方法

说明书

本发明涉及一种柔性石墨纸的制备方法。

由天然的磷片石墨制备成有广泛用途的柔性石墨纸，在专利文献中有许多报导。有代表性质的如美国专利US 5149518提出了一种制造薄柔性石纸的方法，它包括下列步骤：1．纯度至少为97％的天然石墨用氧化剂处理得到石墨层间化合物，2．水洗和干燥，3．在炉子内加热这种石墨层间化合物使其迅速膨胀为蠕虫石墨，4．把这种蠕虫石墨滚压成型为柔性石墨纸。欧洲专利EP-406008也报导了大体类似的过程。这些方法的共同缺点是制备石墨层间化合物的反应过程时间太长，不得不采用间歇反应器，不能连续进行反应。直接水洗石墨层间化合物与浓酸的混合液，不仅水耗量过大，而且造成污水的大量排放。卧式或井式加热膨胀炉结构复杂，分解出的SO₂不能及时排出，从而增加了柔性石墨制品的硫含量。

本发明的目的在于提供一种能连续进行插层反应的水洗废水少的，最终产品硫含量低制备柔性石墨纸的方法。

本发明的柔性石墨纸的制备方法，由石墨层间反应单元、水洗干燥作单元、加热膨胀单元和加压成型单元构成，其特征在于所述的石墨层间反应单元采用先冷却氧化剂与酸的混合物至低于5-25℃，再加天然石墨粉与之连续反应的方法；所述的水洗单元在加水洗涤前，先将浓酸与石墨层间化合物连续压滤成块而后加水洗涤的方法；所述的加热膨胀单元采用倾斜40-70°的加热膨胀炉，并且在炉子的中部设置排烟口；所述的加压成型单元具有矩形通道式布料器与刚性予压带，此外还增加了废液回收与处理单元。

本发明柔性石墨纸的制备方法，结合附图说明如下：

图1为制备石墨层间化合物的反应单元。

图2为含浓酸石墨层间化合物袋式连续压滤装置的水洗单元。

图3为水洗单元的第二种实施方案。

图4为加热膨胀单元(顺流)。

图5为加热膨胀单元(逆流)。

图6为制备柔性石墨纸的成型单元。

图7为废液处理单元。

如图所示，1为98％的浓硫酸贮槽，2为氧化剂贮槽，3为温度计，4为搅拌器，5为冰水冷却套，6为排液阀，7为原料石墨粉斗，8为水冷却套，9为排料阀，10为含酸石墨层间化合物槽，11为对称挤压板，12为软滤袋，13为加压器，14为集酸槽，15为废酸槽，16为脱酸后层间化合物槽，17为滤筒，18为筛板，19为废水，20为逆流管，21为自来水，22为含水石墨层间化合物槽，23为精密给料器，24为给料斗，25为压缩空气机，26为废烟气口，27为风管，28为排料管，29为滤纲的集料箱，30为渣槽，31为蠕虫石墨，32为矩形料斗，33为传送带，34为支承管，35为薄壁筒，36为压辊，37为柔性石墨纸，38为排烟罩，39为反应器，40为磷矿粉斗，41为过磷酸钙(磷肥)斗，42为混合器。

如图1所示：所述的98％硫酸与氧化剂按100∶(2-6)重量比加到带搅拌器4的容器内，二者可同时加入，亦可先加入浓硫酸，将酸冷却后再慢慢加入氧化剂，不论那种方式，都要控制混合液的温度不要超过25℃，而且要边加边搅拌。所述的氧化剂可以是硝酸、硝酸钠、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化氧、高锰酸钾、氯酸或铬酸。

氧化剂和浓硫酸的混合液与粒度为100目-16目的原料石墨粉按(2．5-4)∶1的重量比〔(2．8-3．5)倍较好〕加入容器内，边加料边搅拌，控制的反应温度30-60℃，反应时间为10-30分钟。生成的石墨层间化合物与浓酸液的混合物(浆态)经排料阀9排入压滤水洗、干燥单元。