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天然鱗片石墨是一種優(yōu)質(zhì)耐火材料原料，但石墨表面的疏水性強(qiáng)，很難制備出均勻致密的不定型耐火材料。要使石墨在耐火材料中得到廣泛應(yīng)用，必須對石墨進(jìn)行表面改性，使表面由疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性。一般來說，表面改性大多是利用改性劑對粉體進(jìn)行表面改性，本文則為大家介紹了多種石墨改性方法。

　　石墨的表面張力小，大面積無缺陷，其表面還存在約0.45%的揮發(fā)性有機(jī)物，這些均惡化了石墨的潤濕性。石墨表面的強(qiáng)疏水性，惡化了澆注料的流動(dòng)性，且石墨容易聚集而不能均勻分散在耐火材料中，因此很難制備出均勻致密的不定型耐火材料。

　　高溫?zé)珊蟮慕M織結(jié)構(gòu)及性能，在很大程度上取決于高溫硅酸鹽液體對石墨的潤濕性。當(dāng)潤濕時(shí)，硅酸鹽液相在毛細(xì)管力的作用下，流入顆粒間隙，靠它們間的附著力把石墨顆粒粘結(jié)起來，在石墨周圍形成一層薄膜，冷卻后形成連續(xù)體，與石墨形成粘結(jié)力較高的界面。若二者不潤濕，石墨顆粒形成聚集體，硅酸鹽液相局限在顆粒間隙中形成孤立體，高溫下很難燒結(jié)形成致密的復(fù)合體。

　　因此，要想制備性能優(yōu)良的含碳耐火材料，必須先改善石墨的潤濕性。近年來，人們對石墨進(jìn)行了大量表面改性研究，取得了一定進(jìn)展，并探討出了多種表面改性方法?！　?/span>

　　1、低溫煅燒石墨

　　石墨表面有0.45%的揮發(fā)性有機(jī)物，這是導(dǎo)致潤濕下降的原因之一。將石墨在300~400℃低溫煅燒后，其潤濕性有一定的改善。

　　2、表面活性劑改性石墨

　　表面活性劑法改性是指利用表面活性劑的特殊結(jié)構(gòu)，使其一端的疏水基吸附在石墨表面上，而另一端的親水基指向水中，從而改變了石墨的表面性質(zhì)，使其親水性得到改善。以表面活性劑改性石墨是最早發(fā)展的方法之一，具有成本低、工藝簡單和潤濕性明顯提高等特點(diǎn)。

　　3、破碎坯體法

　　將石墨和其他耐火物料按照一定比例混合均勻，在壓力機(jī)上壓制成坯體，經(jīng)一定溫度焙燒處理而得到致密的高強(qiáng)度坯體，然后坯體破碎成不同粒級的物料，將這種物料引入不定型耐火材料料中，而達(dá)到多量引入石墨的目的。

　　4、造粒法

　　以石墨或其他耐火物料為造粒的核心，即“粒核”，在外力作用下，通過結(jié)合劑的粘結(jié)力，使石墨或其他耐火物料粘結(jié)在粒核表面，隨著粒核的長大，最后成為有一定密度和強(qiáng)度的大顆粒。

　　周寧生以破碎坯體法和造粒法向澆注料中引入石墨，與向澆注料中直接加入鱗片石墨相比，加水量顯著降低，流動(dòng)性改善，因而密實(shí)程度相應(yīng)提高。冷態(tài)和熱態(tài)強(qiáng)度比后者高出一到二倍。造粒法和破碎坯體法向澆注料中引入石墨，改善了石墨密度小和填充性差的問題，這兩種方法值得進(jìn)一步去研究和探討。

　　5、石墨的球形化處理

　　球形化指對鱗片石墨施加外力，在鱗片細(xì)碎化的同時(shí)，細(xì)碎的鱗片在厚度方向上互相粘結(jié)或使鱗片彎曲，引起片徑減小、厚度變大而粒狀化。此時(shí)石墨因?yàn)閺胶秃竦牟顒e變小而逐漸失去了取向性。石墨經(jīng)球形化處理后，減小鱗片石墨的比表面積，降低表面能，在澆注料中的充填性和分散性得到了提高。但這種方法對石墨潤濕性的改善程度有限，不能達(dá)到石墨的使用要求。

　　6、強(qiáng)酸處理法

　　將石墨粉末浸在濃硫酸、濃硝酸或氫氟酸中，在常溫至100℃下反應(yīng)，把石墨顆粒表面改為親水性的表面。但由于酸成分浸入到石墨的結(jié)晶層內(nèi)，形成層間化合物，要除去這些殘留在結(jié)晶層中的化合物很困難，在以后的施工中，酸成分溶于泥料或泥漿的水中，使PH值改變而影響材料的性能。

　　7、表面涂層法

　　石墨表面涂層法指用物理或化學(xué)方法在石墨表面覆蓋一層親水性物質(zhì)，如具有良好的潤濕性的氧化物、金屬、碳化物、氮化物等。這種方法在改善石墨親水性的同時(shí)，通過石墨表面的涂覆層，還能提高石墨的抗氧化性，增強(qiáng)復(fù)合材料中石墨與周圍基質(zhì)或晶粒的界面結(jié)合強(qiáng)度，通過密度較大的吸附層能降低石墨與其他耐火物料間的密度差。因此表面涂層法是一種具有很大發(fā)展前景的方法

　　石墨表面涂層法的優(yōu)點(diǎn)在于表面包覆涂層后，不但改善了石墨的潤濕性，還提高了石墨的抗氧化性，增強(qiáng)了石墨與周圍基質(zhì)或晶體顆粒間的結(jié)合強(qiáng)度。但存在的問題是，由于涂覆層顆粒與石墨母顆粒之間的結(jié)合力較弱，在原料混合過程中，涂覆層顆粒容易從石墨表面脫附，從而影響改性效果。

資料來源：石墨的表面改性方法研究，楊志紅

編輯整理：中國粉體技術(shù)網(wǎng)