可膨胀石墨的制备研究

吕罡 王宏佳 邹浩明 马仙龙/ 国营长虹机械厂 北京理工大学

0 引言

石墨晶体具有由碳元素组成的六角网平面层状结构。层平面上碳原子以共价键结合，结合力强，而层与层间以非常弱的范德华力结合，且层间距离较大。因此，在适当的条件下，多种化学物质可以插入石墨层间，并与碳原子结合形成新的化学相——石墨层间化合物，这种未膨胀的石墨层间化合物就是可膨胀石墨。可膨胀石墨加热到适当温度后可瞬间分解，产生大量气体，使石墨沿轴方向膨胀成蠕虫状的新物质——膨胀石墨[1]。

膨胀石墨保持了鳞片石墨的分子结构，是元素碳的同素异形体，相邻的3个碳原子间以sp2杂化轨道形成120°夹角的共价键，因而具有耐热、导电、耐辐射、耐腐蚀和自润滑等多种性能。同时，膨胀石墨还具有天然石墨所不具备的特性，如质轻、多孔、柔软、可压缩等。因此，膨胀石墨在化工、电子、环保等领域有着良好的应用前景，特别是以其为主要成分开发的红外/毫米波干扰发烟剂及新型广谱吸波涂料，在被应用于双模隐身干扰弹或隐身装备上时可为战场目标提供高效的软防御无源干扰手段，这为应对精确制导武器弹药打击和提高重要军事、政治及经济目标自我抗打击的防御能力具有极其重要的意义。石墨已成为传统工业和战略性新兴产业所必须的矿物原料，被欧美国家列为重要的战略资源，严格限制其开采及技术出口[2]。

如何高效、高产、低能耗地制备可膨胀石墨而使其产品质量高、废液污染小成为当前业界普遍关注的重点。……