[科普中国]-水分膨胀

鳞片石墨经过插层处理后,水洗、烘干制成可膨胀石墨。不同烘干条件得到不同水分的可膨胀石墨,人们常将水分视为杂质,而希望可膨胀石墨中含较低的水分。水分是可膨胀石墨膨胀容积的重要影响因素之一。

膨胀石墨膨胀石墨由于其良好的耐腐蚀性、耐热性、耐辐射性，导电导热性、自润滑性及不渗透性等优良性质而广泛应用于阻燃、密封、医学、航空航天等领域。膨胀石墨在生产中经过了氧化、插层、水洗、干燥、膨化等几个工艺过程。鳞片石墨经氧化插层反应制得酸化石墨，再经过滤、水洗除掉残留氧化剂和插层剂，经机械脱水和加热干燥过程后得到可膨胀石墨。

在工业干燥过程中力求降低产品水分，排除水分杂质，这需要大量的能量。依据氧化插层反应机理，可膨胀石墨中的水分为外水和内水，外水主要以游离态存在于可膨胀石墨颗粒之间，内水主要以结合水的形态存在于插层中。顾家琳等证明大量外水存在时会降低膨化温度，影响膨胀容积；一定含量的内水却能够促进膨胀过程。赵国刚等证明干燥温度过高会影响膨胀容积。有关可膨胀石墨膨胀过程中残留物对膨胀过程的影响以及可膨胀石墨水分等研究鲜有涉及。1

水分对膨胀的影响1.干燥温度越高，水分蒸发速率越大；在 90℃、120℃、150℃下，水分达到平衡或降为0所用的时间分别为140min、80min、50min。

2.试验结果表明，适当的内在水分存在对膨胀过程有促进作用，在水分含量约为3.0%时可获得最大膨胀容积为370mL/g的膨胀石墨。

3.不同温度下干燥对可膨胀石墨的膨胀容积和水分的影响基本相同；适宜的干燥温度和干燥时间应依据能耗进行选择。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学