專利名稱：一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑的制作方法
一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石墨材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑。
背景技術(shù)：
石墨化過程中影響石墨產(chǎn)品性能的關(guān)鍵因素之一是氣脹。焙燒品在石墨化爐中， 當(dāng)溫度上升到1400°C以上時(shí)，氫、硫、氮等元素將以H2, H2S, N2, NH3等形式釋放出來，其中氮元素主要在1400 1900°C釋放出來，而硫元素集中在1700 2100°C區(qū)間釋放出來，此時(shí)處于可塑狀態(tài)的焦炭氣孔壁受到排除氣體的壓力，體積產(chǎn)生膨脹，降低了石墨產(chǎn)品的物化性能。而通過添加氣脹抑制劑和控制石墨化過程中1700 2100°C這一溫度區(qū)間的升溫速率，都能降低這一區(qū)間雜質(zhì)氣體的釋放速率，從而有效的抑制氣脹。催化石墨化可在滿足性能要求的前提下，降低石墨化溫度(石墨化度不降低)，簡化對設(shè)備的要求，減少熱應(yīng)力，縮短石墨化時(shí)間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)制造成本。稀土元素由于其特殊的f軌道電子，使其在催化，材料性能改良等很多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但是作為石墨材料生產(chǎn)的添加劑還沒有報(bào)道。稀土元素和硫反應(yīng)生成硫化物， 并在高溫下分解，能夠降低氣態(tài)N，S的釋放速率，抑制氣脹的發(fā)生。同時(shí)稀土金屬具有較高的蒸氣壓使稀土碳化物高溫下不穩(wěn)定，稀土碳化物的蒸氣壓與溫度的關(guān)系如下式Iogp = A-B/T (1)其中，ρ為稀土金屬的蒸汽壓，A，B為常數(shù)，T為溫度。隨著稀土碳化物的不斷分解， 又不斷的生成，從而實(shí)現(xiàn)催化石墨化；而且稀土碳化物的熔點(diǎn)較低(相對于石墨化溫度)， 液態(tài)稀土碳化物能均勻的分散在石墨中，起到類均相催化石墨化的效果。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，為稀土化合物或者稀土金屬粉末，所述的稀上化合物為稀上氧化物，稀土碳化物或者稀土商化物中的一種或者幾種混合；所述的稀土化合物為RE2O3，REC2, REX3, RE以及RE的其它有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，其中RE為稀土元素；所述的RE 為 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu 中的一種；
所述的REX3中X為Cl，Br，I中的一種；所述的稀土金屬粉末，主要為Sc，Y，La, Ce, Pr，Nd, Pm, Sm, Eu金屬粉末中的一種；所述的石墨材料以普通石油焦，浙青焦，針狀焦，碳纖維為基體，煤浙青，石油浙青及各種中間相浙青為粘結(jié)劑通過成型，致密化，后石墨化而成的石墨材料；
一種新型高導(dǎo)熱，低電阻，高密度石墨材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，添加劑在石墨材料生產(chǎn)原料中的質(zhì)量百分比為0. 15% ；先將先球磨過200目篩，與焦、碳纖維均勻混合，再加上浙青黏結(jié)劑，進(jìn)行混捏，成型，焙燒，2次浸漬-焙燒，石墨化制成石墨材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是稀土化合物作為石墨添加劑的新應(yīng)用，稀土化合物除了具有抑制石墨化過程由于氮硫產(chǎn)生的氣脹作用，而且還能對石墨化過程產(chǎn)生類均相催化石墨化的效果。為了使稀土化合物很好的應(yīng)用于石墨產(chǎn)品，稀土元素以輕稀土元素為好，且為稀土氧化物，碳化物和稀土金屬粉末最佳，其中代表性的化合物為氧化鐠，氧化鑭和氧化鈰。稀土化合物作為石墨添加劑主要用于低電阻、高密度石墨材料生產(chǎn)，如石墨導(dǎo)熱材料，石墨散熱材料，核石墨材料，航天用石墨材料，石墨電極，冶金石墨陽極等。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例1采用含硫量1%，含氮量0. 5%的煤系針狀焦lt，改質(zhì)煤浙青0. 25t，氧化鐠1. 5kg 進(jìn)行配料。其中煤系針狀焦粒度配比為2 4mm，20%，l 2mm，12.5%，0. 15 20%,
<0. 076mm 47. 5% ；改質(zhì)煤浙青軟化點(diǎn)為110°C ；氧化譜粒度小于76 μ m。通過將上述原料采用通常的石墨制備工藝進(jìn)行混捏，成型，焙燒，2次浸漬-焙燒，石墨化等工序，制成石墨材料。其中石墨材料電阻率低于5.0 μ Ω.πι，體積密度達(dá)到1.75g/cm3以上。實(shí)施例2采用含硫量1 %，含氮量0. 5%的煤系針狀焦lt，改質(zhì)煤浙青0. 25t，氧化鐠3kg進(jìn)行配料。其中煤系針狀焦粒度配比為2 4讓，20%，1 2謹(jǐn)，12.5%，0.15 1謹(jǐn)20%，
<0. 076mm 47. 5% ；改質(zhì)煤浙青軟化點(diǎn)為110°C ；氧化譜粒度小于76 μ m.通過將上述原料采用通常的石墨制備工藝進(jìn)行混捏，成型，焙燒，2次浸漬-焙燒，石墨化工序，制成石墨材料，其中電阻率低于5.0 μ Ω. m，體積密度達(dá)到1. 78g/cm3以上。實(shí)施例3采用含硫量1.5%，含氮量0.5%的煤系針狀焦lt，改質(zhì)煤浙青0.25t，氧化鈰 1.5kg進(jìn)行配料。其中煤系針狀焦粒度配比為2 4mm，20%，l 2mm，12.5%，0. 15 20%，< 0.076mm 47. 5% ；改質(zhì)煤浙青軟化點(diǎn)為110°C ；氧化譜粒度小于76 μ m.通過將上述原料采用通常的石墨制備工藝進(jìn)行混捏，成型，焙燒，2次浸漬-焙燒，石墨化等工序，制成石墨材料，其中電阻率低于5.0 μ Ω. m，體積密度達(dá)到1.73g/cm3以上。實(shí)施例4采用含硫量1.5%，含氮量0.5%的煤系針狀焦lt，改質(zhì)煤浙青0.25t，氧化鑭 3. Okg進(jìn)行配料。其中煤系針狀焦粒度配比為2 4mm，20%，l 2mm，12.5%，0. 15 20%, < 0. 076mm 47. 5% ；改質(zhì)煤浙青軟化點(diǎn)為110°C ；氧化譜粒度小于76 μ m。通過將上述原料采用通常的石墨制備工藝進(jìn)行混捏，成型，焙燒，2次浸漬-焙燒，石墨化等工序，制成石墨材料，其中電阻率低于5.0 μ Ωπι，體積密度達(dá)到1.75g/cm3以上。實(shí)施例5采用含硫量0.5%，含氮量0.5%，粒度為200目的石油焦10kg，軟化點(diǎn)為110°C的改質(zhì)浙青3kg，粒度為200目的氧化鑭粉末120g進(jìn)行配料。將上述原料采用通常的石墨制備工藝進(jìn)行混捏，成型，焙燒，3次浸漬-焙燒，石墨化等工序，制成石墨材料，其中熱導(dǎo)率高于400W/m. K，體積密度達(dá)到1. 80g/cm3。實(shí)施例6采用含硫量0.5%，含氮量0.5%，粒度為200目的石油焦10kg，軟化點(diǎn)為110°C 的改質(zhì)浙青3kg，粒度為200目的釹粉末IOOg進(jìn)行配料。將上述原料采用通常的石墨制備工藝進(jìn)行混捏，成型，焙燒，3次浸漬-焙燒，石墨化等工序，制成石墨材料，其中熱導(dǎo)率高于 430ff/m. K，體積密度達(dá)到 1. 85g/cm3。以上所述儀是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于，其為稀土化合物或者稀土金屬粉末，稀土化合物為稀土氧化物，稀土碳化物或者稀土商化物中的一種或者幾種混合O
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于， 所述的稀上化合物為RE2O3，REC2, RE&，RE以及RE的其它有機(jī)化合物和無機(jī)化合物，其中RE 為稀土元素。
3.如權(quán)利要求2所述的一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于， 所述的 RE 為 Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu 中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于， 所述的REX3中X為Cl，Br，I中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于， 所述的稀土金屬粉末為Sc，Y，La，Ce，Pr，Nd，Pm, Sm, Eu金屬粉末中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于，所述的石墨材料以普通石油焦，浙青焦，針狀焦，碳纖維為基體，煤浙青，石油浙青及各種中間相浙青為粘結(jié)劑通過成型，致密化，后石墨化而成的石墨材料。
7.如權(quán)利要求1所述的一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，其特征在于， 添加劑在石墨材料生產(chǎn)原料中的質(zhì)量百分比為0. 15%。
8.一種新型高導(dǎo)熱，低電阻，高密度石墨材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，添加劑在石墨材料生產(chǎn)原料中的質(zhì)量百分比為0. 15% ；先將先球磨過200目篩，與焦、碳纖維均勻混合，再加上浙青黏結(jié)劑，進(jìn)行混捏，成型，焙燒，2次浸漬-焙燒，石墨化制成石墨材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型生產(chǎn)低電阻高密度石墨材料的添加劑，為稀土化合物或者稀土金屬粉末，所述的稀土化合物為稀土氧化物，稀土碳化物，稀土鹵化物以及其它稀土有機(jī)化合物和無機(jī)化合物的一種或者幾種混合；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)稀土化合物作為石墨添加劑的新應(yīng)用，稀土化合物除了具有抑制石墨化過程由于氮硫產(chǎn)生的氣脹作用，而且還能對石墨化過程產(chǎn)生類均相催化石墨化的效果。
文檔編號C09K5/14GK102241896SQ20111000197
公開日2011年11月16日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者于建國, 孫澤, 孫淑英, 宋興福, 張燦, 路貴民 申請人:華東理工大學(xué)