2025年04月06日 08:39:17 来源:东莞市宇匠数控设备有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量:4
氟化石墨具有层状结构,随着碳氟比的增加,其颜色逐渐 变深。目前,可知的化合物结构式主要有( CF) n 、( C2 F) n 和( C4 F) n 3 种 。由于氟化石墨的结构特征,使得其具有热稳定性、润滑性能优异和电绝缘性高、耐腐蚀性强、憎水憎 油性好的特点,被应用到众多领域。笔者从氟化石墨的合成 新工艺及其应用进展等方面进行论述,介绍了近年来取得的 进展及存在的问题。
1 氟化石墨的合成工艺
目前,氟化石墨的合成方法主要有高温合成法、低温合成法、电解法、立式振动反应器合成法及催化合成法等。其中, 高温合成法、低温合成法和催化合成法由于工艺条件要求相对较低、技术较成熟,是合成使用的主要方法[2-3]。
1. 1 高温合成法
根据氟元素的来源不同,按原料分为氟气和含氟有机物 2种合成方法。
1. 1. 1 以氟气为原料
该方法是将高纯石墨加入到石墨反应器( 如管式反应炉) 中,并将反应器抽空,通入氟氮混合气; 然后,在一定的原料配比、温度条件下进行反应; 最后,在持续通入氮气的情况下进行冷却,从而制得不同的氟化石墨产品[4]。该方法是氟化石墨制备使用的方法,也是工业制备采用的主要方法之一。由于其合成工艺技术较成熟,近年来有一些研究者对其进行了工艺、设备等方面的研究[5-6]。Delabarre 等[7] 在室温条件下,使用石墨与 F2 、HF 及 Cl2 气体作用合成了( CF0. 4 ) n 氟化石墨; 并在温度大于 400℃ 的条件下,合成出了( CF) n 氟化石墨。Fujimoto 等[8]采用高定向热解方法,以石墨、天然鳞片石墨作为碳源,氟气作为氟源,在 16MPa 压力条件下,反应 20h 分别得到了( C3. 41 F) n 、( C5. 62 F) n 氟化石墨。
以氟气为原料的合成方法可以通过选择不同的反应温度
来制得相应的氟化石墨; 但由于原料中含有有毒性气体,使得反应过程可能出现爆炸或气体泄露现象,有较大的安全隐患, 并且反应过程伴随有不少的副产物产生,导致产率比较低。
1. 1. 2 以含氟有机物为原料
近年来,有研究者针对氟气存在的危害性问题,采用含氟物质作为氟的原料,以优化合成环境、降低安全隐患。该方法使用含氟原料( 如四氟乙烯) 与石墨按不同比例混合,在含氦、氖、氩或氮等惰性气体的石墨反应器中,控制适当的反应温度、压力及作用时间,最终合成氟化石墨。在高纯氮气环境下,刘建远[9]使用无机复合氟化剂( 六氟锰酸钾和五氟化锑的混合物) 和石墨作为原料,通过加热方法制得氟化石墨,产物中氟含量达到 59% ,纯度在 99% 以上。而刘志超[10]以三氟化氮为氟化剂,在加热条件下经过 4 ~ 30h 的反应制得氟化石墨。
Nakajima 等[11] 使用 K PdF 、K MnF 等含氟混合物与细粒石墨混合,在常温、一定压力条件下,通过紫外灯照射 3 ~4w,得到碳氟比为 1. 1 ~ 1. 9 的氟化石墨。而在 200 ~ 300℃ 温度、低压条件下,Kazuhiko 等[12]以天然石墨、气态氟源 ClF 为原料,反应几分钟即可得到氟化石墨产品。使用含氟物质作 为氟原料进行氟化石墨的合成,可以适当改善合成的工艺、设备等方面的条件要求; 但由于含氟固态物质与石墨反应过程较复杂,导致大量的副产物产生,氟化石墨的产率较低。