1.技术竞争力分析:
我司自主开发了独创氟气内循环工艺,使产品的各项性能指标达到甚至超过国际先进水平。高温合成法(干法)制备氟化石墨,自主开发结构独特、控制精准、具有防腐耐腐蚀、耐高温和高浓度氟气氛围的反应釜,解决了氟化石墨工艺上的重大难题,使生产更加的安全。氟化后的尾气可部分返回,与纯氟配比后进入氟化反应器,其余部分氟化尾气,用于氟化其他产品,整个工艺氟气利用率大幅提高,降低了成本,减少三废排放;产品实现各种氟碳比、粒径可控,氟碳比最高可达到1.25,接近氟碳比理论最高值;非石墨类氟化碳最高可达1.28。我公司已有多个授权发明专利并通过了石化联合会组织的国家部级鉴定,被评为国际先进水平。
2.应用领域分析:
氟化石墨是碳和氟在高温下反应生成的一种先进的炭—石墨功能材料,在干燥或潮湿高温时(400-500度)摩擦系数更小,使用寿命更长,表面吉布斯自由能、层间能非常小,因而具有独特的润滑性、疏水疏油性, 而且其化学、热稳定性也很优异,故可用作固体润滑剂、 防水防油剂、防污剂等;另外,氟化石墨可作为锂电池活性物质,它能够增加电池的贮存寿命,并能用于制造高能的锂氟碳原电池。
(1) 固体润滑剂,有润滑之王、减磨王之称。
氟化石墨特别是在高速、高温、高压及真空条件下使用效果更佳,且不对金属和其它材料产生任何腐蚀作用,故可以用在航空、航天、国防领域,专家认定其是划时代的新型固体润滑剂。
石墨和二硫化钼很久以来作为固体润滑剂,但缺点在于:石墨在真空中和还原性气氛中润滑性能显著降低,二硫化钼在空气中和氧化后表面变为三硫化钼,也使润滑性能降低。而氟化石墨表面为化学键(→F)组成的重叠结构,不但表面能小层间距大,而且化学性质及热稳定性好,在各种苛刻条件下,其润滑性能也不下降,特别是在高温、高压及高载荷(882Kg/cm2)条件下,仍然保持良好的润滑性能。有人曾将石墨,聚四氟乙烯,二硫化钼及氟化石墨在相同条件下作润滑试验,试验表明在相同的试验时间内,上述四种材料的温度、摩擦系数以及磨损量减少的顺序为:石墨>聚四氟乙烯>二硫化钼>氟化石墨。四项指标均以氟化石墨为优。氟化石墨的润滑性能大体上和氟化程度成正比,氟化程度越高,润滑性越好。
作为固体润滑剂,氟化石墨特别适合于在高温、高压、高速、高负荷和腐蚀性介质等苛刻条件下使用,可用作布精加工用烧毛机、采暖设备自动控制装置滑动部位,吊车起重机导轮和滑动部位、高精度坐标镗床轴承、机床离合器、轧钢厂输送机链条、回转窑窑车轴承,排气通风机轴承和高温轴承等。
在润滑油脂中添加氟化石墨,其润滑性能有较大的提高。研究表明,添加超细氟化石墨的植物油的承载能力、抗磨性能明显高于同类产品,同时在钢—铜摩擦中也具有优良的抗磨性能;添加超细氟化石墨的矿油,特别是精制白油,其抗磨和承载能力完全可以相当或超过天然植物油纸;添加纳米级氟化石墨的润滑油脂对钢—钢摩擦副表现出良好的抗磨性能,与未加添加剂的基础油脂相比,可使磨斑直径平均减少25%以上,摩擦因数降低35%左右,同时还具有较好的承载能力,与其它添加剂配伍后可具有明显的减摩作用添加氟化石墨的润滑油脂,摩擦系数小,并且对金属无腐蚀作用,适合在腐蚀性介质的苛刻条件下使用。同时改性氟化石墨的润滑油脂具有良好的润滑性能及优良的抗磨性,特别适合作为铜对钢摩擦件的抗磨剂。
(2)锂电池正极:用作电池电极活性材料,与非水系电解质组合成的电池是一种高能量密度、高输出功率的新型电池,该电池能量为锌锰、碱性电池的6---9倍。美国、日本等国研究证明,CF0.5~0.99的氟化石墨最适合作高能电池阳极材料,含氟量高则有利于减少阳极体积,使电池小型化。
(3)导热:氟化石墨纤维用来制造电子测试仪器的散热材料,导热率为铜的6倍。
(4)吸音材料:氟化石墨涂于有机物的表面制得吸音材料,用于内燃机和其它尾气排放处,减少噪音污染等。
(5)防水材料:氟化石墨是最不可湿材料,可用来做防水剂。
(6)减速剂:用在核反应堆:可作为核反应堆的减速剂,反射材料和涂敷材料,其优点是透气率小,污染少和热中子截面小等优点。研究证明,采用氟化石墨作减速剂,聚变产物的污染现象显著降低。由于该物质表面能小,化学性质和热稳定性好,用其作为涂敷材料,防止了核裂变产物被吸附或吸收而污染的危险。
(7)导弹二次爆炸:在军工领域,可用于导弹的二次爆炸,导弹爆炸释放出来的能量可以促成氟化石墨的分解从而释放出大量能量发生比导弹第一次爆炸更猛烈爆炸。
(8)其它用途:加进涂料中可改善涂料的涂刷性能;胶合板生产时预先用其处理木材,可减少粘结剂对木材的渗透,节省原料;用于图象记录和复制,色谱分析材料等。
3.氟化碳规格和种类:
氟气与各种不同的碳直接反应制得,如石油焦、活性炭、炭黑、碳纤维、中间相碳微球、鳞片石墨、土状石墨等。其中以石墨类碳源制得的氟化碳又称为氟化石墨。
1、电池系列:氟碳比为0.8(±20%),适用于锂氟碳电池;
2、润滑系列:氟碳比为1.1(±10%)。
指 标 |
纳米级 |
特 级 |
一 级 |
电池级 |
颜 色 |
白 色 |
白 色 |
灰白色 |
灰色-白色 |
氟碳比F/C |
1.15 -1.25 |
1.1-1.28 |
0.8 |
0.6-1.2 |
平均粒径D50 |
20-100纳米 |
250目8微米 |
100目 |
/ |
碳 源 |
纳米石墨 |
焦 炭 |
焦 炭 |
焦炭碳纤维 |
特级氟化碳电镜图片
特级氟化碳粒径分布
氟化石墨应用
一、 固体润滑应用:
二、锂氟碳原电池正极材料
氟化石墨烯作为石墨烯的新型衍生物,既保持了石墨烯高强度的性能,又因氟原子的引入带来了表面能降低、疏水性增强及带隙展宽等新颖的界面和物理化学性能。同时,氟化石墨烯耐高温、化学性质稳定,表现出类似聚四氟乙烯的性质,被称之为“二维特氟龙”。氟化石墨烯这些独特的性能使其在界面、新型纳米电子器件、润滑材料等领域具有广泛的应用前景。而氟化石墨烯通常以氧化石墨烯和氟化氢为原料,再通过水热反应同样实现了高质量、氟化程度可调的氟化石墨烯的制备。
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