一种等静压石墨制品的浸渍方法及其制品与流程

1.本发明涉及石墨制备技术领域，具体为一种等静压石墨制品的浸渍方法及其制品。

背景技术：

2.在炭素材料中，炭石墨材料的制备一般要经过配料、混捏、压型、焙烧、浸渍和石墨化等工艺过程。浸渍工艺作为制作炭石墨材料不可或缺的一部分，通常是在原料经过焙烧过后才会进行。在混捏过程中，原料里会加入大量粘接剂(通常是沥青或者煤沥青)，经过长时间焙烧过程后，粘接剂会经过高温分解成为大量气体而排出，这就造成制品在焙烧过后会产生大量气孔。会造成以下结果：1.开口气孔率增大、体积密度降低；2.机械性能降低，可加工性降低；3.导电性减弱，电阻率增大；4.密封性能降低，5.耐腐蚀性和抗氧化能力不足。而浸渍的目的就是在一定的温度和压力下，迫使液态浸渍剂浸入多孔制品的气孔中，用来降低制品气孔率、提高其体积密度和机械强度、改善导电和导热性能等物理和化学性能。
3.公告号为cn114573371a，名称为一种等静压石墨的深度浸渍方法，该发明专利公开了将待浸渍的等静压石墨焙烧品置于浸渍罐中，进行预热；对浸渍罐一次抽真空，再充入氮气加压，随后二次抽真空；往浸渍罐内注入沥青液，浸泡焙烧品，再分别充入氮气一次加压和二次加压进行浸渍；关闭加热，在排出沥青液的同时充入氮气，加压至高于浸渍压力的条件下冷却浸渍品，冷却至沥青软化点以下后释放压力，继续冷却。该发明虽然通过加热及二次抽真空可以将产品气孔中大部分气体和水份除去，但是气孔中焙烧后残留的挥发残留物及部分粉尘却依然留在产品的气孔通道中，会影响最终石墨化产品的性能。因此，亟需一种等静压石墨制品的浸渍方法及其制品来解决这个问题。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种等静压石墨制品的浸渍方法及其制品，以解决现有方法对焙烧后的石墨制品疏通气孔效果还有待提升且气孔中残留杂质除去效果不够好的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种等静压石墨制品的浸渍方法，包括以下步骤：
6.步骤一、预处理：将等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
7.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到30-500pa后，保持真空2-16h；
8.步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态中温煤沥青完全浸没产品，待温度加热到190-240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2-5mpa，并保压2-6h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至30-500pa后，保持真空2-6h；
9.步骤四、浸渍：保真空结束后向浸渍罐中输入液态高温煤沥青并完全浸没产品，待
温度加热到200-260℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2-6mpa，并保压2-12h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完的石墨焙烧品吊出浸渍罐。
10.优选的，步骤二中，抽真空前加热到100-230℃。
11.优选的，浸渍罐的高度为等静压石墨焙烧品叠放最大高度的1.5-4倍。
12.优选的，步骤三中，输入液态中温煤沥青后浸渍罐液位高度为等静压石墨焙烧品叠放最大高度的1.3-3倍。
13.优选的，中温煤沥青软化点温度为60-90℃。
14.优选的，高温煤沥青软化点温度为120-160℃。
15.优选的，步骤四中，降到一定温度为比高温煤沥青软化点温度高20-50℃。
16.本发明提供的另一技术方案：一种采用上述任一方法制得的等静压石墨制品。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1、该等静压石墨制品的浸渍方法及其制品，一次通过加热抽真空去除产品中大部分的气体和水份，二次采用低软化点中温沥青浸渍进入产品内部溶解剩余的气体和水份，并完全浸湿气孔通道中的残留的挥发残余物及粉尘残留，后利用低软化点中温沥青在温度为190-240℃时流动性好的特点通过抽真空方式将中温煤沥青从产品气孔中排出；两次疏通气孔通道后，有利于提高浸渍增重率，并且能极大减少气孔中的残留杂质。
19.2、该等静压石墨制品的浸渍方法及其制品，采用低软化点中温沥青二次疏通气孔通道后，由于带走了绝大部分气孔通道中的杂质，令气孔通道更为畅通，使得高温煤沥青浸渍时更充分，一定程度上可以在省去多数工艺中的二次浸渍步骤的同时保持浸渍增重率。
20.3、该等静压石墨制品的浸渍方法及其制品，浸渍工艺采用高结焦值的高温煤沥青，可以较大提高产品的机械性能；由于真空和中温沥青两次疏通气孔通道，浸渍增重率好、杂质残留大大减少，因此采用本发明的浸渍方法还可以使最终石墨化产品的各向同性、电阻率等性能有效改善。
具体实施方式
21.一种等静压石墨制品的浸渍方法，包括以下步骤：
22.步骤一、预处理：将等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；其中浸渍罐的高度优选为等静压石墨焙烧品叠放最大高度的1.5-4倍；
23.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度(宜加热到100-230℃)后开始抽真空，抽到30-500pa后，保持真空2-16h；
24.步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态中温煤沥青完全浸没产品，较优的，输入液态中温煤沥青后浸渍罐液位高度为等静压石墨焙烧品叠放最大高度的1.3-3倍，待温度加热到190-240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2-5mpa，并保压2-6h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至30-500pa后，保持真空2-6h；疏通气孔通道使用的中温煤沥青软化点温度一般为60-90℃；
25.步骤四、浸渍：保真空结束后向浸渍罐中输入液态高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到200-260℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2-6mpa，并保压2-12h，保压
结束后，开始降温，降到一定温度时(宜降至比高温煤沥青软化点温度高20-50℃)开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完的石墨焙烧品吊出浸渍罐；浸渍使用的高温煤沥青软化点温度一般为120-160℃。
26.实施例1
27.步骤一、预处理：将等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
28.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到30pa后，保持真空8h；
29.步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态软化点为80℃中温煤沥青完全浸没产品，待温度加热到220℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至3mpa，并保压4h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，尽可能将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至50pa后，保持6h；
30.步骤四、浸渍：向浸渍罐中输入液态软化点为150℃高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至6mpa，并保压8h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完石墨焙烧品吊出浸渍罐。
31.实施例2
32.步骤一、预处理：将与实施例1相同的等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
33.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到500pa后，保持真空16h；
34.步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态软化点为60℃中温煤沥青完全浸没产品，待温度加热到190℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2mpa，并保压2h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，尽可能将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至30pa后，保持6h；
35.步骤四、浸渍：向浸渍罐中输入液态软化点为160℃高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到260℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至4mpa，并保压12h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完石墨焙烧品吊出浸渍罐。
36.实施例3
37.步骤一、预处理：将与实施例1相同的等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
38.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到200pa后，保持真空10h；
39.步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态软化点为90℃中温煤沥青完全浸没产品，待温度加热到240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至5mpa，并保压4h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，尽可能将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至500pa后，保持6h；
40.步骤四、浸渍：向浸渍罐中输入液态软化点为130℃高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到200℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至4mpa，并保压12h，保压结束后，
开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完石墨焙烧品吊出浸渍罐。
41.实施例4
42.步骤一、预处理：将与实施例1相同的等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
43.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到500pa后，保持真空8h；
44.步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态软化点为70℃中温煤沥青完全浸没产品，待温度加热到220℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至5mpa，并保压2h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，尽可能将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至200pa后，保持6h；
45.步骤四、浸渍：向浸渍罐中输入液态软化点为140℃高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至4mpa，并保压2h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完石墨焙烧品吊出浸渍罐。
46.对比例1
47.步骤一、预处理：将与实施例1相同的等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
48.步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到30pa后，保持真空8h；
49.步骤三、浸渍：向浸渍罐中输入液态软化点为150℃高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至6mpa，并保压8h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完石墨焙烧品吊出浸渍罐。
50.对比例2
51.步骤一、预处理：将与实施例1相同的等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；
52.步骤二、浸渍：向浸渍罐中输入液态软化点为150℃高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至6mpa，并保压8h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完石墨焙烧品吊出浸渍罐。
53.经检测，上述四个实施例浸渍增重率都在15.6-16.3％，对比例1增重率为15.1％，对比例2增重率只有14.2％，对比例1和实施1区别在于对比例1没有二次疏通气孔通道这道工艺，由于样品气孔中含有较多挥发残留物及粉尘且体积大密度要远小于沥青导致对比例1增重偏低，对比例2和实施1区别在于两次疏通气孔通道工艺都没有，对比例2直接加热到一定温度就开始浸渍，增重率必然会低。
54.对比例3
55.采用公告号为cn114573371a，名称为一种等静压石墨的深度浸渍方法的实施例1作为对照，具体的：将与本发明实施例1相同的等静压石墨焙烧品置于浸渍罐内升温预热至
270℃，升温速率30℃/h；向浸渍罐内一次抽真空，使其压力下降至500pa，维持该压力2h，随后将氮气注入浸渍罐，使其压力升至0.6mpa，维持该压力3h，紧接着二次抽真空，使其压力降至100mpa，维持该压力3h；往浸渍罐内注入液体沥青，沥青温度250℃，待沥青液浸泡2h后，往浸渍罐内充入氮气至压力达到1.8mpa，保压2h，然后继续充入氮气至罐内压力达到3.5mpa，保压6h，浸渍过程维持罐内温度250℃；待浸渍结束后，关闭加热，继续充入氮气，排出沥青，使得罐内压力维持在4.5mpa，直至温度下降至70℃，随后停止通入氮气，释放罐压力，自然冷却浸渍品；
56.实施例1和对比例3的浸渍增重率相当；将实施例1和对比例3获得的浸渍品采用相同工艺石墨化后测试二者电阻率，实施例1获得的产品电阻率为6.8μm*ω，对比例3获得的产品电阻率为7.3μm*ω，此外，实施例1获得的产品各向同性度也优于对比例3。
57.以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
58.本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

技术特征：

1.一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、预处理：将等静压石墨焙烧品表面清理干净，后放入浸渍罐中，开始加热；步骤二、一次疏通气孔通道：加热到一定温度后开始抽真空，抽到30-500pa后，保持真空2-16h；步骤三、二次疏通气孔通道：保真空结束后开始向浸渍罐中输入液态中温煤沥青完全浸没产品，待温度加热到190-240℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2-5mpa，并保压2-6h后保持浸渍罐温度不变开始泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐开始抽真空，将产品内部浸入的中温煤沥青排出，并抽真空至30-500pa后，保持真空2-6h；步骤四、浸渍：保真空结束后向浸渍罐中输入液态高温煤沥青并完全浸没产品，待温度加热到200-260℃时，开始向浸渍罐中加氮气加压，加压至2-6mpa，并保压2-12h，保压结束后，开始降温，降到一定温度时开始泄压，输送回沥青，后继续冷却至常温，将浸渍完的石墨焙烧品吊出浸渍罐。2.根据权利要求1所述的一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于：所述步骤二中，抽真空前加热到100-230℃。3.根据权利要求1所述的一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于：所述浸渍罐的高度为等静压石墨焙烧品叠放最大高度的1.5-4倍。4.根据权利要求1所述的一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于：所述步骤三中，输入液态中温煤沥青后浸渍罐液位高度为等静压石墨焙烧品叠放最大高度的1.3-3倍。5.根据权利要求1所述的一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于：所述中温煤沥青软化点温度为60-90℃。6.根据权利要求1所述的一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于：所述高温煤沥青软化点温度为120-160℃。7.根据权利要求1所述的一种等静压石墨制品的浸渍方法，其特征在于：所述步骤四中，降到一定温度为比高温煤沥青软化点温度高20-50℃。8.一种采用权利要求1-7任意一项所述的方法制得的等静压石墨制品。

技术总结

本发明公开了一种等静压石墨制品的浸渍方法及其制品，涉及石墨制备技术领域，为解决现有方法对焙烧后的石墨制品疏通气孔效果还有待提升且气孔中残留杂质除去效果不够好的问题；本发明包括将等静压石墨焙烧品表面清理后放入浸渍罐，加热到一定温度后抽真空，保持一定时间后，向浸渍罐中输入液态中温煤沥青浸没产品并加热，温度达到后氮气加压并保压一定时间，保持温度不变泄压，同时输送回中温煤沥青，浸渍罐抽真空，将产品内部浸入的中温煤沥青排出，保持真空一段时间后输入液态高温煤沥青浸没产品，加热到一定温度后加压保压一段时间后，降到一定温度后泄压，输送回沥青后继续冷却至常温；本发明有利于提高浸渍增重率，能减少气孔残留杂质。减少气孔残留杂质。