專利名稱：以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種制作石墨塊材的方法，特別是有關(guān)一種以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法。
背景技術(shù)：
石墨是一種具有優(yōu)良導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性的材料，且石墨化學(xué)穩(wěn)定性高，因此常被制作成柱體狀以應(yīng)用于化工或冶金產(chǎn)業(yè)中當(dāng)作石墨電極；也常被制作成薄片狀以應(yīng)用于電子或電機(jī)產(chǎn)業(yè)中當(dāng)作高導(dǎo)熱均溫片使用。不論是石墨電極或石墨均溫片，在制造的過程中都以高致密性為訴求，運(yùn)用各種方法來提高產(chǎn)品致密性，目前石墨產(chǎn)品的密度都在1. 5g/cm3以上，甚至高達(dá)2. lg/cm3。目前一種多孔性石墨塊材的制作方法是采用浙青通氣方法，亦即灌氣體于液態(tài)浙青中，使其產(chǎn)生泡泡，以便于凝固浙青后形成多孔性的石墨塊材；然而此種浙青通氣的方法在工藝操作上較為困難，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明目的之一是提出一種以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，該方法工藝簡單且成本低。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，包含以下步驟純化，去除一石墨粉中所含的雜質(zhì)；粒徑控制，進(jìn)行研磨并過篩該石墨粉，以控制該石墨粉的粒徑；混合造粒，將黏著劑及發(fā)泡劑與該石墨粉相互混合，而獲得成型原料；成型， 使該原料成型為一生胚；以及熱處理，加熱該生胚至一設(shè)定溫度且維持一設(shè)定時間后進(jìn)行冷卻，以獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材。本發(fā)明的有益技術(shù)效果是本發(fā)明方法通過純化步驟、粒徑控制步驟、混合造粒步驟、成型步驟及熱處理步驟而獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材，其中通過混合造粒步驟中所加入的發(fā)泡劑所造成的石墨塊材的多孔性結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)利用浙青通氣工藝所得到的多孔性結(jié)構(gòu)而言，本發(fā)明的工藝具有工藝簡單且成本低的優(yōu)點(diǎn)。


圖1所示為本發(fā)明的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法的一實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示為本發(fā)明的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法的一實(shí)施例的流程示意圖，該方法包含以下步驟純化11、粒徑控制12、混合造粒13、成型14及熱處理15。純化步驟11是利用酸洗純化、堿洗純化或高溫純化方式，去除石墨粉中所含雜質(zhì)；于一實(shí)施例中，純化步驟是利用硫酸與氫氟酸酸洗一石墨粉后再采用2300°c的高溫?zé)崽幚?0分鐘，以去除石墨粉中所含雜質(zhì)，達(dá)到純化效果。粒徑控制步驟12是將純化后的石墨粉研磨并過篩至平均粒徑200微米(μπι)以下，通過粒徑的限制以提高產(chǎn)品的品質(zhì)穩(wěn)定性?；旌显炝２襟E13是將經(jīng)粒徑控制步驟的石墨粉與黏著劑和發(fā)泡劑相互混合， 經(jīng)烘烤與過篩后獲得一成型原料；其中黏著劑可選自浙青、樹酯、聚碳酸脂(PC)、聚乙烯 (PE)、聚丙烯(PP)或飽和多元酯(PET)...等其中之一；發(fā)泡劑可選自化學(xué)發(fā)泡劑之一，如 碳酸氫鈉、碳酸銨、偶氮甲酰胺和偶氮二異丁腈...等；進(jìn)一步地，在混合造粒步驟13中，除了黏著劑和發(fā)泡劑之外，亦可加入添加物與石墨粉相互混合，添加物可選自金屬(鋁、鐵、 銅...)、陶瓷(高磷土、氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化鈦，或硅鋁酸鹽...)，及其任兩種以上的組合。于一實(shí)施例中黏著劑為采用聚丙烯(PP)，發(fā)泡劑為采用碳酸氫鈉，添加物則為氮化鋁。成型步驟14是采用壓力壓結(jié)或粉末射出該成型原料成為一生胚，其中，壓力壓結(jié)可采冷壓法或熱壓法其中之一方式，于一實(shí)施例中是以冷壓法于lOOkg/cm2以上的壓力下壓結(jié)成型原料成為一生胚。熱處理步驟15是將生胚置于一熱處理爐中，且將熱處理爐抽真空后通入純度 99%以上的惰性氣體，并將生胚在惰性氣體的氣氛保護(hù)下加熱至一設(shè)定溫度以上且維持一設(shè)定時間后再冷卻至室溫，使黏著劑、發(fā)泡劑和添加物得以與研磨后的石墨粉結(jié)合并碳化。 而其中的惰性氣體可以是氦、氖、氬、氪、氙、氡、氮其中之一，所設(shè)定的溫度需達(dá)700°C以上， 所設(shè)定的加熱時間需達(dá)30分鐘以上，再以自然冷卻或通過氣體或液體強(qiáng)制冷卻到室溫。于一實(shí)施例中，是以純度99%以上的氮?dú)庾鰹楸Ｗo(hù)氣體，并將生胚于1600°C加熱60分鐘，再自然冷卻至室溫，而獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材。進(jìn)一步地，一二次加工步驟16還可應(yīng)用于經(jīng)熱處理步驟15后所獲得的具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材，如圖1所示，二次加工步驟16是利用機(jī)械的方法對熱處理步驟15 所得的具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材進(jìn)行加工，其中的機(jī)械加工法可能是研磨、切削或鉆孔...等。于一實(shí)施例中，是以機(jī)械研磨與鉆孔的方式加工而獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石
里女口垂廣口口 ο由于多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材具有較大的比表面積，因此結(jié)合石墨高導(dǎo)熱的材料特性與多孔性結(jié)構(gòu)的大比表面積特性，應(yīng)用于散熱結(jié)構(gòu)時，可具有良好的散熱效果，故可有效應(yīng)用在高散熱需求的電子產(chǎn)品上；另外，石墨亦屬高導(dǎo)電性材料，結(jié)合多孔性結(jié)構(gòu)的大比表面積特性，在化工或冶金產(chǎn)業(yè)中當(dāng)作石墨電極時，可大幅提高石墨電極與電解液或電鍍液的接觸面積，進(jìn)而提升電解與電鍍的效率。在本發(fā)明方法中，是通過純化步驟、粒徑控制步驟、混合造粒步驟、成型步驟及熱處理步驟而獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材，其中通過混合造粒步驟中所加入的發(fā)泡劑所造成的石墨塊材的多孔性結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)利用浙青通氣工藝所得到的多孔性結(jié)構(gòu)而言，本發(fā)明的工藝具有工藝簡單且成本低的優(yōu)點(diǎn)。以上所述的實(shí)施例僅是說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以其限定本發(fā)明的專利范圍，即凡是根據(jù)本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，包含以下步驟純化，去除一石墨粉中所含的雜質(zhì)；粒徑控制，進(jìn)行研磨并過篩該石墨粉，以控制該石墨粉的粒徑；混合造粒，將黏著劑及發(fā)泡劑與該石墨粉相互混合，而獲得成型原料；成型，使該原料成型為一生胚；以及熱處理，加熱該生胚至一設(shè)定溫度且維持一設(shè)定時間后進(jìn)行冷卻，以獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該純化步驟是選自酸洗純化方式、堿洗純化方式、高溫純化方式或其組合方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該粒徑控制步驟是將該石墨粉的該粒徑控制在200微米以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該混合造粒步驟中的該黏著劑是選自浙青、樹酯、聚碳酸脂、聚乙烯、聚丙烯及飽 和多元酯(PET) 其中之一，該混合造粒步驟中的該發(fā)泡劑是選自碳酸氫鈉、碳酸銨、偶氮甲酰胺及偶氮二異丁腈其中之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該混合造粒步驟中還混合一添加物，該添加物是金屬、陶瓷或兩者的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該金屬是鋁、鐵或銅，該陶瓷是高磷土、氧化硅、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氧化鈦或硅鋁酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該成型步驟是采用一壓力壓結(jié)成型方式或一粉末射出成型方式，且該壓力壓結(jié)成型方式是選自冷壓法及熱壓法其中之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該熱處理步驟中的該設(shè)定溫度至少為700°C，該設(shè)定時間至少為30分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該熱處理步驟是于一惰性氣體的環(huán)境下進(jìn)行，該惰性氣體為氦、氖、氬、氪、氙、氡、氮其中之一或其任兩種以上的組合，且該惰性氣體的純度至少為99%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，該熱處理步驟中的該冷卻的方式是選自自然冷卻、低溫惰性氣體強(qiáng)制冷卻、流體冷卻、或任兩種以上的組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，其特征在于，還包含一二次加工步驟，其是利用一機(jī)械加工法將該具有多孔性結(jié)構(gòu)的該石墨塊材進(jìn)行加工，以獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨產(chǎn)品，其中該機(jī)械加工法是選自研磨、切削、鉆孔、或任兩種以上的方式組合進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提供一種以石墨粉制成多孔性石墨塊材的方法，該方法包含以下步驟純化，用以去除石墨粉中所含雜質(zhì)；粒徑控制，用以控制石墨粉的粒徑；混合造粒，用以將黏著劑及發(fā)泡劑與石墨粉相互混合并造粒，而獲得一成型原料；成型，使原料成型為一生胚；以及熱處理，用以加熱生胚至一設(shè)定溫度且維持一設(shè)定時間后進(jìn)行冷卻，以獲得一具有多孔性結(jié)構(gòu)的石墨塊材。此方法具有工藝簡單且成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C01B31/04GK102408106SQ20101029018
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者江中琦 申請人:豪亞興業(yè)有限公司