為進一步提高企業科技含量,增強企業競爭力,公司在江西省東鄉縣境內征地600畝、一期投資8億元、遠期投資50億元,上馬具有世界級水平的氟化石墨和TMP等高科技項目,建成后公司的氨醇產能將是江西省第一,TMP產量將是全國第一,氟化石墨將是中國唯一。其中年產30噸氟化石墨項目,由公司組織專家組打破常規方法、采用特殊工藝,經過長達八年的艱苦努力,方始成功。前期中試工作已經順利完成,經權威機構檢驗分析,氟碳比達到1.2,技術水平已經能與世界一流公司相媲美,并已具備批量生產的各項條件。
氟化石墨是碳和氟直接反應而制得的一種石墨層間化合物。其化學結構式可用(CFx)n來表示。其中X為不定值,大小為0<X<1.25。氟化石墨的性質隨分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF(1-1.25)稱為高氟化度石墨,CF(0.5-0.99)被稱之為低氟化度石墨,石墨顏色隨著氟含量的增加,由灰黑色變為雪白色,氟化程度越高氟化石墨的潤滑性能就越好。
氟化度石墨具有高優良的熱穩定性,是電和熱的絕緣體,不受強酸和強堿的腐蝕,潤滑性能超過二硫化鉬和鱗片石墨,試驗證明,在任意溫度下,其磨損壽命優于二硫化鉬。高氟化度石墨作為潤滑臘的添加劑,能顯著提高部件的支承負荷和降低潤滑部件的表面溫度。
由于石墨呈層狀結構,層面內碳原子間距1.4Å,通過共價鍵牢固地連結在一起,而層面間碳原子間距為3.35Å,其間僅有微弱的范德華力作用,因而石墨層間易插入異類物質而形成石墨層間化合物。當石墨層間插入物為氟時,可形成的石墨層間化合物即為氟化石墨。氟化石墨隨其中氟碳比的差異而具有不同特性,但只有氟碳比不小于1的氟化石墨(CFx)n才具有良好的化學、熱壓穩定性。在這種氟化石墨中,氟與碳原子的2Pz電子形成共價鍵,層面內碳原子間距增至1.52?,并且層面發生彎曲,從而失去石墨的導電性,成為絕緣體;同時,由于氟原子的電負性,使層間碳原子間距由3.35Å伸展至7.O8Å,導致層間能大大降低,潤滑性能顯著提高。
自2002年以來,隨著氟化石墨在固體潤滑劑、高能密鋰氟電池原料、核反應堆中子減速劑及反射材料等領域應用的不斷推廣,氟化石墨的產能穩定增長。2009年,全球氟化石墨的總產量達到160噸。氟化石墨(nCFx)(nC2Fx)是氟化工的高端產品,是國家863計劃中的科學攻關項目,是當今無機非金屬材料園地中的一朵奇葩,具有許多優異性能,應用領域非常廣泛,是新型高科技材料。
固體潤滑劑導彈二次爆炸涂敷材料分析材料反射材料涂料減速劑防水劑吸音材料散熱材料電池電極氟化石墨(1)作為固體潤滑劑,有潤滑之王、減磨王之稱。氟化石墨優于石墨和二硫化鉬,特別是在高速、高溫、高壓及真空條件下使用效果更佳,且不對金屬和其它材料產生任何腐蝕作用,故可以用在航空、航天、國防領域,專家認定其是劃時代的新型固體潤滑劑。
石墨和二硫化鉬很久以來作為固體潤滑劑,但缺點在于:石墨在真空中和還原性氣氛中潤滑性能顯著降低,二硫化鉬在空氣中和氧化后表面變為三硫化鉬,也使潤滑性能降低。而氟化石墨表面為化學鍵(→F)組成的重疊結構,不但表面能小層間距大,而且化學性質及熱穩定性好,在各種苛刻條件下,其潤滑性能也不下降,特別是在高溫、高壓及高載荷(882Kg/cm2)條件下,仍然保持良好的潤滑性能。有人曾將石墨,特弗綸,二硫化鉬及氟化石墨在相同條件下作潤滑試驗,試驗表明在相同的試驗時間內,上述四種材料的溫度、摩擦系數以及磨損量減少的順序為:石墨>特弗綸>二硫化鉬>氟化石墨。四項指標均以氟化石墨為優。氟化石墨的潤滑性能大體上和氟化程度成正比,氟化程度越高,潤滑性越好。
作為固體潤滑劑,氟化石墨特別適合于在高溫、高壓、高速、高負荷和腐蝕性介質等苛刻條件下使用,可用作布精加工用燒毛機、采暖設備自動控制裝置滑動部位,吊車起重機導輪和滑動部位、高精度坐標鏜床軸承、機床離合器、軋鋼廠輸送機鏈條、回轉窯窯車軸承,排氣通風機軸承和高溫軸承等。
在潤滑油脂中添加氟化石墨,其潤滑性能有較大的提高。研究表明,添加超細氟化石墨的植物油的承載能力、抗磨性能明顯高于同類產品,同時在鋼—銅摩擦中也具有優良的抗磨性能;添加超細氟化石墨的礦油,特別是精制白油,其抗磨和承載能力完全可以相當或超過天然植物油紙;添加納米級氟化石墨的潤滑油脂對鋼—鋼摩擦副表現出良好的抗磨性能,與未加添加劑的基礎油脂相比,可使磨斑直徑平均減少25%以上,摩擦因數降低35%左右,同時還具有較好的承載能力,與其它添加劑配伍后可具有明顯的減摩作用添加氟化石墨的潤滑油脂,摩擦系數小,并且對金屬無腐蝕作用,適合在腐蝕性介質的苛刻條件下使用。同時改性氟化石墨的潤滑油脂具有良好的潤滑性能及優良的抗磨性,特別適合作為銅對鋼摩擦件的抗磨劑。
(2)用作電池電極活性材料,與非水系電解質組合成的電池是一種高能量密度、高輸出功率的新型電池,該電池能量為鋅錳、堿性電池的6---9倍。美國、日本等國研究證明,CF0.5~0.99的氟化石墨最適合作高能電池陽極材料,含氟量高則有利于減少陽極體積,使電池小型化。1973年日本Matsuhita電氣公司試制成功一種新型高能電池,該電池以氟化石墨作陽極,金屬鋰作陰極,中間為有機電解液,和堿性電池以及普通電池比較,其重量減輕20~30%,工作電壓及容量高出一倍,相當于4~5節堿性電池和普通電池。
由松下電池制成的(CFx)n-Li電池,廣泛應用于計算機、手機、鐘表、照相機、攝錄象機和集成電路儲存器上,該電池具有以下特點:(A)電壓及電流密度高;該電池具有較高的電壓及電流密度。(B)利用率高,電位平坦性優異:該電池生成導電性高的碳,故其利用率為100%,由于內電阻不增加,因此放電電位可以穩定在放電末期。(C)貯存性能好,持續時間長,氟化石墨不論在電化學和熱力學上都是穩定的,自發電率也非常小,每年為0.5%,能在很寬的溫度范圍內使用,一般使用溫度范圍為-20~700℃。氟化石墨的型式大體上和碳素材料的結晶度和晶體取向有關,這預示著生產高能電池之前景,目前氟化石墨電池在國外已得到普遍應用,有紐扣型、投幣式、圓柱型、針型幾種。
(3)氟氣與石墨纖維反應制成的氟化石墨纖維,可以用來制造電子測試儀器的散熱材料,其導熱率為銅的6倍。
(4)氟化石墨涂于有機物的表面制得吸音材料,用于內燃機和其它尾氣排放處,減少噪音污染等。
(5)氟化石墨是最不可濕材料,可用來做防水劑。
(6)用在核反應堆:可作為核反應堆的減速劑,反射材料和涂敷材料,其優點是透氣率小,污染少和熱中子截面小等優點。研究證明,采用氟化石墨作減速劑,聚變產物的污染現象顯著降低。由于該物質表面能小,化學性質和熱穩定性好,用其作為涂敷材料,防止了核裂變產物被吸附或吸收而污染的危險。
(7)在軍工領域,氟化石墨可用于導彈的二次爆炸,導彈爆炸釋放出來的能量可以促成氟化石墨的分解從而釋放出大量能量發生比導彈第一次爆炸更猛烈爆炸。
(8)其它用途:加進涂料中可改善涂料的涂刷性能;膠合板生產時預先用其處理木材,可減少粘結劑對木材的滲透,節省原料;用于圖象記錄和復制,色譜分析材料等。
公司氟化石墨產品規格 鋰氟電池形狀分類
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牌號 指標 |
CF60 |
CF70 |
CF80 |
CF90 |
CF100 |
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1、顏色 |
灰黑色 |
灰白色 |
灰白色 |
乳白色 |
白色 |
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2、氟含量(%) |
44-49 |
50-53 |
54-56 |
57-59 |
>61.5 |
|
3、氟碳比(F/C) |
0.5-0.6 |
0.63-0.71 |
0.73-0.80 |
0.83-0.90 |
>1.0 |
|
4、真密度(g/ml) |
1.90-2.10 |
2.10-2.20 |
2.30-2.40 |
2.50-2.60 |
2.50-2.70 |
|
5、堆積密度(g/ml) |
0.9-1.0 |
0.8-0.9 |
0.7-1.0 |
0.5-0.7 |
0.5-0.7 |
|
6、比電阻( Ω.Cm) |
<1.60 |
1.60-246 |
7.9 X 105 |
>1 X 109 |
>1 X 109 |
|
7、顆粒 (μm) |
1-20 |
1-15 |
1-10 |
1-10 |
1-10 |
|
8、分解溫度(℃) |
>400 |
>400 |
>400 |
>400 |
>400 |
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