[go: up one dir, main page]

RU2419586C1 - Method of producing graphite-based thermally expanding compound - Google Patents

Method of producing graphite-based thermally expanding compound Download PDF

Info

Publication number
RU2419586C1
RU2419586C1 RU2009147263/05A RU2009147263A RU2419586C1 RU 2419586 C1 RU2419586 C1 RU 2419586C1 RU 2009147263/05 A RU2009147263/05 A RU 2009147263/05A RU 2009147263 A RU2009147263 A RU 2009147263A RU 2419586 C1 RU2419586 C1 RU 2419586C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
graphite
reactor
iodine heptafluoride
vessel
trap
Prior art date
Application number
RU2009147263/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Ильич Мазин (RU)
Владимир Ильич Мазин
Евгений Владимирович Мазин (RU)
Евгений Владимирович Мазин
Original Assignee
Владимир Ильич Мазин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Ильич Мазин filed Critical Владимир Ильич Мазин
Priority to RU2009147263/05A priority Critical patent/RU2419586C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2419586C1 publication Critical patent/RU2419586C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to production of graphite-based laminar compounds and may be used for production of carbon sorbents. Graphite weight 2 is placed into reactor 1. Rector 1, vessels 4 and 6 are evacuated by vacuum booster pump 9 to residual pressure of 13.3 Pa. Vessel 4 is cooled down by filling Dewar vacuum flask 7 with crushed ice. Iodine heptafluoride that passes in solid-phase state at 0°C is fed from initial vessel 3 into vessel 4. Weight 2 is treated by iodine heptafluoride gas phase at 78÷240 kPa and 18÷40°C. JF7 surpluses are pumped by booster pump 9 from reactor 1 via cryogenic trap 6 to residual pressure not exceeding 13.3. Pa. Gasses not entrapped by trap 6 are neutralised at chemical absorber in column 10. iodine heptafluoride frozen in trap 6 is fed into cooled vessel 4 for reuse. Weight 2 of synthesised intercalated fluorinated graphite compound is withdrawn from reactor 1.
EFFECT: invention allows simplifying processing hardware and increasing efficiency.
2 cl, 3 ex, 4 dwg

Description

Изобретение относится к способам получения слоистых соединений на основе графита, способных к инициированному терморасширению, и может быть использовано для приготовления углеродных адсорбентов.The invention relates to methods for producing layered graphite-based compounds capable of initiated thermal expansion, and can be used to prepare carbon adsorbents.

Терморасширенные соединения графита (ТРГ) - это мелкодисперсные углеродные материалы, образующиеся при быстром термическом разложении интеркалятов графита с летучими веществами.Thermally expanded graphite compounds (TEG) are finely dispersed carbon materials formed during the rapid thermal decomposition of graphite intercalates with volatile substances.

Известны способы получения терморасширенных соединений графита, заключающиеся в предварительном получении слоистых интеркалированных соединений окисленного графита при обработке порошка природного чешуйчатого графита концентрированной азотной и ледяной уксусной кислотами [А.с. SU № 1614350 А1, МПК 6 C01B 31/04. Приоритет от 19.05.89. Опубл. 20.02.95] (аналог), концентрированной азотной кислотой, уксусной кислотой и органическими соединениями [А.с. SU № 1476785 А1, МПК 6 C01B 31/04. Приоритет от 02.07.86. Опубл. 20.02.95.] (аналог).Known methods for producing thermally expanded compounds of graphite, which consist in the preliminary preparation of layered intercalated compounds of oxidized graphite by processing powder of natural flake graphite with concentrated nitric and glacial acetic acids [A.S. SU No. 1614350 A1, IPC 6 C01B 31/04. Priority from 05/19/89. Publ. 02/20/95] (analogue), concentrated nitric acid, acetic acid and organic compounds [A.S. SU No. 1476785 A1, IPC 6 C01B 31/04. Priority from 07/02/86. Publ. 02/20/95.] (Analog).

Недостаток аналогов заключается в том, что для термического расширения интеркалированных соединений окисленного графита требуется высокоскоростной нагрев (термоудар) до температуры 950÷1250°С. Только в этом случае пары кислот создают в графитовой матрице давление, вызывающее разделение углеродных слоев (графенов), которое визуально регистрируется как увеличение размеров чешуек графита. Коэффициент вспучивания (увеличения объема) графитового порошка не превышает 100÷150.The disadvantage of analogues is that the thermal expansion of intercalated compounds of oxidized graphite requires high-speed heating (thermal shock) to a temperature of 950 ÷ 1250 ° C. Only in this case, pairs of acids create pressure in the graphite matrix, causing the separation of carbon layers (graphenes), which is visually recorded as an increase in the size of the graphite flakes. The coefficient of expansion (increase in volume) of graphite powder does not exceed 100 ÷ 150.

Известны способы получения расширенной формы графита, отличающиеся от предыдущих аналогов тем, что в качестве исходного материала используют интеркалированные соединения фторированного графита (ИСФГ) [Макотченко В.Г. и др. Новые формы расширенного графита с повышенной сорбционной емкостью / 2-ая Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология». Сборник тезисов докладов. Москва, 2003, с.141]. Получают ИСФГ низкотемпературным (до 100°С) газофазным фторированием природного чешуйчатого графита сильными фторокислителями - фторгалогенами: ClF3, ClF5, BrF3, BrF5.Known methods for producing an expanded form of graphite, differing from previous analogues in that intercalated compounds of fluorinated graphite (ISFG) are used as starting material [V. Makotchenko. et al. New forms of expanded graphite with increased sorption capacity / 2nd International Conference “Carbon: Fundamental Problems of Science, Materials Science, Technology”. Collection of abstracts. Moscow, 2003, p.141]. ISFG is obtained by low-temperature (up to 100 ° C) gas-phase fluorination of natural flake graphite with strong fluorooxidants - fluorohalogens: ClF 3 , ClF 5 , BrF 3 , BrF 5 .

По таким параметрам, как увеличение объема и площадь поверхности, расширенные графиты из ИСФГ значительно превосходят известные формы ТРГ из интеркалированных соединений окисленного графита. Так, коэффициент вспучивания ИСФГ при ударном термическом нагреве предпочтительно до 600÷700°С достигает 300÷500.In terms of parameters such as volume increase and surface area, expanded graphites from ISFG significantly exceed the known forms of TWG from intercalated compounds of oxidized graphite. Thus, the expansion coefficient of ISFG during shock thermal heating, preferably up to 600 ÷ 700 ° C, reaches 300 ÷ 500.

Недостаток известных способов получения ИСФГ состоит в том, что сильные фторокислители ClF3 и BrF3 являются крайне опасными химическими веществами. Сам процесс газофазного фторирования графита длится десятки часов, поскольку продукты реакции фторирования в виде монофторидов хлора (ClF) и брома (BrF) препятствуют доступу свежих порций фторокислителя в слой графита. По этой причине известные способы получения ИСФГ остались на уровне лабораторных исследований.A disadvantage of the known methods for producing ISFG is that the strong fluoroxidants ClF 3 and BrF 3 are extremely hazardous chemicals. The process of gas-phase fluorination of graphite lasts dozens of hours, since the fluorination reaction products in the form of chlorofluoride (ClF) and bromine (BrF) monofluorides prevent the access of fresh portions of fluoroxidant to the graphite layer. For this reason, the known methods for producing ISPH remained at the laboratory level.

Известны также способы получения ИСФГ через контакт графитового порошка с жидкой фазой фторгалогенидов.There are also known methods for producing ISFG through contact of graphite powder with the liquid phase of fluorohalides.

В способе получения ИСФГ [Патент US № 3962133, МПК B01J 27/12. Опубл. 08.06.76] (аналог) обработкой порошка графита жидкой фазой раствора трифторида хлора в безводном фтористом водороде в течение 24-30 часов при температуре от -78°С до +22°С не происходит значительного ускорения процесса фторирования и интеркалирования графита. Продукты реакции термически устойчивы до 590°С. Способ-аналог абсолютно не приемлем для промышленной практики из-за склонности жидкого ClF3 к возгоранию и взрыву. Кроме того, требуется дополнительное приготовление реакционной окислительной среды.In the method of producing ISFG [US Patent No. 3962133, IPC B01J 27/12. Publ. 06/08/76] (analog) by treating graphite powder with the liquid phase of a solution of chlorine trifluoride in anhydrous hydrogen fluoride for 24-30 hours at a temperature of -78 ° C to + 22 ° C, there is no significant acceleration of the process of graphite fluorination and intercalation. The reaction products are thermally stable up to 590 ° C. The analogue method is absolutely not acceptable for industrial practice due to the tendency of liquid ClF 3 to ignite and explode. In addition, additional preparation of the reaction oxidizing medium is required.

По совокупности основных признаков наиболее близким техническим решением к предлагаемому можно отнести способ получения терморасширяющегося соединения на основе графита [Заявка RU №2007129419. МПК С01В 31/04. Приоритет от 31.07.2007. Опубл. 10.02.2009. Бюл. №4] (прототип), который включает обработку графитсодержащего порошкового материала жидкой фазой гептафторид иода.By the combination of the main features, the closest technical solution to the proposed one is the method of producing a thermally expanding compound based on graphite [Application RU No. 2007129419. IPC С01В 31/04. Priority of July 31, 2007. Publ. 02/10/2009. Bull. No. 4] (prototype), which includes the treatment of graphite-containing powder material with the liquid phase of iodine heptafluoride.

Из известных галоидных фторокислителей JF7 наименее опасен. Реакции фторирования графита протекает с образованием пентафторида иода (JF5), равновесное давление паров которого над жидкой фазой примерно в 20 раз меньше равновесного давления JF7. В результате суммарное давление в реакционном объеме уменьшается. Пентафторид иода фиксируется в кристаллической решетке графита и не препятствует доступу JF7 к частицам графитсодержащего порошкового материала.Of the known halide fluoroxides, JF 7 is the least dangerous. Graphite fluorination reactions proceed with the formation of iodine pentafluoride (JF 5 ), the equilibrium vapor pressure of which over the liquid phase is approximately 20 times less than the equilibrium pressure JF 7 . As a result, the total pressure in the reaction volume decreases. Iodine pentafluoride is fixed in the crystal lattice of graphite and does not prevent the access of JF 7 to particles of graphite-containing powder material.

Здесь и далее под термином «графитсодержащий порошковый материал» понимается порошок (крупка) природного или искусственного графита в смеси с минеральными примесями. Доля примесей в некоторых товарных сортах природных мелкокристаллических графитов может достигать 25 мас.%.Hereinafter, the term "graphite-containing powder material" refers to the powder (grains) of natural or artificial graphite in a mixture with mineral impurities. The proportion of impurities in some commercial varieties of natural fine crystalline graphites can reach 25 wt.%.

К недостаткам способа-прототипа можно отнести операции захолаживания и размораживания замкнутых технологических объемов, содержащих графитсодержащий порошковый материал, жидким азотом, что удлиняет время технологического цикла и, в итоге, приводит к низкой производительности установок получения интеркалированных соединений фторированного графита, основанных на этом способе.The disadvantages of the prototype method include the cooling and thawing of closed process volumes containing graphite-containing powder material with liquid nitrogen, which lengthens the process cycle time and, as a result, leads to low productivity of plants for the production of intercalated fluorinated graphite compounds based on this method.

Настоящее изобретение направлено на упрощение технического оформления и повышение производительности способа получения терморасширяющихся соединений на основе графита.The present invention is aimed at simplifying the technical design and increasing the productivity of the method for producing thermally expandable compounds based on graphite.

Указанные выше задачи достигаются техническим решением, сущность которого состоит в том, что в способе получения терморасширяющегося соединения на основе графита, включающем обработку графитсодержащего порошкового материала гептафторидом иода, графитсодержащий порошковый материал обрабатывают газовой фазой гептафторида иода в замкнутом объеме при давлении 78÷240 кПа.The above objectives are achieved by a technical solution, the essence of which is that in a method for producing a thermally expanding compound based on graphite, which includes treating a graphite-containing powder material with iodine heptafluoride, a graphite-containing powder material is treated with the gas phase of iodine heptafluoride in a closed volume at a pressure of 78 ÷ 240 kPa.

Кроме того, перечисленные выше задачи достигаются с помощью дополнительного технического решения, состоящего в том, что обработку ведут при температуре 18÷45°С.In addition, the above tasks are achieved using an additional technical solution, consisting in the fact that the processing is carried out at a temperature of 18 ÷ 45 ° C.

Основной отличительной особенностью заявляемого способа является обработка графитсодержащего порошкового материала газовой фазой гептафторида в замкнутом объеме иода при абсолютном давлении 78÷240 кПа. Этот признак является новым и существенным, так как позволяет устранить присущие прототипу недостатки. Во-первых, значительно снижается расход гептафторида иода, так как он расходуется только на синтез ИСФГ. Во-вторых, исключаются операции замораживания и размораживания жидким азотом технологического объема с графитсодержащим порошковым материалом. В-третьих, постоянство давления газовой фазы гептафторида иода над графитсодержащим порошковым материалом позволяет получать порошки ИСФГ со стабильным химическим составом и одинаковым коэффициентом вспучивания.The main distinguishing feature of the proposed method is the treatment of graphite-containing powder material with the gaseous phase of heptafluoride in a closed volume of iodine at an absolute pressure of 78 ÷ 240 kPa. This feature is new and significant, as it eliminates the inherent prototype disadvantages. Firstly, the consumption of iodine heptafluoride is significantly reduced, since it is spent only on the synthesis of ISPH. Secondly, the operations of freezing and thawing with liquid nitrogen of a process volume with graphite-containing powder material are excluded. Thirdly, the constancy of the pressure of the gas phase of iodine heptafluoride over graphite-containing powder material makes it possible to obtain ISPH powders with a stable chemical composition and the same expansion coefficient.

Как показали специальные исследования авторов, при абсолютном давлении более 78 кПа гептафторид иода интенсивно внедряется в межслоевое пространство графита с получением интеркалированного соединения в виде фторокисленной графитовой матрицы, содержащей гетероатомы фторидов иода. Нагрев порошка ИСФГ до температуры 125°С и выше, в том числе и без термоудара, сопровождается образованием терморасширенного графита в форме пухообразного материала.As shown by special studies of the authors, at an absolute pressure of more than 78 kPa, iodine heptafluoride is intensively introduced into the interlayer space of graphite to obtain an intercalated compound in the form of a fluoroxidized graphite matrix containing iodine fluoride heteroatoms. The heating of the ISFG powder to a temperature of 125 ° C and above, including without thermal shock, is accompanied by the formation of thermally expanded graphite in the form of a powdery material.

Давление JF7 ниже 78 кПа не приводит к образованию соединений включения, способных к интенсивному терморасширению. За нижним пределом заявленного диапазона сложно поддерживать стабильное давление газовой фазы гептафторида иода при промышленной реализации способа.A pressure of JF 7 below 78 kPa does not lead to the formation of inclusion compounds capable of intense thermal expansion. Beyond the lower limit of the claimed range, it is difficult to maintain a stable pressure of the gas phase of iodine heptafluoride in the industrial implementation of the method.

Обработка графитсодержащего порошкового материала газовой фазой JF7 при давлении более 240 кПа может быть выполнена только в условиях дополнительного разогрева источника паров (емкости) гептафторида иода до температуры 40°С и выше, что технически сразу сильно усложняет осуществление заявленного способа и делает его небезопасным.Processing of graphite-containing powder material with a gas phase JF 7 at a pressure of more than 240 kPa can be performed only under conditions of additional heating of the vapor source (capacity) of iodine heptafluoride to a temperature of 40 ° C or higher, which technically immediately greatly complicates the implementation of the claimed method and makes it unsafe.

Заявленный интервал температур обработки графитсодержащего порошкового материала газовой фазой JF7 обеспечивает комфортные (нижний предел) и безопасные (верхний предел) условия осуществления способа.The claimed temperature range for the treatment of graphite-containing powder material with a gas phase JF 7 provides comfortable (lower limit) and safe (upper limit) conditions for the implementation of the method.

Примеры осуществления способа поясняются графическими материалами.Examples of the method are illustrated in graphic materials.

На фиг.1 показана схема установки для синтеза интеркалированных соединений фторированного графита, способных к терморасширению, через газовую фазу JF7. Здесь: 1 - технологический объем (реактор); 2 - навеска графитсодержащего порошкового материала; 3 - исходная емкость с JF7; 4 - емкость с жидкой (твердой) фазой 5 JF7; 6 - криогенная ловушка с твердой фазой 5 JF7 для улавливания излишков гептафторида иода; 7, 8 - сосуды Дьюара; 9 - форвакуумный насос; 10 - колонка с химическим поглотителем; 11 - мановакууметр; 12 - микроманометр.Figure 1 shows a diagram of a plant for the synthesis of intercalated compounds of fluorinated graphite, capable of thermal expansion, through the gas phase JF 7 . Here: 1 - technological volume (reactor); 2 - a sample of graphite-containing powder material; 3 - initial capacity with JF 7 ; 4 - capacity with liquid (solid) phase 5 JF 7 ; 6 - cryogenic trap with a solid phase 5 JF 7 for trapping excess iodine heptafluoride; 7, 8 - Dewar vessels; 9 - fore-vacuum pump; 10 - column with a chemical absorber; 11 - pressure gauge; 12 - micromanometer.

На фиг.2, 3 и 4 приведены, соответственно, микрофотографии порошка природного чешуйчатого графита, порошка ИСФГ и частиц терморасширенного графита.Figure 2, 3 and 4 are, respectively, micrographs of natural flake graphite powder, ISFG powder and particles of thermally expanded graphite.

Ниже приведены примеры осуществления способа.The following are examples of the method.

Пример 1. Навеску 2 чешуйчатого графита марки ГТ-1 (графит тигельный, зольность 5-7 мас.%), имеющего средний размер частиц 200÷300 мкм и насыпную плотность 0,45 г/см3 (см. фиг.2), массой 1,0 грамм помещают в никелевый реактор 1 объемом 0,15 дм3 (см. фиг.1). Реактор 1, емкости 4 и 6 объемом 0,27 дм3 откачивают форвакуумным насосом 9 до остаточного давления 13,3 Па. Контроль давления в системе ведут по микроманометру 12. Выдерживают для проверки вакуумной плотности. Емкость 4 охлаждают, засыпая в Дьюар 7 измельченный лед. Из исходной емкости 3 емкость 5 заполняют гептафторидом иода, который при температуре 0°С переходит в твердофазное состояние. При этом давление паров JF7 над поверхностью твердой фазы 6 в замкнутом объеме устанавливается ~78 кПа (контроль давления в системе ведут по мановакууметру 11). После открытия вентиля на реакторе 1, то же самое давление гептафторида иода устанавливается в технологическом объеме, причем оно поддерживается постоянным в течение всего времени обработки графитсодержащего порошкового материала. Навеску графита выдерживают под давлением газовой фазы гептафторида иода при температуре помещения (не менее 18°С) в течение 12÷20 часов.Example 1. A portion of 2 flake graphite brand GT-1 (crucible graphite, ash content of 5-7 wt.%) Having an average particle size of 200 ÷ 300 μm and a bulk density of 0.45 g / cm 3 (see figure 2), weighing 1.0 grams are placed in a Nickel reactor 1 with a volume of 0.15 dm 3 (see figure 1). The reactor 1, tanks 4 and 6 with a volume of 0.27 dm 3 are pumped out by a foreline pump 9 to a residual pressure of 13.3 Pa. Pressure monitoring in the system is carried out on a micromanometer 12. Stand for checking the vacuum density. Capacity 4 is cooled by pouring crushed ice into the Dewar 7. From the original tank 3, the tank 5 is filled with iodine heptafluoride, which at a temperature of 0 ° C becomes solid state. In this case, the vapor pressure JF 7 above the surface of the solid phase 6 in a closed volume is set to ~ 78 kPa (the pressure in the system is monitored by a vacuum gauge 11). After opening the valve in the reactor 1, the same pressure of iodine heptafluoride is set in the technological volume, and it is kept constant during the entire processing time of the graphite-containing powder material. A portion of graphite is kept under pressure of the gas phase of iodine heptafluoride at room temperature (at least 18 ° C) for 12 ÷ 20 hours.

Емкость 4 отсекают от реактора 1 и технологических трасс. Криогенную ловушку 6 замораживают жидким азотом, заливаемым в сосуд Дьюара 8. Излишки JF7 из реактора 1 и технологических трасс откачивают форвакуумным насосом 9 через криогенную ловушку 6 до остаточного давления не более 13,3 Па. Контроль давления в системе ведут по микроманометру 12. Газы, не уловленные в ловушке 6, нейтрализуют на химическом поглотителе в колонке 10. В последующем гептафторид иода, вымороженный в ловушке 6, перетаривают в охлажденную емкость 5 для повторного использования.The capacity 4 is cut off from the reactor 1 and technological routes. The cryogenic trap 6 is frozen with liquid nitrogen poured into the Dewar vessel 8. The excess JF 7 from the reactor 1 and the process lines is pumped by the foreline pump 9 through the cryogenic trap 6 to a residual pressure of not more than 13.3 Pa. The pressure in the system is controlled by a micromanometer 12. Gases not trapped in trap 6 are neutralized on a chemical absorber in column 10. Subsequently, iodine heptafluoride, frozen out in trap 6, is refluxed into a cooled container 5 for reuse.

Реактор 1 с навеской 2 синтезированного ИСФГ выдерживают под динамическим вакуумом с целью отгаживания, затем заполняют осушенным азотом и отсоединяют от установки.Reactor 1 with a weighed portion of 2 synthesized ISFG is kept under dynamic vacuum for the purpose of squeezing, then it is filled with dried nitrogen and disconnected from the installation.

При таком способе синтеза ИСФГ навеска 2 графита обрабатывается в условиях постоянства давлении газовой фазы гептафторида иода, несмотря на поглощение фторокислителя графитовой матрицей. Стабилизация давления газовой фазы происходит за счет постоянной сублимации JF7 в емкости 4 и его поступления в технологический объем 1.With this method of synthesis of ISFG, a portion of 2 graphite is processed under conditions of constant pressure of the gas phase of iodine heptafluoride, despite the absorption of fluorine oxidizer by a graphite matrix. The stabilization of the pressure of the gas phase occurs due to the constant sublimation of JF 7 in the tank 4 and its entry into the process volume 1.

После выгрузки навески 2 получают порошок ИСФГ светло-коричневого цвета массой 3,4 г с насыпной плотностью 0,40 г/см3 (см. фиг.3). Порошок термически стабилен до температуры 150°С.After unloading the sample 2, a light brown ISFG powder is obtained, weighing 3.4 g with a bulk density of 0.40 g / cm 3 (see FIG. 3). The powder is thermally stable to a temperature of 150 ° C.

Порошок ИСФГ засыпают в тонкостенный никелевый тигель, закрывают металлической сеткой и помещают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры 150°С. После прогрева тигля происходит деструктивное разложение ИСФГ с образованием пухообразного материала из частиц расширенного графита, имеющих длину до 5÷12 мм (см. фиг.4).ISFG powder is poured into a thin-walled nickel crucible, closed with a metal mesh and placed in an oven, previously heated to a temperature of 150 ° C. After heating the crucible, destructive decomposition of ISFG occurs with the formation of a downy material from expanded graphite particles having a length of up to 5–12 mm (see Fig. 4).

Коэффициент вспучивания порошка ИСФГ составляет ~370, поскольку расширение графитовой матрицы происходит не только за счет возрастания давления паров фторидов иода, но и образования дополнительных соединений углерода со фтором. Плотность по объему расширенного графита соответствует, примерно, 1,2 дм3/г. Выход графита в расширенную форму - 0,84.The expansion coefficient of ISFG powder is ~ 370, since the expansion of the graphite matrix occurs not only due to an increase in the vapor pressure of iodine fluorides, but also the formation of additional carbon compounds with fluorine. The density by volume of expanded graphite is approximately 1.2 dm 3 / g. The output of graphite in an expanded form is 0.84.

Пример 2. Навеску 2 графита марки ТГ-1 массой 10,0 г помещают в реактор 1. Установку к работе готовят согласно примеру 1. Охлажденную емкость 4 заполняют гептафторидом иода из исходной емкости 3. Емкость 4 размораживают, сняв Дьюар 7. При этом JF7 при температуре помещения (не менее 18°С) переходит в жидкость с давлением паров над поверхностью жидкой фазы 5 в замкнутом объеме ~140 кПа (20°С). Давления в системе контролируют по мановакууметру 11. Открывают вентиль на технологическом объеме 1 и навеску графита выдерживают под давлением паров гептафторида иода при температуре помещения в течение 6÷8 часов. После выгрузки из реактора 1 навески 2 получают 45,4 г порошка ИСФГ. Порошок термически стабилен до температуры 130°С.Example 2. A sample of 2 graphite grade TG-1 weighing 10.0 g is placed in reactor 1. The unit is prepared for operation according to example 1. The cooled tank 4 is filled with iodine heptafluoride from the original tank 3. The tank 4 is thawed, removing Dewar 7. At the same time, JF 7 at room temperature (at least 18 ° C) it passes into a liquid with a vapor pressure above the surface of liquid phase 5 in a closed volume of ~ 140 kPa (20 ° C). The pressure in the system is controlled by a manovacuum meter 11. The valve is opened on the process volume 1 and the sample of graphite is kept under vapor pressure of iodine heptafluoride at room temperature for 6-8 hours. After unloading from the reactor 1, the weights of 2 receive 45.4 g of ISPH powder. The powder is thermally stable to a temperature of 130 ° C.

Коэффициент вспучивания порошка ИСФГ составляет ~450. Плотность по объему расширенного графита соответствует, примерно, 1,0 дм3/г. Выход графита в расширенную форму - 0,82.The coefficient of expansion of the powder ISFG is ~ 450. The density by volume of expanded graphite corresponds to approximately 1.0 dm 3 / g. The output of graphite in an expanded form is 0.82.

Обработка навесок графита газовой фазой JF7 при давлении, равном равновесному давлению пара над жидкой фазой гептафторида иода, позволяет получать однотипные образцы ИСФГ большой массы.Processing graphite portions with a gas phase JF 7 at a pressure equal to the equilibrium vapor pressure over the liquid phase of iodine heptafluoride allows one to obtain the same type of high-mass ISPH samples.

Пример 3. Навеску 2 графита марки ТГ-1 массой 30,0 г обрабатывают газовой фазой гептафторида иода в установке фиг.1 по условиям примера 2. Емкость 4 с жидким гептафторидом иода нагревают до температуры 40°С. Давление паров JF7 над жидкой фазой в замкнутом объеме устанавливается ~240 кПа. Температуру реактора 1 с навеской графита поддерживают около 45°С для исключения конденсации JF7, что, примерно, на 5°С выше температуры емкости 4. После разгрузки реактора 1 получают 158,2 г порошка ИСФГ, имеющего цвет от белого до светло-коричневого. Порошок ИСФГ термически стабилен до температуры 125°С.Example 3. A portion of 2 graphite grade TG-1 weighing 30.0 g is treated with the gas phase of iodine heptafluoride in the installation of figure 1 according to the conditions of example 2. The tank 4 with liquid iodine heptafluoride is heated to a temperature of 40 ° C. The vapor pressure JF 7 above the liquid phase in a closed volume is set to ~ 240 kPa. The temperature of reactor 1 with a weighed graphite is maintained at about 45 ° C to prevent JF 7 condensation, which is about 5 ° C higher than the temperature of vessel 4. After unloading of reactor 1, 158.2 g of ISPH powder is obtained, having a color from white to light brown . ISFG powder is thermally stable up to a temperature of 125 ° C.

Коэффициент вспучивания порошка ИСФГ составляет ~500. Плотность по объему расширенного графита соответствует примерно 0,9 дм3/г. Выход графита в расширенную форму - 0,80.The coefficient of expansion of the powder ISFG is ~ 500. The density by volume of expanded graphite corresponds to about 0.9 dm 3 / g. The output of graphite in an expanded form is 0.80.

Понятно, что изобретение не ограничивается приведенными примерами. Возможны другие примеры реализации способа в пределах объема предложенной формулы изобретения.It is understood that the invention is not limited to the examples given. Other examples of the implementation of the method within the scope of the proposed claims are possible.

Терморасширенный графит был использован в качестве адсорбента в раневых повязках и позволял длительно (до нескольких суток) и активно эвакуировать раневое отделяемое. Масса терморасширенного графита в повязках за счет связывания раневого экссудата увеличивалась в 50 раз, что превышало аналогичный показатель для всех известных марок углеродных адсорбентов.Thermally expanded graphite was used as an adsorbent in wound dressings and allowed long-term (up to several days) and active evacuation of wound discharge. The mass of thermally expanded graphite in dressings due to the binding of wound exudate increased by 50 times, which exceeded the same indicator for all known brands of carbon adsorbents.

Предлагаемый способ синтеза терморасширяющегося соединения на основе графита с внедрением в графитовую матрицу гептафторида иода прост и безопасен в технологическом отношении, не требует сложной аппаратуры, синтез ведется за относительно короткое время (6-8 часов против 24÷30 часов в известных способах) при температуре 18÷45°С. Избыточные реагенты используются повторно. Синтез гептафторида иода является освоенным технологическим процессом, не представляющим особой сложности. Получаемые соединения устойчивы к длительному воздействию воды и влажного воздуха. Поскольку потребность в терморасширяющихся соединениях на основе графита велика в различных областях науки и техники, то совершенно очевидным является большое практическое значение предложенного способа.The proposed method for the synthesis of a thermally expanding compound based on graphite with the introduction of iodine heptafluoride into a graphite matrix is simple and safe from a technological point of view, does not require complex equipment, the synthesis is carried out in a relatively short time (6-8 hours versus 24 ÷ 30 hours in known methods) at a temperature of 18 ÷ 45 ° С. Excess reagents are reused. The synthesis of iodine heptafluoride is a mastered process that is not particularly difficult. The resulting compounds are resistant to prolonged exposure to water and moist air. Since the need for thermally expanding compounds based on graphite is great in various fields of science and technology, the great practical importance of the proposed method is very obvious.

Claims (2)

1. Способ получения терморасширяющегося соединения на основе графита, включающий обработку графитсодержащего порошкового материала в замкнутом объеме гептафторидом иода, отличающийся тем, что графитсодержащий порошковый материал обрабатывают газовой фазой гептафторида иода в замкнутом объеме при давлении 78-240 кПа.1. A method of producing a thermally expandable compound based on graphite, comprising treating a graphite-containing powder material in a closed volume with iodine heptafluoride, characterized in that the graphite-containing powder material is treated with a gas phase of iodine heptafluoride in a closed volume at a pressure of 78-240 kPa. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку ведут при температуре 18-40°С. 2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment is carried out at a temperature of 18-40 ° C.
RU2009147263/05A 2009-12-18 2009-12-18 Method of producing graphite-based thermally expanding compound RU2419586C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147263/05A RU2419586C1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Method of producing graphite-based thermally expanding compound

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009147263/05A RU2419586C1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Method of producing graphite-based thermally expanding compound

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2419586C1 true RU2419586C1 (en) 2011-05-27

Family

ID=44734859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009147263/05A RU2419586C1 (en) 2009-12-18 2009-12-18 Method of producing graphite-based thermally expanding compound

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2419586C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478079C2 (en) * 2011-06-17 2013-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химиии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) Method of obtaining perforated graphene-based layered compounds
RU2570440C2 (en) * 2013-10-22 2015-12-10 Владимир Ильич Мазин Method for obtaining graphite-based thermally expandable compounds
RU2576298C2 (en) * 2013-12-13 2016-02-27 Владимир Ильич Мазин Method for producing functionalised graphene and functionalised graphene
RU2580737C2 (en) * 2014-07-31 2016-04-10 Акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Method of producing thermally expanded fluorinated graphite
RU2581382C2 (en) * 2014-04-22 2016-04-20 Владимир Ильич Мазин Method of producing porous carbon material based on highly disintegrated graphite
RU2603834C2 (en) * 2013-11-12 2016-11-27 Владимир Ильич Мазин Method of producing colloidal dispersions of graphene

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3962133A (en) * 1974-12-12 1976-06-08 Mobil Oil Corporation Graphite intercalation
US4100213A (en) * 1975-09-02 1978-07-11 Mobil Oil Corporation Isomerization with catalyst of graphite containing intercalated acid and fluoride
US4565649A (en) * 1974-08-23 1986-01-21 Intercal Company Graphite intercalation compounds
US5286471A (en) * 1992-05-15 1994-02-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Graphite flouride from iodine intercalated graphitized carbon
SU1614350A1 (en) * 1989-05-19 1995-02-20 Институт физико-органической химии и углехимии АН УССР Method for producing thermally expansible graphite-based compound
RU2152354C1 (en) * 1998-11-03 2000-07-10 Институт неорганической химии СО РАН Method of preparing graphite compounds with fluorine and volatile materials
CN1544534A (en) * 2003-11-17 2004-11-10 成都市心缘化工开发有限公司 Low temperature method for producing graphite fluoride
RU2007129419A (en) * 2007-07-31 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предпри тие "Сибирский химический комбинат" (RU) METHOD FOR PRODUCING A THERMAL EXPANDING COMPOUND BASED ON GRAPHITE

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4565649A (en) * 1974-08-23 1986-01-21 Intercal Company Graphite intercalation compounds
US3962133A (en) * 1974-12-12 1976-06-08 Mobil Oil Corporation Graphite intercalation
US4100213A (en) * 1975-09-02 1978-07-11 Mobil Oil Corporation Isomerization with catalyst of graphite containing intercalated acid and fluoride
SU1614350A1 (en) * 1989-05-19 1995-02-20 Институт физико-органической химии и углехимии АН УССР Method for producing thermally expansible graphite-based compound
US5286471A (en) * 1992-05-15 1994-02-15 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Graphite flouride from iodine intercalated graphitized carbon
RU2152354C1 (en) * 1998-11-03 2000-07-10 Институт неорганической химии СО РАН Method of preparing graphite compounds with fluorine and volatile materials
CN1544534A (en) * 2003-11-17 2004-11-10 成都市心缘化工开发有限公司 Low temperature method for producing graphite fluoride
RU2007129419A (en) * 2007-07-31 2009-02-10 Федеральное государственное унитарное предпри тие "Сибирский химический комбинат" (RU) METHOD FOR PRODUCING A THERMAL EXPANDING COMPOUND BASED ON GRAPHITE

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАКОТЧЕНКО В.Г. и др. Новые формы расширенного графита с повышенной сорбционной емкостью. 2-я Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология». Сборник тезисов докладов. - М., 2003, с.141. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2478079C2 (en) * 2011-06-17 2013-03-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт неорганической химиии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) Method of obtaining perforated graphene-based layered compounds
RU2570440C2 (en) * 2013-10-22 2015-12-10 Владимир Ильич Мазин Method for obtaining graphite-based thermally expandable compounds
RU2603834C2 (en) * 2013-11-12 2016-11-27 Владимир Ильич Мазин Method of producing colloidal dispersions of graphene
RU2576298C2 (en) * 2013-12-13 2016-02-27 Владимир Ильич Мазин Method for producing functionalised graphene and functionalised graphene
RU2581382C2 (en) * 2014-04-22 2016-04-20 Владимир Ильич Мазин Method of producing porous carbon material based on highly disintegrated graphite
RU2580737C2 (en) * 2014-07-31 2016-04-10 Акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Method of producing thermally expanded fluorinated graphite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2419586C1 (en) Method of producing graphite-based thermally expanding compound
RU2404121C2 (en) Method of obtaining graphite-based theroexpandable compound
Johnson et al. Reaction of hydrogen with the low-temperature form (C15) of titanium-chromium (TiCr2)
Ghormley Adsorption and occlusion of gases by the low‐temperature forms of ice
Sugai et al. Lithium wall conditioning for fuel and impurity control
TWI471264B (en) Expanded graphite flakes
Geng et al. Hydrogen storage in microwave-treated multi-walled carbon nanotubes
Sharma et al. Reduction of nickel oxide by carbon: II. Interaction between nickel oxide and natural graphite
CN111732079A (en) Process flow for preparing liquid chlorine at low temperature and low pressure
RU2570440C2 (en) Method for obtaining graphite-based thermally expandable compounds
Griffin et al. Freeze drying
KR100991083B1 (en) Fluorine storage materials
TWI385121B (en) Production method of fluorine gas
US4444734A (en) Process for pumping gases using a chemically reactive aerosol
CN116902922B (en) Device and method for preparing industrial grade chlorine pentafluoride
WO2011046139A1 (en) Fluorine storage device
RU2580737C2 (en) Method of producing thermally expanded fluorinated graphite
JP5423594B2 (en) Method for removing fluorine-containing compound gas
JPS6251163A (en) Preparation of titanium disulfide used for electrode material of storage battery
JP2025132164A (en) Gas capturing agent, semi-clathrate hydrate, and gas capturing method and gas separation method using them
Slyuzar et al. Installation for research of hydrogen sulfide chemisorption from gases by a quinhydrone absorbing solution under pressure
Ebinuma et al. Dissociation behaviors of gas hydrates at low temperature
RU2778908C1 (en) METHOD FOR OBTAINING FUEL SALT BASED ON LiF-BeF2 FOR LIQUID SALT NUCLEAR REACTORS
JP2013075812A (en) Composition, and method for releasing fluorine gas
Yaroshenko et al. Synthesis and properties of residual graphite nitrate obtained by treatment of graphite nitrate with water

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20151123