Effect of preparation conditions on gas permeability and sealing efficiency of graphite foil.

Аннотация

Графитовая фольга (ГФ) является широкоиспользуемым уплотнительным материалом.

Мерой герметичности уплотнительного материала является его газопроницаемость, которая не должна превышать заданного значения.

Известно, что на свойства ГФ (механические, термические, теплофизические) оказывают влияние условия ее получения.

ГФ получают путем прокатки терморасширенного графита (ТРГ). ТРГ в свою очередь получается в несколько стадий.

На первой стадии производится взаимодействие графита с различными интеркалятами, концентрированными сильными кислотами (в частности, азотной кислотой).

В ходе данного взаимодействия происходит проникновение нитрат-анионов и нейтральных молекул азотной кислоты в межслоевое пространство графита, при этом образуется интеркалированное соединение графита – нитрат графита (НГ) с периодической структурой и определенным номером ступени.

Номер ступени характеризует количество графитовых слоев между двумя слоями интеркалята, таким образом, чем большее количество кислоты внедрилось в графит, тем меньше его номер ступени.

Далее производится промывка НГ водой, сушка и последующая термообработка.

Термообработка приводит к разложению молекул интеркалята и испарению воды и значительному расширению графитовой частицы с образованием ТРГ.

Целью данной работы было установление влияния структуры нитрата графита (его номера ступени) на газопроницаемость графитовой фольги.

Уменьшение номера ступени исходного НГ приводит к увеличению количества внедренного вещества, что в свою очередь, ведет к увеличению количества выделяющихся газов при терморасширении и образованию ТРГ с большей площадью поверхности.

При прессовании ТРГ с большей площадью поверхности до фиксированной плотности достигается большее количество контактов между частицами ТРГ и происходит образование ГФ с меньшим количеством газотранспортных пор.

Таким образом, уменьшение номера ступени НГ приводило к значительному уменьшению газопроницаемости графитовой фольги, что обеспечивает большую ее герметичность при использовании в качестве основы для уплотнительного материала.

Таким образом, была показана возможность направленного контроля герметизирующей способности получаемого уплотнительного материала путем варьирования условий его получения, в частности, путем изменения номера ступени нитрата графита на начальной стадии получения.