Wypełniacze grafitowe są materiałami funkcjonalnymi złożonymi z grafitu jako materiału rdzenia i połączone z innymi składnikami pomocniczymi. Są one szeroko stosowane w uszczelnianiu, smarowaniu, przewodności elektrycznej i odporności na korozję. Ich podstawowa wydajność zależy przede wszystkim od składu i stosunku ich głównych składników, w szczególności od jakości samego grafitu i dodatków, z którymi się spotyka.
Grafit: główny element wypełniaczy grafitowych
Graphit jest głównym składnikiem wypełniaczy grafitowych, zwykle zawierających 60% do 95% ogólnego sformułowania, przy czym specyficzny odsetek zależy od wymagań aplikacji. Zarówno naturalny, jak i syntetyczny grafit może być stosowany jako surowce, ale ich mikrostruktury i właściwości różnią się. Naturalny grafit (taki jak grafit płatkowy) ma warstwową strukturę krystaliczną ze słabymi wiązaniami międzywarstwowymi, co ułatwia rozwarstwienie, co powoduje doskonałe smarowanie -. Natomiast syntetyczny grafit (taki jak wysoki - kalcynowany grafit oparty na roprze ropy naftowej -) jest ogólnie czystszy i ma niższą zawartość zanieczyszczenia, co czyni go odpowiednim dla zastosowań wymagających rygorystycznej stabilności chemicznej.
Doskonałe właściwości grafitu sprawiają, że jest to wypełniacz rdzenia:
1.
Self - smarowanie: warstwy grafitu łatwo przesuwają się między sobą, zmniejszając zużycie pod suchym tarciem lub niskie - warunki smarowania.
2.
Oporność w wysokiej temperaturze: grafit może stabilnie działać do około 450 stopni w powietrzu, a nawet ponad 3000 stopni gazu obojętnego.
3.
Stabilność chemiczna: grafit wykazuje dobrą odporność na większość pożywek chemicznych, z wyjątkiem silnych kwasów utleniających (takich jak stężony kwas azotowy i kwas siarkowy).
4.
Przewodnictwo: grafit ma doskonałą przewodność elektroniczną, dzięki czemu jest odpowiedni do przewodnictwa uszczelnienia lub zastosowań antistatycznych.
Składniki pomocnicze: Klucz do poprawy ogólnej wydajności
Chociaż grafit jest głównym składnikiem, czyste wypełniacze grafitowe często starają się zaspokoić wymagania złożonych warunków pracy. Dlatego często dodawane są składniki pomocnicze w celu zoptymalizowania ich wydajności. Typowe składniki pomocnicze obejmują:
1. Senery (takie jak żywice, gumki lub tlenki metali)
Senedatory zwiększają wytrzymałość mechaniczną i formalność wypełniaczy grafitowych, dzięki czemu są odpowiednie do różnych technik przetwarzania (takich jak formowanie, wytłaczanie lub impregnacja). Na przykład:
• Senedry żywiczne (takie jak żywice fenolowe i żywice epoksydowe): zwiększają twardość i odporność wypełniacza, co czyni je odpowiednimi do uszczelnienia statycznego.
• Opinie gumowe (takie jak gumka nitrylowa i fluororubber): Zwiększ elastyczność i wydajność dynamicznego uszczelnienia, odpowiednie do uszczelnienia wzajemnego lub obrotowego.
• Tlenki metali (takie jak tlenek cynku i tlenek aluminium): Popraw przewodność cieplną i wysoka - odporność na temperaturę.
2. Wzmacniacze wzmacniające (takie jak włókno węglowe, włókno szklane i błonnik aramidowy):
Aby poprawić wytrzymałość mechaniczną i odporność na zużycie wypełniaczy grafitowych, często dodaje się włókna zbrojeniowe. Na przykład:
• Włókno węglowe: Łączy wysoką wytrzymałość i wysoką odporność na temperaturę -, odpowiedni dla wysokiej - środowiska uszczelnienia ciśnienia.
• Włókno szklane: niski koszt i poprawia odporność na łzę wypełniacza.
• Włókno aramidowe: oferuje wyjątkowo wysoką odporność na zużycie i wytrzymałość na rozciąganie, odpowiednie do ekstremalnych warunków pracy.
3. Smary stałe (takie jak disiarczde molibdenu i politetrafluoroetylen (PTFE)))
W niektórych wysokich - załadunek lub niskie - aplikacje tarcia prędkości grafit może nie zapewniać wystarczającego smarowania, więc dodaje się inne solidne smary:
• Disiarczde Molybdenum (MOS₂): Doskonała wydajność w wysokich temperaturach i wysokich obciążeniach, często stosowana w połączeniu z grafitem.
• Polytetrafluoroetylen (PTFE): Ma wyjątkowo niski współczynnik tarcia i jest odpowiedni do uszczelnienia wymagających niskiego tarcia.
Regulacja kompozycji specjalnych wypełniaczy grafitowych
Kompozycję wypełniaczy grafitowych można dostosować do różnych zastosowań:
• Korozja - odporne wypełniacze grafitowe: dodawane są proszki metalowe, takie jak nikiel i srebro w celu poprawy oporu kwasu i alkalicznego.
• Przewodnictwo grafitowe wypełniacze: Czystość grafitowa jest zwiększona i dodaje się nanorurki miedzi lub nanorurki węglowe w celu zwiększenia przewodności.
• High-Purity Graphite Fillers: High-purity (>99%) Syntetyczny grafit służy do zmniejszenia zanieczyszczeń, spełniających wymagania branży półprzewodników i jądrowych.
Wypełniacze grafitowe składają się przede wszystkim z grafitu, a wydajność zoptymalizowana jest poprzez naukowe proporcjonowanie materiałów pomocniczych, takich jak spoiwa, włókna zbrojeniowe i stałe smary. Ostateczna wydajność zależy od rodzaju grafitu (naturalnego lub syntetycznego), jego czystości i wyboru komponentów złożonych. Dzięki postępom w technologii przemysłowej skład wypełniaczy grafitowych stanie się jeszcze bardziej wyrafinowany, aby spełnić rygorystyczne wymagania branży lotniczej, energii i chemikaliów oraz wysokiego sprzętu końcowego -.
