Графітавыя напаўняльнікі - гэта функцыянальныя матэрыялы, якія складаюцца з графіту ў якасці асноўнага матэрыялу і змешаны з іншымі дапаможнымі інгрэдыентамі. Яны шырока выкарыстоўваюцца для ўшчыльнення, змазкі, электраправоднасці і ўстойлівасці да карозіі. Іх асноўныя характарыстыкі залежаць у першую чаргу ад складу і суадносін іх асноўных кампанентаў, у прыватнасці, ад якасці самога графіту і дабавак, з якімі ён складаецца.
Графіт: асноўны кампанент графітавых напаўняльнікаў
Графіт з'яўляецца асноўным кампанентам графітавых напаўняльнікаў, які звычайна складае ад 60% да 95% ад агульнай рэцэптуры, прычым канкрэтная доля залежыць ад патрабаванняў прымянення. У якасці сыравіны можа выкарыстоўвацца як натуральны, так і сінтэтычны графіт, але іх мікраструктура і ўласцівасці адрозніваюцца. Натуральны графіт (напрыклад, лускаваты графіт) мае слаістую крышталічную структуру са слабымі міжслойнымі сувязямі, што дазваляе лёгка адслойвацца, што забяспечвае выдатную сама-змазку. У адрозненне ад гэтага, сінтэтычны графіт (напрыклад, высокатэмпературны кальцыніраваны графіт на аснове-нафтавага коксу) звычайна больш чысты і мае меншае ўтрыманне прымешак, што робіць яго прыдатным для прымянення, якое патрабуе строгай хімічнай стабільнасці.
Выдатныя ўласцівасці графіту робяць яго напаўняльнікам стрыжня:
1.
Сама-змазка: графітавыя пласты лёгка слізгаюць паміж сабой, памяншаючы знос ва ўмовах сухога трэння або нізкай-змазкі.
2.
Устойлівасць да высокіх тэмператур: Графіт можа стабільна працаваць пры тэмпературы прыблізна да 450 градусаў у паветры і нават больш за 3000 градусаў у інэртным газе.
3.
Хімічная ўстойлівасць: Графіт праяўляе добрую ўстойлівасць да большасці хімічных асяроддзяў, за выключэннем моцных акісляльных кіслот (такіх як канцэнтраваная азотная кіслата і серная кіслата).
4.
Праводнасць: Графіт мае выдатную электронную праводнасць, што робіць яго прыдатным для токаправоднай герметызацыі або антыстатычнага прымянення.
Дапаможныя інгрэдыенты: ключ да паляпшэння агульнай прадукцыйнасці
Нягледзячы на тое, што графіт з'яўляецца асноўным кампанентам, напаўняльнікі з чыстага графіту часта не спраўляюцца з патрабаваннямі складаных умоў эксплуатацыі. Таму для аптымізацыі іх дзеяння часта дадаюць дапаможныя інгрэдыенты. Агульныя дапаможныя інгрэдыенты ўключаюць:
1. Звязальныя рэчывы (напрыклад, смалы, каўчукі або аксіды металаў)
Звязальныя рэчывы павышаюць механічную трываласць і формуемость графітавых напаўняльнікаў, што робіць іх прыдатнымі для розных метадаў апрацоўкі (такіх як фармаванне, экструзія або насычэнне). Напрыклад:
• Звязальныя смалы (такія як фенольныя і эпаксідныя смалы): яны павялічваюць цвёрдасць і хімічную ўстойлівасць напаўняльніка, што робіць іх прыдатнымі для статычнай герметызацыі.
• Гумовыя злучныя рэчывы (напрыклад, нітрылавы каўчук і фторкаўчук): павышаюць гнуткасць і дынамічныя характарыстыкі ўшчыльнення, падыходзяць для поршневых або ратацыйных ушчыльненняў.
• Аксіды металаў (напрыклад, аксід цынку і аксід алюмінія): паляпшаюць цеплаправоднасць і ўстойлівасць да высокіх-тэмператур.
2. Армавальныя валакна (напрыклад, вугляроднае валакно, шкловалакно і араміднае валакно):
Для павышэння механічнай трываласці і зносаўстойлівасці ў графітавыя напаўняльнікі часта дадаюць армавальнае валакно. Напрыклад:
• Вугляроднае валакно: спалучае ў сабе высокую трываласць і ўстойлівасць да высокай-тэмпературы, падыходзіць для ўшчыльнення пры высокай-тэмпературы і-ціску.
• Шкловалакно: нізкі кошт і павышае ўстойлівасць напаўняльніка да разрыву.
• Араміднае валакно: забяспечвае надзвычай высокую зносаўстойлівасць і трываласць на разрыў, падыходзіць для экстрэмальных умоў эксплуатацыі.
3. Цвёрдыя змазачныя матэрыялы (такія як дысульфід малібдэна і політэтрафтарэтылен (PTFE))
У некаторых выпадках трэння з высокай-нагрузкай або нізкай{1}}хуткасцю графіт можа не забяспечваць дастатковай змазкі, таму дадаюцца іншыя цвёрдыя змазкі:
• Дысульфід малібдэна (MoS₂): выдатныя характарыстыкі пры высокіх тэмпературах і вялікіх нагрузках, часта выкарыстоўваецца ў спалучэнні з графітам.
• Політэтрафтарэтылен (ПТФЭ): мае вельмі нізкі каэфіцыент трэння і падыходзіць для ўшчыльнення, дзе патрабуецца нізкае трэнне.
Карэкціроўка складу спецыяльных графітавых напаўняльнікаў
Кампазіцыя графітавых напаўняльнікаў можа быць настроена ў адпаведнасці з рознымі прымяненнямі:
• Устойлівыя да карозіі-графітавыя напаўняльнікі: металічныя парашкі, такія як нікель і срэбра, дадаюцца для павышэння ўстойлівасці да кіслот і шчолачаў.
• Праводзячыя графітавыя напаўняльнікі: павышаецца чысціня графіту і для павышэння праводнасці дадаецца медны парашок або вугляродныя нанатрубкі.
• High-Purity Graphite Fillers: High-purity (>99%) сінтэтычны графіт выкарыстоўваецца для зніжэння прымешак, задавальняючы патрабаванням паўправадніковай і ядзернай прамысловасці.
Графітавыя напаўняльнікі ў асноўным складаюцца з графіту, а прадукцыйнасць аптымізавана шляхам навуковага размеркавання дапаможных матэрыялаў, такіх як звязальныя, армавальныя валакна і цвёрдыя змазачныя матэрыялы. Канчатковая прадукцыйнасць залежыць ад тыпу графіту (натуральны або сінтэтычны), яго чысціні і выбару кампазітных кампанентаў. З развіццём прамысловых тэхналогій склад графітавых напаўняльнікаў стане яшчэ больш удасканаленым, каб адпавядаць строгім патрабаванням аэракасмічнай, энергетычнай і хімічнай прамысловасці, а таксама высокага -абсталявання.
