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上海劲孚化工科技有限公司
www.shjinfu.com.cn(上海劲孚化工科技 021-57629631)--亚太地区(氟)化工原料与特种新材料专业供应商。
公司致力于氟树脂工业与其他特种新材料产业的前沿技术与销售,目前主要经营氟塑料(PTFE/FEP/PFA/ETFE/PVDF等)、色母、氟涂料、PEEK、芳纶、碳纤维、玻璃纤维、功能性化学品及其他特种新材料。
中文名 | 氟化石墨 |
英文名 | Fluorographite polymer |
别名 | 聚氟化碳 氟化石墨 氟化人造石墨 碳氟的化合物 氟化石墨润滑剂 氟化石墨(鳞片石墨) |
英文别名 | Graphite fluorinated Fluorographite polymer methane,molecular fluorine Fluorine,compd.withgraphite fluorine, compound with graphite GRAPHITE, FLUORINATED, POLYMER, 1 TO 1 GRAPHITE, FLUORINATED, POLYMER, HIGH FLUORINE GRAPHITE, FLUORINATED, POLYMER, LOW FLUO RINE |
CAS | 11113-63-6 |
EINECS | 234-345-5 |
化学式 | CH4F2 |
分子量 | 54.04 |
InChI | InChI=1/CH4.F2/c;1-2/h1H4 |
熔点 | 300°C (dec.) |
蒸汽压 | 362000mmHg at 25°C |
存储条件 | RT, dry |
产品用途 | 主要用作高能一次电池正极材料和固体润滑材料 |
WGK Germany | 3 |
白色粉末。从结构上看是氟进入到石墨六碳环平面层之间,与石墨相似,故称氟化石墨。其化学组成和晶体结构随反应温度及原料的晶型结构不同而不同。密度d (CF)。2.58g/cm3;d(C2 F)。2. 79g/cm3。除浓碱、热浓硫酸外,不易被其他酸碱腐蚀。耐溶剂性、耐候性较好。表面有疏水性。由于氟的引入,碳氟键能很大,高温、高压以及不同气体介质中很难被切断,使它在高温、高速、高负荷条件下的性能优于石墨或二硫化钼,改善了石墨在没有水汽条件下的润滑性能。无毒、不可燃、无腐蚀性、化学性质稳定,是一种很好的高能电极材料、绝缘材料、防水材料、润滑材料。
氟化石墨 - 结构
由于石墨呈层状结构,层面内碳原子间距 1.4Å,通过共价键牢固地连结在一起,而层面间碳原子间距为 3.35Å,其间仅有微弱的范德华力作用,因而石墨层间易插入异类物质而形成石墨层间化合物。当石墨层问插入物为氟时,可形成的石墨层间化合物即为氟化石墨。氟化石墨随其中氟碳比的差异而具有不同特性,但只有氟碳比不小于1的氟化石墨( CFx ) 才具有良好的化学、热压稳定性。在这种氟化石墨中, 氟与碳原子的2Pz电子形成共价键,层面内碳原子间距增至1.52Å,并且层面发生弯曲,从而失去石墨的导电性,成为绝缘体;同时,由于氟原子的电负性,使层间碳原子间距由3.35Å伸展至 7.08Å,导致层间能大大降低,润滑性能显著提高,所以,氟化石墨是典型的分子晶体。
氟化石墨 - 理化性质
氟化石墨是一种白色固体粉末状物质, 密度为 2.58×103 kg/m3 ,具有低表面能、高润滑性与电活性,吸收热中子断面积比其它封料小等性质。氟化石墨的性质随分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF(1-1.25)称为高氟化度石墨CF(0.5-0.99)被称之为低氟化度石墨颜色随着氟含量的增加,由灰黑色变为雪白色,高氟化度石墨具有优良的热稳定性,是电和热的绝缘体,不受强酸和强碱的腐蚀,润滑性能超过MoS2和鳞片石墨,试验证明,在任意温度下,其磨损寿命优于MoS2作为润滑腊的添加剂,能显著提高部件的支承负荷和降低润滑部件的表面温度。低氟化度氟化石墨外观为灰黑色热稳定性较差,一般不作润滑剂使用氟化石墨具有较大的润湿接触角和、及较低的表面能。
用碳或石墨和元素氟在300~600℃直接进行氟化反应而得。或者采用以石墨为阳极,氟氢酸为阴极的电解方法。
氟化石墨,是碳和氟直接反应而制得的一种石墨层间化合物,其分子式为CH4F2,分子量为54.0393,呈白色粉末状,其结构与石墨相似,化学组成和晶体结构随反应温度及原料的晶体结构不同而不同,是现今国际上高科技、高性能、高效益的新型炭/石墨材料研究热点之一。
氟化石墨是一种新型功能材料,具有很低的表面自由能,并且其热稳定和化学稳定性好。氟化石墨是一种固体、结构、非化学计量的氟碳实验式(CFx) n,反应温度取决于原料的类型、反应器的设计、用途和期望的氟化程度。
氟化石墨可具体分为氟化石墨、氟化碳、氟化炭黑、氟化碳纤维、氟化纳米碳纤维VGCF、氟化石墨微片、氟化氧化石墨烯等,氟原子在高温插层的固体粉末材料,低氟化度的表面氟化改性,高氟化度白色粉末氟碳比可达到1.2。
氟化石墨的合成方法大体可分为:
1、直接合成法:将固体碳和气体氟在一定温度范围内加热合成。这一工艺其原料只涉及固体碳和气体氟两种,外界条件只有温度。反应效果的好坏,只和反应物本身和反应条件有关,是最早的合成方法。由于原料中含有有毒性气体,使得反应过程可能出现爆炸或气体泄露现象,有较大的安全隐患,并且反应过程伴随有不少的副产物产生,导致产率比较低。
2、催化合成法:在石墨和氟的反应系统中,如果有微量的金属氟化物存在,则可起到“催化”作用。制得的氟化石墨中,含有微量的金属氟化物。虽然量微,却改变了氟化石墨的性质,特别是导电率提高了一个数量级。所用设备和直接合成法相同。不过对所用的原料纯度要求比较高。
3、立式振动反应器合成法:在镍制的反应器底部,加装一个振动器,一方面使反应物料混合均匀,另一方面能提高反应速度,使产率和产品质量都能提高。和回转反应器比较,在工艺条件的控制上,大大地前进了一步。
4、电解法:将石墨材料在无水氢氟酸中电解,就可生成氟化石墨。具体的说,在阳极和阴极之间使氢氟酸不断地循环,这样可以连续地合成氟化石墨。本方法是在循环式电解装置中完成的。电解过程的进行,是通过控制反应液的浓度、反应温度和导电剂添加量等实现的。
四:氟化石墨 (Graphite Fluoride)主要应用 |
氟化石墨具有亲水亲油性,其独特之处是高润滑性,是一种新型的功能材料。用作高温固体润滑剂、高能锂电池的阴极材料及新型电导材料等。氟化石墨与石墨或二硫化钼相比耐磨性好。在干燥、潮湿的气氛中以及在高温(400~500℃)时,摩擦系数小,摩擦寿命长,而且具有良好的热稳定性和化学稳定性,几乎在所有的气氛中都能保持良好的润滑特性,特别适合在高温、高压、高速、高负荷和腐蚀性介质等苛刻条件下使用。用氟化石墨与橡胶、塑料制成的复合材料可制各自润滑轴承与密封件,适于高温与高速下应用。 |
一、高能锂氟Li/(CF)n电池正极材料(氟碳比0.6):是一种新型高能锂离子电池,以氟化石墨或氟化焦碳为新型的正极材料,以锂为负极,以有机溶剂为介质。在所有的锂电池正极材料中,氟化碳具有最高的质量比容量,因此以氟化碳为正极材料的锂一氟化碳电池具有比能量大、使用温度范围宽和工作电压平稳等独特的优点。检测结果显示,以氟化石墨烯为正极的锂电池比能量提高了近30%,同时还能够在3C的倍率下稳定放电,其比功率特性提高一个数量级,大大改善了锂电池的电化学性能。 锂氟化碳电源是以不锈钢作为容器,金属锂作负极、氟化碳作正极、锂无机盐和有机溶剂作电解质,以玻璃纤维作为隔膜的一次锂原电池,具有电压高(3V),容量高,体积小的优点,比能量达到250wh.kg及500wh.L以上,年容降低于2%。 【锂氟化石墨扣式微型电源实物图片】
二、 润滑油抗磨添加剂(氟碳比1.0):用作固体润滑剂或润滑添加剂:由于氟化石墨的表面能低,层间键能亦小,且具有良好的热稳定性和化学稳定性,因此其几乎在所有的气氛中都能保持良好的润滑性能,特别在高温、高压、高负荷和腐蚀性介质等苛刻条件下也能良好使用。可用于布精加工用烧毛机,采暖设备自动控制装置滑动部位,吊车起重机导轮和滑动部位,高精度坐标锉床轴承、计算机继电器支承点等。固体润滑添加剂是目前氟化石墨主要的应用增长领域。 氟化石墨分子团能迅速在引擎内部摩擦副表面铺展成膜,对金属摩擦副表现出极强的抗磨性能,充分延长发动机寿命,节省燃油,提升动力,换油周期可达5万公里。 【德国某润滑油集团的氟化石墨高端润滑油】
三、在军工领域:①氟化石墨可用于导弹的二次爆炸,导弹爆炸释放出来的能量可以促成氟化石墨的分解从而释放出大量能量发生比导弹第一次爆炸更猛烈爆炸。 ②在核反应堆中的引用:作为核反应堆的重要材料,氟化石墨主要用作减速剂、反射材料和涂敷材料。其使用特点是气体投射率小、防污性能良好、热中子吸收断面小、反应堆内热中子损失也小,因此反应的热效率随之提高。最初用在核反应堆中的是没有经过氟化的石墨,骑在核反应堆中运转时不断受到污染,热中子损失多,降低了热效率,氟化石墨有效的解决了这一问题。 四:用作防水疏油材料:氟化石墨的表面能较低,与各种溶剂(水、甘油、甲酞胺、1,4丁烷二醇等)的接触角远大于石墨、聚四氟乙烯、聚乙烯,说明它具有更强的防水疏油性能,可用作防水剂和疏油剂等的原材料。 五:用作脱模剂:氟化石墨的低表面性能使它可用于为模铸、胶合板成型、粉末定型、烧结精压、塑料等的金属膜的脱模剂使用,并客作为研磨剂,用于光学中的研磨。 六、其它用途:加进涂料中可改善涂料的涂刷性能;胶合板生产时预先用其处理木材,可减少粘结剂对木材的渗透,节省原料;用于图象记录和复制,色谱分析材料等。 |
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