一种膨胀石墨的制备方法技术领域
本发明涉及新材料领域，具体涉及一种膨胀石墨的制备方法。
背景技术
膨胀石墨作为制造柔性石墨的中间产品，是由天然鳞片石墨经氧化、酸化插层、水
洗、干燥、高温处理而得到的一种疏松多孔的蠕虫状物质，又名石墨蠕虫。
膨胀石墨不仅具有天然石墨本身的耐热、耐蚀、导电、导热、自润滑性等优良特性，
还具有天然石墨不具备的轻质、柔软、可压缩、可回弹等性能，因此，在密封领域，膨胀石墨
材料具有比石棉、橡胶等材料更优异的性能和用途。
用膨胀石墨制成的各种带、板、片材已广泛用作石油、化工、电力、冶金、机械、宇
航、核工业等行业领域。例如，用膨胀石墨制成的柔性石墨制品被誉为世界“密封之王”，在
机械密封领域具有极其重要的地位；膨胀石墨在环保领域可作为吸油材料，用于废油回收
以及废水治理中的微生物载体；由膨胀石墨制备的石墨散热板成为取代铜、铝等传统金属
材料的新一代散热基材。此外，膨胀石墨还可用作医疗敷料、催化剂、固定化载体及固体电
解液等。
现有技术中，膨胀石墨的制备方法主要有电化学法和化学氧化插层法两种，其中，
化学氧化插层法是工业上应用比较广泛和比较成熟的方法。传统的化学氧化插层法制备膨
胀石墨的方法，一般以浓硫酸为插层剂，Cl2、重铬酸盐、H2O2、HNO3等为氧化剂的反应体系。
然而，很难连续反应、生产周期较长，难以实现石墨的连续性生产。
发明内容
为此，本发明所要解决的是现有膨胀石墨生产周期长、难以实现石墨的连续性生
产的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为(0.3-0.85)g：(2～6)
mL：(0.8～2.5)mL：(0.5～2)mL；
在鳞片石墨中加入所述混合酸液，20℃～55℃搅拌反应15min～35min，得到第一
混合体系；
在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，20℃～45℃搅拌反应5min～
15min，得到第二混合体系；
将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；
将所述初产物置于40～65℃烘箱中干燥2h-4h，得到可膨石墨；
将可膨石墨置于850℃～1000℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨。
可选地，所述第一混合体系制备步骤中，所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为
(1～2.5)g：(3～10)mL；所述高氯酸的浓度为72wt％，所述硝酸的浓度为65wt％。
可选地，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为1:2～3:4。
可选地，还包括：将所述第一混合体系进行第一次超声震荡5min～10min的步骤，
超声功率为500w～800w。
可选地，还包括：将所述第二混合体系进行第二次超声震荡5min～10min的步骤，
超声功率500w～800w。
可选地，所述第一混合体系制备步骤中，所述搅拌速度为：200r/min～300r/min；
所述第二混合体系制备步骤中，搅拌速度为：200r/min～300r/min。
可选地，所述第二次超声步骤之后还包括对第二混合体系进行脱色的步骤。
可选地，所述脱色步骤为：在所述第二混合体系中加入体积分数为10％～40％的
双氧水，至所述第二混合体系无色。
可选地，所述洗液为水；所述鳞片石墨目数不大于100目；所述高锰酸钾的粒度为
100μm～300μm。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明实施例所述的一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：配置包括高锰
酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为(0.3-0.85)g：(2～6)mL：(0.8～2.5)mL：(0.5
～2)mL；在鳞片石墨中加入所述混合酸液，20℃～55℃搅拌反应15min～35min，得到第一混
合体系；在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，20℃～45℃搅拌反应5min～
15min，得到第二混合体系；将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初
产物；将所述初产物置于40～65℃烘箱中烘干，得到可膨石墨；将可膨石墨置于850℃～
1000℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨。所述的膨胀石墨的制备方法，步骤
简单、能够实现连续反应、生产周期短，适合工业化生产。
2、本发明实施例所述的一种膨胀石墨的制备方法，还包括将所述第一混合体系进
行第一次超声震荡的步骤，以及将所述第二混合体系进行第二次超声震荡的步骤。超声震
荡使得体系中的溶液发生强烈的空化现象，不断产生微小空化气泡，这些气泡在声压作用
下急速地大量产生，并不断地猛烈爆破，产生强大的冲击力和负压吸力，再次促进石墨的氧
化的同时，使插层剂能够较顺利地进入石墨层与层之间，有效缩短了反应时间。
3、本发明实施例所述的一种膨胀石墨的制备方法，还包括脱色的步骤，脱色剂为
双氧水，双氧水和过量的高锰酸钾反应，生成沉淀MnO2，有效避免了因直接排放造成的环境
危害。
4、本发明实施例所述的一种膨胀石墨的制备方法，原料不含硫酸，不但增强了产
品的抗氧化性和韧性，扩大了产品的应用范围；而且，生成废液处理成本低，有效节约了生
产成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合
附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是实施例1中所述膨胀石墨的扫描电镜照片(25倍率)；
图2是实施例1中所述膨胀石墨的扫描电镜照片(1000倍率)；
图3是实施例2中所述膨胀石墨的扫描电镜照片(25倍率)；
图4是实施例2中所述膨胀石墨的扫描电镜照片(1000倍率)。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实
施方式作进一步地详细描述。
本发明可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。
相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本发明的构思充分传达给
本领域技术人员，本发明将仅由权利要求来限定。
下述实施例中的化合物均为市售产品，所述的高氯酸的浓度为72wt％，所述的硝
酸浓度为65wt％，分析纯；醋酸、高锰酸钾、双氧水均为分析纯；水为自来水；鳞片石墨，含碳
量＞92wt％。
实施例1
本实施例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.5g：4mL：1.5mL：
1mL；所述鳞片石墨粒径为50目；所述高锰酸钾的粒度为200μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应20min，得到第一混
合体系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为2g：7mL。
将所述第一混合体系进行第一次超声震荡7min的步骤，超声功率为600w。
S3、在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应
10min，得到第二混合体系；
将所述第二混合体系进行第二次超声震荡8min的步骤，超声功率600w。
本实施例中，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为3:5。
作为本发明一个实施例，本实施例中，所述第二次超声步骤之后还包括对第二混
合体系进行脱色的步骤。所述脱色步骤为：在所述第二混合体系中加入体积分数为30％的
双氧水，至所述第二混合体系无色。
S4、将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本
发明一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S5、将所述初产物置于50℃烘箱中干燥3h，得到可膨石墨。
S6、将可膨石墨置于900℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为650ml/g。
所述膨胀石墨的扫描电镜图片如图1、图2所示。
实施例2
本实施例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.85g：6mL：
2.5mL：2mL；所述鳞片石墨粒径为80目；所述高锰酸钾的粒度为300μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，55℃、200r/min搅拌反应15min，得到第一混
合体系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为1g：3mL。
将所述第一混合体系进行第一次超声震荡5min的步骤，超声功率为800w。
S3、在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，45℃、200r/min搅拌反应
5min，得到第二混合体系；
将所述第二混合体系进行第二次超声震荡5min的步骤，超声功率800w。
本实施例中，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为1:2。
作为本发明一个实施例，本实施例中，所述第二次超声步骤之后还包括对第二混
合体系进行脱色的步骤。所述脱色步骤为：在所述第二混合体系中加入体积分数为40％的
双氧水，至所述第二混合体系无色。
S4、将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本
发明一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S5、将所述初产物置于65℃烘箱中干燥2h，得到可膨石墨。
S6、将可膨石墨置于1000℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为720ml/g。
所述膨胀石墨的扫描电镜图片如图3、图4所示。
实施例3
本实施例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.3g：2mL：0.8mL：
0.5mL；所述鳞片石墨粒径为80目；所述高锰酸钾的粒度为100μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，20℃、300r/min搅拌反应35min，得到第一混
合体系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为2.5g：10mL。
将所述第一混合体系进行第一次超声震荡10min的步骤，超声功率为500w。
S3、在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，20℃、300r/min搅拌反应
15min，得到第二混合体系；
将所述第二混合体系进行第二次超声震荡10min的步骤，超声功率500w。
本实施例中，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为3:4。
作为本发明一个实施例，本实施例中，所述第二次超声步骤之后还包括对第二混
合体系进行脱色的步骤。所述脱色步骤为：在所述第二混合体系中加入体积分数为10％的
双氧水，至所述第二混合体系无色。
S4、将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本
发明一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S5、将所述初产物置于40℃烘箱中干燥4h，得到可膨石墨。
S6、将可膨石墨置于850℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为630ml/g。
实施例4
本实施例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.5g：4mL：1.5mL：
1mL；所述鳞片石墨粒径为50目；所述高锰酸钾的粒度为200μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应20min，得到第一混
合体系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为2g：7mL。
S3、在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应
10min，得到第二混合体系；
将所述第二混合体系进行第二次超声震荡8min的步骤，超声功率600w。
本实施例中，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为3:5。
作为本发明一个实施例，本实施例中，所述第二次超声步骤之后还包括对第二混
合体系进行脱色的步骤。所述脱色步骤为：在所述第二混合体系中加入体积分数为30％的
双氧水，至所述第二混合体系无色。
S4、将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本
发明一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S5、将所述初产物置于50℃烘箱中干燥3h，得到可膨石墨。
S6、将可膨石墨置于900℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为540ml/g。
实施例5
本实施例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.5g：4mL：1.5mL：
1mL；所述鳞片石墨粒径为50目；所述高锰酸钾的粒度为200μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应20min，得到第一混
合体系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为2g：7mL。
S3、在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应
10min，得到第二混合体系；
本实施例中，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为3:5。
作为本发明一个实施例，本实施例中，所述第二次超声步骤之后还包括对第二混
合体系进行脱色的步骤。所述脱色步骤为：在所述第二混合体系中加入体积分数为30％的
双氧水，至所述第二混合体系无色。
S4、将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本
发明一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S5、将所述初产物置于50℃烘箱中干燥3h，得到可膨石墨。
S6、将可膨石墨置于900℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为450ml/g。
实施例6
本实施例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、高氯酸和硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.5g：4mL：1.5mL：
1mL；所述鳞片石墨粒径为50目；所述高锰酸钾的粒度为200μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应20min，得到第一混
合体系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为2g：7mL。
将所述第一混合体系进行第一次超声震荡7min的步骤，超声功率为600w。
S3、在所述第一混合体系中再次加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应
10min，得到第二混合体系；
将所述第二混合体系进行第二次超声震荡8min的步骤，超声功率600w。
本实施例中，第一次和第二次加入所述混合酸液的体积比为3:5。
S4、将所述第二混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本
发明一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S5、将所述初产物置于50℃烘箱中干燥3h，得到可膨石墨。
S6、将可膨石墨置于900℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为550ml/g。
对比例
本对比例提供一种膨胀石墨的制备方法，包括如下步骤：
S1、配置包括高锰酸钾、硝酸、醋酸的混合酸液，比例为0.5g：1.5mL：1mL；所述鳞片
石墨粒径为50目；所述高锰酸钾的粒度为200μm。
S2、在鳞片石墨中加入所述混合酸液，30℃、150r/min搅拌反应20min，得到混合体
系；所述鳞片石墨与所述混合酸液的比例为2g：7mL。
将所述混合体系进行超声震荡7min的步骤，超声功率为600w。
在所述混合体系中加入体积分数为30％的双氧水，至所述混合体系无色。
S3、将所述混合体系过滤取固体，并洗涤至洗液为中性，得到初产物；作为本发明
一个实施例，本实施例中，所述洗液为水。
S4、将所述初产物置于50℃烘箱中干燥3h，得到可膨石墨。
S5、将可膨石墨置于900℃环境中灼烧至体积不再变化，得到所述膨胀石墨，经测
试，其膨胀倍率为150ml/g。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对
于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或
变动仍处于本发明的保护范围之中。