超细石墨的改性与应用+文献综述(2)
图1.1 石墨层状结构图
目前制备GIC最常见的方法有化学氧化法和电化学法，另外因插层剂引入方法的不同和膨胀方式的差异，常见的制备方法还有微波法、爆炸法和气相挥发法等 [3-4] 。
化学氧化法在工业上的应用是最广泛和最成熟的，因石墨在常温下均不与酸碱反应，因此采用化学氧化法制备时需要使用氧化剂。该方法一般是将石墨、氧化剂和插层剂在一定温度下混合反应，反应过程是在强氧化剂的作用下，石墨层的边缘被破坏，插层剂从石墨边缘进入石墨层间，形成可膨胀石墨。化学氧化法常使用的氧化剂有KClO4、KMnO4、(NH4)2S2O7、HNO3、H2SO4、HClO4、H2O2等。
膨胀石墨的制备过程存在电子的得失，故可采用电化学法来制备。相比于化学氧化法，电化学法在制备可膨胀石墨的过程中，氧化剂用量少，且插入物在层间分布均匀，产品的可膨胀性能趋于稳定，并已成为目前新工艺探索的主要目标[5]。但是该方法对设备要求非常高，并且影响的因素很多，有时环境温度的不稳定会导致产物膨胀体积的下降[6]。
可膨胀石墨的性能因为层间插入物质种类不同而异。早期制备的GIC中都含有硫，硫会促使石墨-金属间的电偶腐蚀和缝隙腐蚀，严重阻碍了其在一些重要部门的应用[2]。后期开发出了一些新的制备方法，也成功制备了无硫可膨胀石墨，但是大多数制备条件要求苛刻，成本过高而不能广泛推广应用。我们仍然有待开发出新的制备方法，选择合适的插入剂，推广石墨插层化合物的应用。
1.2 国内外研究进展
1.3 本文研究的目的和内容
1.3.1 研究目的
新型碳材料是军民两用的新材料，被誉为第四大工业材料，具有传统材料所不能比拟的优良性能，如密度小、刚度好、高导电、热膨胀小、相容性好等[21]。自2005年至今，关于可膨胀石墨这种炭素材料的研究报告在不断增加，目前对其的研究己成为国际热点课题。制备膨胀石墨的原料一般都选用大于180μm的大鳞片天然石墨；到目前为止，利用粒度小于150μm的细鳞片石墨制备膨胀石墨的研究很少[22]。相比于大鳞片石墨，细鳞片石墨的生产数量大、成本低，因此研究用细鳞片石墨制备膨胀石墨的意义十分重大。
为此，本课题拟以超细微米石墨为原料，通过插层改性的实验方案探究，探索出一种新型的无硫石墨插层化合物，并以改性后的石墨为主要的导电物质，进行导电石墨乳液的制备，对所制备的石墨乳液进行导电性能的检测，并探究其在电路板微孔导电技术中的可行性。
1.3.2 研究内容
本文主要是以微米石墨为原料，通过插层改性处理和高温膨化，制备膨胀石墨，并以其为基，研制在印制线路板微孔壁面具有良好成膜能力和导电性能的石墨乳液，并简单探究所制备的石墨乳液在印制线路板单板微孔导电技术中的可行性。主要研究内容为以下几个方面：
1、可膨胀石墨的制备
（1）以微米级石墨为原料，采用PP、NA、PA和AA为氧化插层体系进行可膨胀石墨的制备。
（2）通过对可膨胀石墨膨胀体积的测试来确定制备可膨胀石墨过程中的反应试剂的用量及反应工艺，并对实验产物进行了红外和扫描电镜的表征。
2、导电石墨乳液的制备
石墨乳液主要是由导电物质、有机粘结剂、水和分散助剂等组成。本实验以制备的可膨胀石墨为原料，选取苯丙乳液RX-20和实验室制备偶联剂SP-33，添加适量的去离子水，进行石墨乳液的制备。通过测试石墨乳液在塑料实验板的导电性来确定合适的有机粘结剂以及反应物的用量和制备工艺，并对石墨乳液在实验板上的导电涂层进行SEM表征。