پرکننده های گرافیت مواد کاربردی متشکل از گرافیت به عنوان ماده اصلی و ترکیب شده با سایر مواد کمکی هستند. آنها به طور گسترده ای در آب بندی ، روغن کاری ، هدایت الکتریکی و مقاومت در برابر خوردگی مورد استفاده قرار می گیرند. عملکرد اصلی آنها در درجه اول به ترکیب و نسبت اجزای اصلی آنها ، به ویژه کیفیت خود گرافیت و مواد افزودنی که با آن پیچیده شده است بستگی دارد.
گرافیت: مؤلفه اصلی پرکننده های گرافیت
گرافیت مؤلفه اصلی پرکننده های گرافیت است که به طور معمول شامل 60 ٪ تا 95 ٪ از فرمولاسیون کلی است که نسبت خاص آن بسته به نیازهای کاربردی است. هر دو گرافیت طبیعی و مصنوعی می توانند به عنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار گیرند ، اما ریزساختارها و خواص آنها متفاوت است. گرافیت طبیعی (مانند گرافیت Flake) دارای یک ساختار کریستالی لایه ای با پیوندهای لایه ای ضعیف است و باعث می شود که لایه برداری آسان شود و در نتیجه روغن کاری عالی- ایجاد شود. در مقابل ، گرافیت مصنوعی (مانند بالا - درجه حرارت کک نفتی کلسینه شده- مبتنی بر گرافیت) به طور کلی خالص تر است و محتوای ناخالصی کمتری دارد ، و آن را برای برنامه های کاربردی که نیاز به ثبات شیمیایی سختگیرانه دارند ، مناسب است.
خصوصیات عالی گرافیت آن را به یک پرکننده اصلی تبدیل می کند:
1.
روغن کاری خود -: لایه های گرافیتی به راحتی بین یکدیگر می لغزد و سایش را تحت اصطکاک خشک یا شرایط روانکاری کم {1} کاهش می دهد.
2.
مقاومت در برابر دمای بالا: گرافیت می تواند تا حدود 450 درجه هوا و حتی بیش از 3000 درجه گاز بی اثر داشته باشد.
3.
پایداری شیمیایی: گرافیت به استثنای اسیدهای اکسید کننده قوی (مانند اسید نیتریک غلیظ و اسید سولفوریک) مقاومت خوبی در بیشتر محیط های شیمیایی نشان می دهد.
4.
رسانایی: گرافیت دارای هدایت الکترونیکی عالی است و آن را برای آب بندی رسانا یا کاربردهای آنتی استاتیک مناسب می کند.
مواد کمکی: کلید بهبود عملکرد کلی
اگرچه گرافیت مؤلفه اصلی است ، اما پرکننده های گرافیت خالص اغلب برای پاسخگویی به خواسته های شرایط پیچیده عملیاتی تلاش می کنند. بنابراین ، مواد کمکی اغلب برای بهینه سازی عملکرد آنها اضافه می شوند. مواد کمکی مشترک شامل موارد زیر است:
1. اتصال دهنده ها (مانند رزین ، لاستیک یا اکسیدهای فلزی)
اتصال دهنده ها استحکام مکانیکی و شکل پذیری پرکننده های گرافیتی را تقویت می کنند و آنها را برای تکنیک های مختلف پردازش (مانند قالب ، اکستروژن یا اشباع) مناسب می کنند. به عنوان مثال:
• اتصال دهنده های رزین (مانند رزین های فنلی و رزین های اپوکسی): آنها سختی و مقاومت شیمیایی پرکننده را افزایش می دهند و آنها را برای آب بندی استاتیک مناسب می کنند.
• اتصال دهنده های لاستیکی (مانند لاستیک نیتریل و فلوئوروبربر): انعطاف پذیری و عملکرد آب بندی پویا را تقویت کنید ، مناسب برای مهر و موم های متقابل یا دوار.
• اکسیدهای فلزی (مانند اکسید روی و اکسید آلومینیوم): هدایت حرارتی و مقاومت دما {0} بالا را بهبود بخشید.
2. الیاف تقویت کننده (مانند فیبر کربن ، فیبر شیشه ای و فیبر آرام):
برای بهبود استحکام مکانیکی و مقاومت سایش در پرکننده های گرافیتی ، اغلب الیاف تقویت کننده اضافه می شوند. به عنوان مثال:
• فیبر کربن: مقاومت بالا و مقاومت دما {0} بالا ، مناسب برای دمای بالا- و محیط های آب بندی فشار بالا {2}.
• فیبر شیشه ای: کم هزینه و مقاومت در برابر اشک پرکننده را بهبود می بخشد.
• فیبر آرامید: مقاومت بسیار بالایی از سایش و مقاومت کششی ، مناسب برای شرایط عملیاتی شدید را ارائه می دهد.
3. روان کننده های جامد (مانند دی سولفید مولیبدن و پلی تترا فلورو اتیلن (PTFE))
در برخی از برنامه های اصطکاک سرعت-} یا کم-} ، گرافیت ممکن است روانکاری کافی را فراهم نکند ، بنابراین سایر روان کننده های جامد اضافه می شوند:
• دی سولفید مولیبدن (MOS₂): عملکرد عالی در دمای بالا و بارهای زیاد ، که اغلب در ترکیب با گرافیت استفاده می شود.
• Polytetrafluoroethylene (PTFE): ضریب اصطکاک بسیار کمی دارد و برای آب بندی برنامه هایی که نیاز به اصطکاک کم دارند ، مناسب است.
تنظیم ترکیب پرکننده های گرافیت ویژه
ترکیب پرکننده های گرافیت را می توان متناسب با برنامه های مختلف تنظیم کرد:
• خوردگی - پرکننده های گرافیتی مقاوم: پودرهای فلزی مانند نیکل و نقره برای بهبود مقاومت اسید و قلیایی اضافه می شوند.
• پرکننده گرافیت رسانا: خلوص گرافیت افزایش می یابد و پودر مس یا نانولوله های کربن برای تقویت هدایت اضافه می شود.
• High-Purity Graphite Fillers: High-purity (>99 ٪) از گرافیت مصنوعی برای کاهش ناخالصی ها ، برآورده کردن الزامات صنایع نیمه هادی و هسته ای استفاده می شود.
پرکننده های گرافیت در درجه اول از گرافیت تشکیل شده اند و عملکرد از طریق تناسب علمی مواد کمکی مانند اتصال دهنده ها ، تقویت کننده الیاف و روان کننده های جامد بهینه می شود. عملکرد نهایی به نوع گرافیت (طبیعی یا مصنوعی) ، خلوص آن و انتخاب اجزای کامپوزیت بستگی دارد. با پیشرفت در فن آوری صنعتی ، ترکیب پرکننده های گرافیتی برای برآورده کردن نیازهای دقیق هوافضا ، انرژی و شیمیایی و تجهیزات نهایی {2 {{2 {2 {2 ، تصفیه می شوند.
