中国粉体网讯 可膨胀石墨是通过化学氧化法或电化学法将氧化剂和插层剂插入石墨层间制备的石墨层间化合物。当可膨胀石墨受热时，插层物质发生热解、气化并逸出，撑开并破坏原有的石墨片层结构，形成无序度较高的网络状孔隙结构，最终得到膨胀石墨。
来源：青岛高而富石墨
可膨胀石墨及其衍生产品膨胀石墨的应用范围广泛，涵盖密封材料、防火阻燃材料（如阻火圈、防火条）、电池材料、储能材料、吸附材料、导热材料和电磁屏蔽等多个领域。
可膨胀石墨的制备方法
化学氧化法
石墨的边缘通常为闭合状态，且石墨的层间距比插层剂分子或离子尺寸小。化学法制备膨胀石墨的过程需要使用高锰酸钾、重铬酸钾或过氧化氢等强氧化剂打开石墨边缘，通过浓差动力将高氯酸插层剂引入石墨层间，形成可膨胀石墨，可膨胀石墨经高温膨胀后即可制备膨胀石墨。
化学氧化法是制备膨胀石墨的主要方法，工艺流程与操作简单，反应温度低，但该技术仍存在一些问题。由于高氯酸不稳定，化学法制备高氯酸反应搅拌过程中易出现局部过热发生爆炸，该方法需要大量的强酸和强氧化剂，产生大量废水，因此，虽然化学氧化法是制备膨胀石墨的主要方法，但工业生产中还需开发新工艺，以减少废水和氧化剂的使用。
电化学法
由于天然鳞片石墨具有优异的导电性，电化学法成为一种制备可膨胀石墨的有效方法。该方法主要由电解装置、电解液和阴阳极材料构成，一般以待插层反应的天然鳞片石墨作为阳极。在反应过程中，阳极的石墨逐渐被氧化，石墨层间距增大，在电解装置的电流的作用下，借助静电引力和浓度差效应，电解液中的酸根离子和酸进入石墨层间，处理后制得可膨胀石墨。
电化学法相比于化学氧化法，电场力能够直接驱动插层反应的进行，因此不需要使用氧化剂。插层剂可以多次循环利用，生产成本相对低廉，污染较小。通过控制电流、电压、时间等电化学反应参数，可实现可膨胀石墨产品的差异化制备。因此，电化学方法制备可膨胀石墨在工业生产具有一定的应用前景。
气相扩散法
气相扩散法是将插层物与石墨分别放置在耐热玻璃反应器的两端，而后抽真空并将其熔封，此过程将气态插层剂插入石墨层间，因此又称双室法。该方法的优点是可以控制石墨插层化合物的结构和阶数，但由于其所需反应装置过于复杂，工程化应用比较困难，因此产量受到控制，并且反应条件严苛，能耗大，生产成本过高，也不适合于大规模的生产应用。
超声氧化法
通过超声波振动阳极氧化后的电解质，加快阴阳极极化，提高阳极氧化速率，减少阳极氧化所需时间。该方法效率高，但由于受到超声仪器功率和容积限制，不适合大规模工业化生产。
熔盐法
将化学插层剂和石墨材料进行混合，经高温热处理后，使其重新化合形成一种可膨胀的石墨材料。该方法优点是可采用辊道窑炉进行工业连续化大规模生产，缺点是能耗高，因此减少窑炉的热辐射，增加窑炉壁的保温性能是提高生产效益、降低成本的关键所在。
微波辐射法
微波辐射法是一种快速有效制备膨胀石墨材料的方法，该方法通过诱导石墨插层化合物的汽化或分解，沿石墨层的ｃ轴方向产生推力，从而使石墨沿晶体学ｃ轴显著膨胀，在推力的作用下，石墨层将被分开，层之间的间隔即层间距增大，从而导致体积膨胀。与传统的加热膨胀方法相比，微波辐射法操作简便、效率高、耗能少，缺点是微波辐射法生产规模受到微波仪器设备功率和容积大小的影响，不适用于大规模工业生产。
可膨胀石墨的应用
密封材料
膨胀石墨在经过特殊处理后可以替代其他大部分市面上的密封材料。其物理性能比传统的密封材料更出色，甚至可以在严苛的工作条件下长期使用，例如高温和高腐蚀的条件下。
高能电池电极材料
可膨胀石墨因其具有高活性表面、高化学稳定性、较高导热和导电性能及制备方便等被用作制备各种电池电极材料。其良好的结构稳定性可以较好地限制锂／硫电池或锂／硅电池等电极材料在循环过程中发生的电极体积膨胀等结构变化，从而有效提高电池的循环寿命。
另外，由于可膨胀石墨的层间距比普通石墨大，在金属离子二次电池（如锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池、锌离子电池等）中为锂、钠、镁、锌等金属离子的插层提供了更大的空间，从而可吸附更多的金属离子，提高了石墨基电极材料的储能容量。同样，可膨胀石墨材料也可以用作超级电容器的电极材料。
阻燃材料
与其他阻燃添加剂相比，可膨胀石墨材料成本低且具有良好的阻燃效果，尤其是低烟生成和防滴落效果，可有效地减缓或阻止火焰的蔓延，使膨胀石墨材料作为阻燃剂广泛应用到阻燃高分子材料中，如汽车座椅、沙发床垫、工厂车间隔断和建筑大楼外墙等所用聚氨酯、聚苯乙烯等保温发泡阻燃材料，耐高温阻燃橡胶密封垫圈以及阻燃涂料等都大量应用可膨胀石墨及膨胀石墨材料。
生态环境领域
由于具有非极性官能基团和丰富的孔隙结构，膨胀石墨不仅适用于水污染处理，如染料废水、含油污水、重金属污水等，而且还适用于空气污染治理领域，如吸附甲醛CH2O气体、SO2气体和VOCs等。
参考来源：
吕冠辰等.基于高氯酸体系制备可膨胀石墨的研究进展
刘磊等.可膨胀石墨的制备方法、膨胀机理及应用
郁长天等.膨胀石墨的绿色制备及应用研究
（中国粉体网编辑整理/初末）
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