Grafito užpildai yra funkcinės medžiagos, sudarytos iš grafito kaip pagrindinė medžiaga, ir sudedamos su kitais pagalbiniais ingredientais. Jie yra plačiai naudojami sandarinimui, tepimui, elektriniam laidumui ir atsparumui korozijai. Pagrindinis jų našumas visų pirma priklauso nuo pagrindinių komponentų sudėties ir santykio, ypač paties grafito kokybės ir priedų, su kuriais jis yra sudedamas.
Grafitas: pagrindinis grafito užpildų komponentas
Grafitas yra pagrindinis grafito užpildų komponentas, paprastai sudarantis nuo 60% iki 95% visos kompozicijos, atsižvelgiant į specifinę proporciją, priklausomai nuo taikymo reikalavimų. Tiek natūralus, tiek sintetinis grafitas gali būti naudojamas kaip žaliavos, tačiau jų mikrostruktūros ir savybės skiriasi. Natūralus grafitas (pvz., Flake grafitas) turi sluoksniuotą kristalų struktūrą su silpnomis tarpsluoksnių jungtimis, todėl jį lengva delaminuoti, todėl jis yra puikus savęs - tepimas. Priešingai, sintetinis grafitas (pvz., Aukštas - temperatūra kalcinuotas naftos koksas - pagrįstas grafitas) paprastai yra grynesnis ir turi mažesnį priemaišų kiekį, todėl jis yra tinkamas pritaikymams, kuriems reikalingas griežtas cheminis stabilumas.
Puikios grafito savybės daro jį pagrindiniu užpildu:
1.
Self - tepimas: grafito sluoksniai lengvai slenka tarpusavyje, sumažindami nusidėvėjimą esant sausai trinties arba žemai - tepimo sąlygoms.
2.
Aukštos temperatūros atsparumas: grafitas gali stabiliai veikti iki maždaug 450 laipsnių ore ir net daugiau nei 3000 laipsnių inertinėse dujose.
3.
Cheminis stabilumas: grafitas pasižymi geru atsparumu daugumai cheminių terpių, išskyrus stiprias oksiduojančias rūgštis (tokias kaip koncentruota azoto rūgštis ir sieros rūgštis).
4.
Laidumas: grafitas turi puikų elektroninį laidumą, todėl jis tinka laidžiam sandarikliui ar antistatiniams pritaikymams.
Pagalbiniai ingredientai: raktas į bendrą našumą gerinant
Nors grafitas yra pagrindinis komponentas, gryni grafito užpildai dažnai stengiasi patenkinti sudėtingų darbo sąlygų poreikius. Todėl, norint optimizuoti jų našumą, dažnai pridedami pagalbiniai ingredientai. Įprasti pagalbiniai ingredientai apima:
1. Riešikliai (pvz., Dervos, gumos ar metalo oksidai)
Riedikliai padidina grafito užpildų mechaninį stiprumą ir formavimo formą, todėl jie yra tinkami įvairiems perdirbimo būdams (tokiems kaip formavimas, išspaudimas ar impregnavimas). Pavyzdžiui:
• Dervos rišikliai (tokie kaip fenolio dervos ir epoksidinės dervos): Jie padidina užpildo kietumą ir cheminį atsparumą, todėl jie yra tinkami statiniam sandarinimui.
• Gumos rišikliai (pvz., Nitrilo guma ir fluororubber): pagerinkite lankstumą ir dinaminį sandarinimo efektyvumą, tinkamą stūmokliavimui ar sukamosioms sandarikliams.
• Metalo oksidai (tokie kaip cinko oksidas ir aliuminio oksidas): pagerinti šilumos laidumą ir aukštą - atsparumą temperatūrai.
2. Armatūriniai pluoštai (tokie kaip anglies pluoštas, stiklo pluoštas ir aramidinis pluoštas):
Norint pagerinti grafito užpildų mechaninį stiprumą ir susidėvėjimą, dažnai pridedami armatūriniai pluoštai. Pavyzdžiui:
• Anglies pluoštas: sujungia didelį stiprumą ir aukštą - atsparumą temperatūrai, tinkamą aukštai - temperatūrai ir aukštai - slėgio sandarinimo aplinkai.
• Stiklo pluoštas: mažos išlaidos ir pagerina užpildo atsparumą ašaroms.
• Aramidinis pluoštas: siūlo ypač didelį atsparumą dilimui ir tempimo stiprumą, tinkamą ekstremalioms eksploatavimo sąlygoms.
3. Kietieji tepalai (tokie kaip molibdeno disulfidas ir politetrafluoretilenas (PTFE))
Kai kuriuose aukštuose - apkrovoje arba žemoje - greičio trinties programose grafitas gali nepateikti pakankamai tepimo, todėl pridedami kiti kietai tepalai:
• Molybdeno disulfidas (MOS₂): Puikus našumas esant aukštai temperatūrai ir didelėms apkrovoms, dažnai naudojamas kartu su grafitu.
• Politetrafluoretilenas (PTFE): turi ypač žemą trinties koeficientą ir yra tinkamas sandarinimui, kuriam reikia mažos trinties.
Specialių grafito užpildų sudėties koregavimas
Grafito užpildų sudėtis gali būti pritaikyta skirtingoms programoms:
• Korozija - atsparūs grafito užpildai: Metalo milteliai, tokie kaip nikelis ir sidabras, pridedami siekiant pagerinti rūgšties ir šarmų atsparumą.
• Laidūs grafito užpildai: padidėja grafito grynumas ir, siekiant padidinti laidumą, pridedami vario milteliai arba anglies nanovamzdeliai.
• High-Purity Graphite Fillers: High-purity (>99%) Sintetinis grafitas naudojamas priemaišoms sumažinti, tenkinant puslaidininkių ir branduolinių pramonės sričių reikalavimus.
Grafito užpildus daugiausia sudaro grafitas, o efektyvumas yra optimizuotas per mokslinę pagalbinių medžiagų, tokių kaip rišikliai, armatūriniai pluoštai, ir kietų tepalų proporcijos. Galutinis našumas priklauso nuo grafito tipo (natūralaus ar sintetinio), jo grynumo ir kompozicinių komponentų pasirinkimo. Pažangos pramoninėse technologijose, grafito užpildų sudėtis taps dar labiau patobulinta, kad atitiktų griežtus aviacijos, energetikos ir chemijos pramonės ir aukštos - galutinės įrangos reikalavimus.
