石墨板的石墨化工藝及其轉(zhuǎn)化條件
為什么將石油焦等焦炭材料轉(zhuǎn)化為石墨,需要什么樣的條件轉(zhuǎn)化?理解這個(gè)問題對(duì)我們掌握石墨板的石墨化生產(chǎn)過程具有指導(dǎo)意義。
石墨被描述為結(jié)晶碳,而煤通常是無定形碳-無定形碳。微觀結(jié)構(gòu)的差異將在此處進(jìn)一步描述。
當(dāng)通過電子顯微鏡觀察天然石墨時(shí),它是多層晶體,在碳原子之間具有六角環(huán)瓣。該中間層和層之間的晶體層狀體具有一定的順序,在一層六邊形環(huán)的層狀體上,一個(gè)角位于相鄰層層狀體六角環(huán)的中心(見圖9-1),位于第一層和第二層。第三層完全對(duì)稱,第二層和第四層完全對(duì)稱,相鄰層之間的距離為3.354 Mr(注,“可見波長的測(cè)量單位,等于1厘米的一億分之一,即_8 A薄片的每個(gè)六邊形環(huán)結(jié)構(gòu)中兩個(gè)相鄰碳原子之間的距離為1.42埃。
從化學(xué)角度來看,石油焦,瀝青焦和其他易石墨化的碳是復(fù)雜的有機(jī)大分子,以芳香烴縮合環(huán)為基本結(jié)構(gòu)單元。由于焦炭溫度不同,這些聚合物還具有不同的分子量。
它們的共同特征是焦炭溫度越高,分子量越高,并且在形成大分子時(shí),以芳族縮合環(huán)為基本結(jié)構(gòu)單元的聚合化合物首先向平面方向發(fā)展。在鍛造溫度下,雖然以芳香族縮合環(huán)為基本結(jié)構(gòu)單元的高分子化合物在平面方向上持續(xù)地結(jié)合,但是分子量增加,并且氫,氧和氮等元素逐漸減少。
但是,許多平面大分子之間沒有規(guī)則的重疊。盡管有些已經(jīng)處于排列狀態(tài),但平面大分子層之間的距離較大,因此無法顯示天然石墨的物理性質(zhì)。