Grafitna polnila so funkcionalni materiali, sestavljeni iz grafita kot osnovnega materiala in sestavljeni z drugimi pomožnimi sestavinami. Široko se uporabljajo pri tesnjenju, mazanju, električni prevodnosti in korozijski odpornosti. Njihova osnovna zmogljivost je odvisna predvsem od sestave in razmerja njihovih glavnih komponent, zlasti kakovosti samega grafita in dodatkov, s katerimi je sestavljen.
Grafit: glavna komponenta grafitnih polnil
Grafit je glavna komponenta grafitnih polnil, ki običajno obsega 60% do 95% celotne formulacije, s posebnim deležem, odvisno od zahtev glede uporabe. Tako naravni kot sintetični grafit se lahko uporablja kot surovine, vendar se njihove mikrostrukture in lastnosti razlikujejo. Naravni grafit (kot je Flake Graphite) ima večplastno kristalno strukturo s šibkimi vmesnimi vezmi, kar olajša razvajanje, kar ima za posledico odlično self - mazanje. V nasprotju s tem je sintetični grafit (na primer visok - temperaturni kalciniran naftni koks - na osnovi grafita) na splošno čistejši in ima nižjo vsebnost nečistoče, zaradi česar je primerna za aplikacije, ki zahtevajo strogo kemično stabilnost.
Odlične lastnosti Graphite je jedro polnilo:
1.
Self - mazanje: grafitne plasti zlahka zdrsnejo med seboj, zmanjšajo obrabo pod suhim trenjem ali nizkimi - pogoji mazanja.
2.
Visoko temperaturna odpornost: Grafit lahko deluje stabilno do približno 450 stopinj v zraku in celo več kot 3000 stopinj v inertnem plinu.
3.
Kemična stabilnost: grafit ima dobro odpornost na večino kemičnih medijev, razen močnih oksidacijskih kislin (na primer koncentrirane dušikove kisline in žveplove kisline).
4.
Prevodnost: Grafit ima odlično elektronsko prevodnost, zaradi česar je primerna za prevodno tesnjenje ali antistatično uporabo.
Pomožne sestavine: ključ do izboljšanja splošne uspešnosti
Čeprav je grafit glavna komponenta, se čista grafitna polnila pogosto borijo za izpolnjevanje zahtev zapletenih delovnih pogojev. Zato se pogosto dodajo pomožne sestavine, da se optimizirajo njihovo delovanje. Skupne pomožne sestavine vključujejo:
1. vezi (na primer smole, gume ali kovinski oksidi)
Vezive povečujejo mehansko trdnost in oblikovanje grafitnih polnil, zaradi česar so primerne za različne tehnike obdelave (kot so oblikovanje, ekstruzija ali impregnacija). Na primer:
• veziva smole (kot so fenolne smole in epoksidne smole): povečajo trdoto polnila in kemično odpornost, zaradi česar so primerni za statično tesnjenje.
• Gumijasta veziva (kot sta nitrila guma in fluororubber): Izboljšajte fleksibilnost in dinamično tesnjenje, primerne za vzajemne ali vrtljive tesnila.
• Kovinski oksidi (kot sta cinkov oksid in aluminijev oksid): izboljšati toplotno prevodnost in visoko - temperaturno upornost.
2. Okrepljiva vlakna (na primer ogljikova vlakna, steklena vlakna in aramidna vlakna):
Za izboljšanje mehanske trdnosti in odpornosti na obrabe grafitnih polnil se pogosto dodajo ojačitvena vlakna. Na primer:
• Ogljikova vlakna: združuje visoko trdnost in visoko - temperaturni upor, primeren za visoko - temperaturo in visoko - tesnilna okolja.
• Steklena vlakna: nizki stroški in izboljšajo odpornost na solzo polnila.
• Aramid Fiber: ponuja izjemno visoko odpornost proti obrabi in natezno trdnost, primerna za ekstremne delovne pogoje.
3. Trdna maziva (kot sta molibden disulfid in politetrafluoroetilen (PTFE))
V nekaterih visokih - obremenitvah ali nizkih - aplikacij za hitrost hitrosti grafit morda ne bo zagotovil zadostnega mazanja, zato se dodajo tudi druge trdne mazive:
• Molibden disulfid (MOS₂): odlična zmogljivost pri visokih temperaturah in visokih obremenitvah, ki se pogosto uporablja v kombinaciji z grafitom.
• Politetrafluoroetilen (PTFE): ima izjemno nizek koeficient trenja in je primeren za tesnjenje, ki zahteva nizko trenje.
Nastavitev sestave posebnih grafitnih polnil
Sestava grafitnih polnil je mogoče prilagoditi različnim aplikacijam:
• Korozija - odporna grafitna polnila: Kovinski praški, kot sta nikelj in srebro, se dodajo za izboljšanje odpornosti na kislino in alkalij.
• Prevodna grafitna polnila: Čistost grafita se poveča in za povečanje prevodnosti dodajo bakrene prah ali ogljikove nanocevke.
• High-Purity Graphite Fillers: High-purity (>99%) Sintetični grafit se uporablja za zmanjšanje nečistoč, pri čemer izpolnjuje zahteve polprevodniške in jedrske industrije.
Grafitna polnila so sestavljena predvsem iz grafita, zmogljivost pa je optimizirana z znanstvenim deležem pomožnih materialov, kot so vezi, ojačitvena vlakna in trdna maziva. Končna zmogljivost je odvisna od vrste grafita (naravnega ali sintetičnega), njegove čistosti in izbire sestavnih komponent. Z napredkom v industrijski tehnologiji bo sestava grafitnih polnil postala še bolj rafinirana, da bo ustrezala strogim zahtevam vesoljske, energetske in kemične industrije in visoke - končne opreme.
