天然鳞片石墨是一种优质耐火材料原料，但石墨表面的疏水性强，很难制备出均匀致密的不定型耐火材料。要使石墨在耐火材料中得到广泛应用，必须对石墨进行表面改性，使表面由疏水性转变为亲水性。一般来说，表面改性大多是利用改性剂对粉体进行表面改性，本文则为大家介绍了多种石墨改性方法。

　　石墨的表面张力小，大面积无缺陷，其表面还存在约0.45%的挥发性有机物，这些均恶化了石墨的润湿性。石墨表面的强疏水性，恶化了浇注料的流动性，且石墨容易聚集而不能均匀分散在耐火材料中，因此很难制备出均匀致密的不定型耐火材料。

　　高温烧成后的组织结构及性能，在很大程度上取决于高温硅酸盐液体对石墨的润湿性。当润湿时，硅酸盐液相在毛细管力的作用下，流入颗粒间隙，靠它们间的附着力把石墨颗粒粘结起来，在石墨周围形成一层薄膜，冷却后形成连续体，与石墨形成粘结力较高的界面。若二者不润湿，石墨颗粒形成聚集体，硅酸盐液相局限在颗粒间隙中形成孤立体，高温下很难烧结形成致密的复合体。

　　因此，要想制备性能优良的含碳耐火材料，必须先改善石墨的润湿性。近年来，人们对石墨进行了大量表面改性研究，取得了一定进展，并探讨出了多种表面改性方法。　　

　　1、低温煅烧石墨

　　石墨表面有0.45%的挥发性有机物，这是导致润湿下降的原因之一。将石墨在300~400℃低温煅烧后，其润湿性有一定的改善。

　　2、表面活性剂改性石墨

　　表面活性剂法改性是指利用表面活性剂的特殊结构，使其一端的疏水基吸附在石墨表面上，而另一端的亲水基指向水中，从而改变了石墨的表面性质，使其亲水性得到改善。以表面活性剂改性石墨是最早发展的方法之一，具有成本低、工艺简单和润湿性明显提高等特点。

　　3、破碎坯体法

　　将石墨和其他耐火物料按照一定比例混合均匀，在压力机上压制成坯体，经一定温度焙烧处理而得到致密的高强度坯体，然后坯体破碎成不同粒级的物料，将这种物料引入不定型耐火材料料中，而达到多量引入石墨的目的。

　　4、造粒法

　　以石墨或其他耐火物料为造粒的核心，即“粒核”，在外力作用下，通过结合剂的粘结力，使石墨或其他耐火物料粘结在粒核表面，随着粒核的长大，最后成为有一定密度和强度的大颗粒。

　　周宁生以破碎坯体法和造粒法向浇注料中引入石墨，与向浇注料中直接加入鳞片石墨相比，加水量显著降低，流动性改善，因而密实程度相应提高。冷态和热态强度比后者高出一到二倍。造粒法和破碎坯体法向浇注料中引入石墨，改善了石墨密度小和填充性差的问题，这两种方法值得进一步去研究和探讨。

　　5、石墨的球形化处理

　　球形化指对鳞片石墨施加外力，在鳞片细碎化的同时，细碎的鳞片在厚度方向上互相粘结或使鳞片弯曲，引起片径减小、厚度变大而粒状化。此时石墨因为径和厚的差别变小而逐渐失去了取向性。石墨经球形化处理后，减小鳞片石墨的比表面积，降低表面能，在浇注料中的充填性和分散性得到了提高。但这种方法对石墨润湿性的改善程度有限，不能达到石墨的使用要求。

　　6、强酸处理法

　　将石墨粉末浸在浓硫酸、浓硝酸或氢氟酸中，在常温至100℃下反应，把石墨颗粒表面改为亲水性的表面。但由于酸成分浸入到石墨的结晶层内，形成层间化合物，要除去这些残留在结晶层中的化合物很困难，在以后的施工中，酸成分溶于泥料或泥浆的水中，使PH值改变而影响材料的性能。

　　7、表面涂层法

　　石墨表面涂层法指用物理或化学方法在石墨表面覆盖一层亲水性物质，如具有良好的润湿性的氧化物、金属、碳化物、氮化物等。这种方法在改善石墨亲水性的同时，通过石墨表面的涂覆层，还能提高石墨的抗氧化性，增强复合材料中石墨与周围基质或晶粒的界面结合强度，通过密度较大的吸附层能降低石墨与其他耐火物料间的密度差。因此表面涂层法是一种具有很大发展前景的方法

　　石墨表面涂层法的优点在于表面包覆涂层后，不但改善了石墨的润湿性，还提高了石墨的抗氧化性，增强了石墨与周围基质或晶体颗粒间的结合强度。但存在的问题是，由于涂覆层颗粒与石墨母颗粒之间的结合力较弱，在原料混合过程中，涂覆层颗粒容易从石墨表面脱附，从而影响改性效果。

资料来源：石墨的表面改性方法研究，杨志红

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