DE68913949T2 - Feine graphitteilchen und verfahren zur herstellung. - Google Patents

Feine graphitteilchen und verfahren zur herstellung.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung betrifft blättrige feine Graphitteilchen, die ein hohes Längenverhältnis und daher eine gut entwickelte Anisotropie haben und sie können als ein hoch funktionelles Graphitmaterial in weiten Anwendungsbereichen verwendet werden, und ferner ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
    • Hintergrund der Technik
  • Graphitmaterialien haben ausgezeichnete Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Schmiereigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Hitzebeständigkeit und sie werden in weiten Anwendungsbereichen verwendet, die elektrisch leitfähige, hitzebeständige und/oder korrosionsbeständige Materialien erfordern. In diesen Anwendungsbereichen werden Graphitmaterialien gewöhnlich in der Form von Formteilen verwendet, die aus Graphit allein oder aus einer Kombination von Graphit und anderen Materialien bestehen.Unter anderem bekleidet Graphitpulver eine wichtige Stellung als ein Material zur Herstellung solcher Formteile und als ein festes Schmiermittel.
  • Graphitpulver, das in diesen Anwendungsbereichen verwendet wird, insbesondere, wenn es in Gummi oder synthetische Harze eingemischt wird, um ihnen funktionelle Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkiet und thermische Leitfähigkeit zu verleihen, sollte bevorzugt feine Teilchen umfassen, die eine hohes Längenverhältnis haben, weil sie gleichmäßig dispergiert werden können, damit sie viele gegenseitige Kontakte haben.
  • Nach dem früheren Stand der Technik ist Graphitpulver gewöhnlich durch ein nasses oder trockenes Mahlverfahren hergestellt worden, um mechanisch natürliches oder synthetisches Graphit zu Pulver zu zerkleinern. Jedoch beinhalten diese Mahlverfahren zur Herstellung von Graphitpulver mehrere Probleme. Insbesondere ist es schwierig, Graphit zu feinen Teilchen zu zerkleinern, weil die Kristallinität des Graphits so beschaffen ist, daß ein Gleiten zwischen den Schichtebenen der Graphitkristalle eintritt. Selbst wenn die Mahlstärke erhöht oder die Mahlzeit verlängert wird, können feine Teilchen, die eine gleichförmige Gestalt besitzen, nicht gewonnen werden und die Wirksamkeit des Mahlens wird eher verringert.Andererseits, wo Graphitpulver durch Mahlen aufgeblähten Graphits hergestellt wird, das zum Beispiel durch Hitzebehandlung eingelagerten Graphits gewonnen wurde, hat es sich als schwierig erwiesen, aufgeblähten Graphit gemäß den gewöhnlichen Mahlveffahren ,die durch unmittelbare mechanische Belastungen oder Stöße , die durch einen Mörser mit einem Stößel, einer Mühle oder dergleichen bewirkt werden, zu feinen Teilchen zu zerkleinern.Insbesondere neigen die Ebenen der Kristallschichten aufgeblähten Graphits dazu, sich senkrecht in die Richtung der Gewichte oder Stöße zu orientieren, was zur Bildung eines dünnen Films führt.Darüberhinaus sind aufgeblähte Graphitteilchen so weich, daß sie leicht zerguetscht und in eine plattenförmige Masse gepreßt werden können.Des weiteren sind aufgeblähte Graphitteilchen, die eine Schüttdichte von 0,003 bis 0,006 g/cm³ haben, so umfangreich und leicht, daß sie dazu neigen, sich während des Mahlprozesses zu zerstreuen. Um diese Probleme zu lösen offenbart das offengelegte japanische Patent Nr. 1 27612/ 86 ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch leitenden Graphitmaterials, bei dem aufgeblähter Graphit gemahlen wird, während die Zwischenräume davon mit einer Flüssigkeit imprägniert werden oder zusätzlich die Flüssigkeit gefroren wird. Dieses Verfahren kann das Problem der Teilchenzerstreuung lösen, jedoch beinhaltet es noch mehrere Probleme, die zu lösen sind. Insbesondere ist es, da dieses Verfahren auf dem Mahlen durch direkte mechanische Aufprallkräfte basiert, wünschenswert, die Zwischenräume des aufgeblähten Graphits vollständig mit Flüssigkeit zu imprägnieren und hierfür ist ein zusätzlicher Verfahrensgang erforderlich.Des weiteren verursacht dieses Verfahren beträchtliche Geräusche und Vibrationen, wie sie beim gewöhnlichen mechanischen Mahlen auftreten. Obwohl der aufgeblähte Graphit mit einer Flüssigkeit impiägniert wird, ist es darüberhinaus schwierig, ihn gleichförmig zu mahlen. Daher sind die sich ergebenden Teilchen in ihrer Gestalt nicht gleichförmig und exzessiv gemahlene Teilchen neigen dazu, zu kohärieren oder Klumpen zu bilden.
  • Kurz, gemäß den Mahlverfahren nach dem bisherigen Stand der Technik, ist es schwierig gewesen, feine Graphitteilchen herzustellen, die gleichmäßig verteilte kleine Größen und hohe Längenverhältnisse haben.Daher waren feine Graphitteilchen, die eine solche Gestalt hatten, nach dem bisherigen Stand der Technik unbekannt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Um die oben beschriebenen Probleme nach dem bisherigen Stand der Technik zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung gleichförmige blättrige feine Graphitteilchen mit einem kleinen Durchmesser und einem hohen Längenverhältnis sowie ein ausgezeichnetes Verfahren um sie einfach herzustellen vor.
  • Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte, daß
  • a) aufgeblähte Graphitteilchen mit einer Aufblährate von 50 oder mehr und einer Schüttdichte von 0,01 g/cm³oder weniger in eine Flüssigkeit dispergiert werden und
  • b) die Graphitteilchen Ultrachallwellen in der Flüssigkeit so ausgesetzt werden, daß Zerkleinerung durchgeführt werden kann,bis mehr als 90% der Teilchen eine Dicke von 1 um oder weniger, einen Durchmesser von 1 bis 100 um und ein Längenverhältnis von 100 bis 7 000 haben.
  • Dieses Verfahren macht es möglich, gleichförmige blättrige feine Graphitteilchen mit einem kleinen Durchmesser und einem hohen Längenverhältnis herzustellen. Im besonderen beinhaltet die vorliegende Erfindung die Dispergierung aufgeblähter Graphitteilchen in einem Flüssigkeit, was die Flüssigkeit dazu veranlaßt, als ein Desintegrations- Medium zu dienen, welches auf der Außenseite und der Innenseite der Teilchen anwesend ist Als Ergebnis werden die Wandungen, die die Teilchen bilden, Ultraschallschwingungen unterworfen und der Stoß der Kavitation,der hierdurch von der Innseite und der Außenseite der Teilchen verursacht wird, bewirkt, daß die Wandungen zerstört werden, um die Teilchen auf eine feinere Größe zu reduzieren.Daher werden die aufgeblähten Graphitteilchen unmittelbar in der Flüssigkeit dispergiert, ohne daß ein spezieller Verfahrensgang zur Imprägnierung der in der Struktur der Teilchen vorhandenen Zwischenräume mit der Flüssigkeit erforderlich ist, und sie werden zerkleinert, während sie in der Flüssigkeit stehen gelassen werden.Gemäß diesen Verfahren können blättrige feine Graphitteilchen mit einer Dicke von 1 um oder weniger, einem Durchmesser von 1 bis 100 um und einemdurchschnittlichen Längenverhältnis, das von mehreren hunderten bis mehreren tausenden reicht, mit Leichtigkeit hergestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung hat die nachfolgenden Wirkungen.
  • (1) Da die aufgeblähten Graphitteilchen in der Flüssigkeit stehen gelassen werden während sie zerkleinert werden, tritt keine Umweltverschmutzung durch zerstreutes Pulver ein. Weiterhin sind die Teilchen, da sie in der Form einer Dispersion gehanhabt werden, leichter zu handhaben als Pulver.Falls notwendig kann trockenes Pulver leicht durch Trochnungstechniken wie Verdampfung unter reduziertem Druck und Sprühtrocknen gewonnen werden.
  • (2) Da die desintegrierenden Kräfte durch die auf der Innenseite und der Außenseite der aufgeblähten Graphitteilchen anwesende Flüssigkeit weitergegeben werden, können relativ gleichförmige Teilchen ohne jegliches Risiko, daß sie zusammengepreßt sind um sekundäre Teilchen zu bilden, selbst dann gewonnen werden, wenn ein übermäßiger Grad an Zerkleinerung infolge einer verlängerten Behandlungszeit oder einer allzu hohen Stärke der Ultraschallwellen erfolgt.
  • (3) Da das Desintegrations-Medium eine Flüssigkeit ist und keine mechanische Aufprallkraft verwendet wird, werden keine Schwingungen oder Geräusche , wie sie mit den Mahlverfahren nach dem bisherigen Stand der Technik verbunden sind, erzeugt.Des weiteren ist große Sicherheit gewährleistet, weil ein Teil oder Gerät, welches mechanische Stöße abgibt, wie ein Hammer oder ein Mörser, nicht beinötigt wird.
  • (4) Die blättrigen feinen Graphitteilchen, die so gewonnen werden, sind hoch kristalline feine Graphitteilchen mit einem hohen Längenverhältnis , zeigen keine Tendenz zu kohärieren und sie sind gleichförmig von Gestalt.Daher sind sie als ein Material mit ausgezeichneten Eigenschaften, wie hoher elektrischer Leitfähigkeit und thermischer Leitfähigkeit von Nutzen.
    • Beste Art zur Ausführung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend im besonderen beschrieben.
  • In der vorliegenden Erfindung werden aufgeblähte Graphitteilchen, die eine gut entwickelte Wabenstruktur entlang der Graphitkristall-Schichtebenen haben, als Ausgangsmaterial verwendet.Obwohl keine besondere Einschränkung für die Herstellung solcher aufgeblähter Graphitteilchen besteht, kann dies zum Beispiel durch das per se bekannte Verfahren geschehen, das aus der Behandlung von Graphitteilchen ( wie Teilchen natürlichen. Flockengraphits,Primärgraphits oder hoch kristallinen pyrolytischen Graphits) mit einer Mischung aus Schwefelsäure und Salpetersäure besteht, um eingelagerten Graphit zu bilden und dessen anschließende Aufblähung durch Hitzebehandlung.Es wird bevorzugt, Graphitteilchen zu verwenden, die eine Aufblährate von 50 oder mehr haben.Das spezifische Schüttgewicht der verwendeten aufgeblähten Graphitteilchen kann je nach dem Verfahren ihrer Herstellung und der Art ihrer Lagerung, Transports oder Handhabung verschieden sein. Jedoch sollten, nach der Leichtigkeit der Permeation von Flüssigkeiten und der Leichtigkeit der Zerkleinerung zu urteilen, die aufgeblähten Graphitteilchen vorzugsweise eine Schüttdichte von 0,01 g/cm³ oder weniger und mehr bevorzugt von 0,008 g/cm³ oder weniger haben.
  • Zunächst werden die aufgeblähten Graphitteilchen in einer Flüssigkeit dispergiert.Bei dieser Gelegenheit ist keine besondere Vorbehandlung zur Imprägnierung der Wabenstruktur mit einer Flüssigkeit erforderlich.
  • Die in der vorliegenden Erfindung benutzte Flüssigkeit sollte eine sein, die eine wirksame Zerkleinerung der Graphitteilchen erlaubt. Im besonderen wird es bevorzugt, eine Flüssigkeit zu benutzen, die als Medium dient,das unter der Einwirkung von Ultraschallwellen eine starke Kavitation verursacht oder in hohem Maße Ultrachallwellen weiterleitet, das eine niedrige Viskosität, Oberflächenspannung und spezifische Dichte hat und gute Befeuchtungseigenschaften für aufgeblähte Graphitteilchen zeigt(z.B. hohe Fettlöslichkeit)damit es die Teilchen leicht durchdringen kann.Bevorzugte Beispiele der Flüssigkeit schließen Ketone wie Aceton und Methylethylketon, Alkohole wie Methanol,Ethanol,Propanol und Butanol und aromatische Kohlenwasserstoffe wie Benzol und Toluol ein.Es versteht sich jedoch, daß die in der vorliegenden Erfindung verwendbaren Flüssigkeiten nicht hierauf beschränkt sind und das Verfahren der vorliegenden Erfindung auch zum Beispiel durch die Benutzung von Wasser ausgeführt werden kann.Solche Flüssigkeiten können allein oder in einner Mischung von zweien oder mehreren benutzt werden.Falls notwendig,können oberflächenaktive Mittel und dergleichen hierzu hinzugefügt werden.
  • Obwohl die Menge der verwendeten Flüssigkeit entsprechend der Art des aufgeblähten Graphits, den Eigenschaften der Flüssigkeit und der Affinität der Flüssigkeit zum aufgeblähten Graphit verschieden sein kann, kann die Zerkleinerung durch Verwendung der Flüssigkeit in einer Menge, die gerade ausreicht,um den aufgeblähten Graphit darin zu tränkenn,bewirkt werden Jedoch ist es , von der Leichtigkeit der Zerkleinerung aus beurteilt, vorteilhaft, die Flüssigkeit in ziemlich großen Mengen zu verwenden.Obwohl die tatsächliche Menge der verwendeten Flüssigkeit entsprechend den Verfahrensbedingungen als geeignet festgesetzt werden kann, wird die Flüssigkeit gewöhnlich in einer Menge verwendet, die etwa dem 1,5 bis 100fachen des Volumensder aufgeblähten Graphiteilchen entspricht.
  • Nachdem die aufgeblähten Graphitteilchen in der vorerwähnten Flüssigkeit durchtränkt und dispergiert sind, wird die entstandene Mischung Schwingungen durch Ultaschall unterworfen.Dadurch werden, entsprechend der Frequenz der Ultraschallschwingungen, in dem Innern der aufgeblähten Graphitteilchen und in der Flüssigkeit um sie herum verdichtete und verdünnte Regionen erzeugt, was zum Eintritt der sogenannten Kavitation führt, wobei winzige Hohlräume gebildet werden und wiederholt zusammenfallen.Wenn der Eintritt einer solchenKavitation unter spezifischen Bedingungen erfolgt, zerstört der Aufprall augenblicklicklichen Drucks, der durch das Zusammenfallen der Hohlräume verursacht wird, nach und nach die dünnen Graphitwandungen, aus denen die Wabenstruktur der aufgeblähten Graphitteilchen besteht,was ihre Zerkleinerung zu blättrigen feinen Teilchen zum Ergebnis hat.Die Frequenz der Ultrachallwellen, die zu diesem Zweck verwendet werden, ist nicht kritisch und Frequenzen von etwa 28 bis 50 kHz, wie sie in der Regel in Ultraschallreinigungsanlagen und dergleichen benutzt werden, bringen befriedigende Ergebnisse.Jeodoch sollte die tatsächliche Frequenz entsprechend der Art der verwendeten Flüssigkeit, der Art der aufgeblähten Graphitteilchen und dergleichen bestimmt werden.Wenn der Energieausstoß der Ultraschallwellen erhöht wird, wird die Zerkleinerungszeit kürzer und die sich ergebenden Teilchen neigen dazu, feiner zu werden. Dem entsprechend kann die Größenverteilung und die Gestalt der sich ergebenden Teilchen durch Veränderung des Energieausstoßes und der Behandlungzeit gesteuert werden. Die Ultraschallbehandlung kann unter atmospärischem oder überatmosphärischem Druck ausgeführt werden.Die Behandlungstemperatur ist so lange nicht kritisch, wie sie niedriger als der Siedepunkt der Flüssigkeit ist.Obwohl die Dauer der Ultraschallbehandlung entsprechend der Qualität des Ausgangsmaterials (aufgeblähte Graphitteilchen), der Behandlungsbedingungen, der gewünschten Größe des Graphitpulvers und dergleichen verschieden sein kann, liegt sie gewöhnlich im Bereich von etwa 10 Minuten bis etwa 6 Stunden.
  • Die oben beschriebene Ultraschallbehandlung macht es möglich, aufgeblähte Graphitteilchen zu zerkleinern und dadurch blättrige feine Graphitteilchen zu erzeugen, die dadurch gekennzeichnet sind, dar mehr als 90% der Teilchen eine Dicke von 1 oder weniger, einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 100 um und ein durchschnittliches Längenverhältnis, das von mehreren hunderten bis mehreren tausenden reicht, haben. Darüberhinaus besteht kein Risiko, daß die feinen Teilchen wieder kohärieren, um sekundäre Teilchen zu bilden, wie man es beim Mahlen durch mechanische Gewichte oder Stöße antrifft.Die oben beschriebenen Verfahrensbedingungen wie die Art der verwendeten Flüssigkeit, die Freqenz und der Energieausstoß der Ultraschallwellen und die Behandlungszeit können je nach Eignung gemäß dem gewünschten Durchmesser,Gestalt, Größenverteilung und anderen Merkmalen blättriger feiner Graphitteilchen bestimmt werden.
  • Nach Abschluß der Utraschallbehandlung kann die entstandene Dispersion aus blättrigen feinen Graphitteilchen als solche verwendet werden oder in der Form eines Konzentrats, das durch Entferung der Flüssigkeit bis zu einem entsprechenden Grad gewonnen wird.Als Alternative können die blättrigen feinen Graphitteilchen durch völliges Entfernen der Flüssigkeit entsprechend den gewöhnlichen Trocknungstechniken wie Vakuumtrocknung, Heißlufttrocknung und Sprühtrocknung auch in der Form eines trockenen Pulvers verwendet werden.
  • Wie oben ausgeführt besitzen die blättrigen feinen Graphitteilchen, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnen werden, ein hohes Längenverhältnis,zeigen keine Neigung zu kohärieren und sind gleichförmig in der Gestalt und Gegenstände,die aus diesen Teilchen geformt werden, haben eine herausragende Anisotropie und hohe elektrische Leitfähigkeit. Infolge solch ausgezeichneter Merkmale können diese blättrigen feinen Graphitteilchen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen benutzt werden. Unter anderem zeigen Partikel mit einer Dicke von 1 oder weniger und einem Durchmesser von 1 bis 70 um eine gute Dispergierbarkeit, was durch langsames Abscheiden der Teilchen in einer Dispersion bewiesen wird.Des weitern besitzen sie eine gute Verträglichkeit mit stark zähflüssigen Materialien, so daß sie vorteilhaft zur Beimischung in Lacke, Gummi, Plastik und dergleichen verwendet werden können.Wenn diese blättrigen feinen Graphitteilchen von der Flüssigkeit befreit sind, nehmen sie die Form eines leicht handhabbaren Pulvers an und sie sind daher für weite Anwendungsbereiche geeignet,zum Beispiel als ein Additiv für verschiedene aus geformte Gegenstände und Verbundstoffmaterialien.
  • Infolge ihrer einzigartigen Gestalt zeigen diese blättrigen feinen Graphitteilchen eine herausragende Anisotropie im Hinblick auf elektrische Leitfähigkeit.Insbesondere wenn diese Teilchen einer Belastung ausgesetzt werden, werden sie ausgerichtet,um hohe elektrische Leitfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu jener der Belastung zu erzeugen.Dem entsprechend sind diese Teilchen in geeigneter Weise zu dem Zweck verwendbar, elektrische Leitfähigkeit zu verleihen.
  • Die blättrigen feinen Graphitteilchen, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnen werden, haben ein höheres Längenverhältnis als Graphitteilchen, die nach Verfahren der bisherigen Technik gewonnen werden. Dem entsprechend ergeben die blättrigen feinen Graphittelchen, wenn sie als Füllstoffe für elektrische Leitfähigkeit benutzt werden, um Harzen,Gummi,Keramik und dergleichen elektrische Leitfähigkeit zu verleihen, eine größere Anzahl von Teilchen und eine größere zusammengesetzte Länge von Teilchen, verglichen mit demselben Gewicht herkömmlichen Granhitpulvers.Daher haben die blättrigen feinen Graphitteilchen, wenn sie in einer Matrix dispergiert werden, mehr gegenseitige Kontakte und sie sind deshalb zur Verleihung elektrischer Leitfähigkeit wirksamer.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.In diesen Beispielen wurden die Schüttdichten durch Füllen eines 10 ml Meßzylinders mit einer Probe, Abstechen des Zylinders gegen eine Gummiplatte bis die obere Oberfläche der Probe im wesentliche aufhörte zu fallen und Berechnung des spezifischen Schüttgewichts,der Probe auf der Grundlage des gemessenen Volumens derselben bestimmt.
    • Beispiele Beispiel 1
  • In China erzeugter natürlicher Flockengraphit wurde mit einer Mixtur von 9 Gewichtsteilen Schwefelsäure und 1 Gewichtsteil Salpetersäure behandelt, um eingelägerten Graphit zu bilden.Dieser eingelagerte Graphit wurde 10 Minuten lang in einer Stickstoffatmosphäre bei 800ºC hitze-behandelt, um aufgeblähte Graphitteilchen mit einer Schüttdichte von 0,004 g/cm³ zu erhalten.Dann wurden 1 g der aufgeblähten Graphitteilchen in 400g Aceton gemischt und getränkt und 2 Stunden lang Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 28 kHz und einem Energieausstoß von 150 W ausgesetzt.Die sich ergebende Dispersion feiner Graphitteilchen wurde unter vermindertem Druck durch Verdairpfen vom Aceton befreit und dann in einem Trockenofen eine Stunde lang bei 110ºC getrocknet, um etwa 1 g Graphitpulver zu erhalten.Dieses Graphitpulver bestand aus blättrigen Graphitteilchen mit einer Schüttdichte von 0,04 g/cm³, einer Dicke von 0,1 um oder weniger und einem Durchmesser von 1 bis 60 um und mehr als 95% der Teilchen hatten ein Längenverhälnis von 400 bis 7000.Der Kohlenstoffgehalt dieses Pulvers betrug 99,02%.Als seine Kristallstruktur durch Röntgenstrahlen- Beugungsmessung analysiert wurde, wurde festgestellt, daß dieses Pulver eine fast ideale hexagonale Graphitkristall-Struktur hatten, wie es in Tabelle 1 dargestellt wird. Tabelle 1 Kristallstruktur analysiert durch Röntgenstrahlen- Beugungsmessung (gemäß dem Verfahren,vorgeschlagen durch die Nr. 117 Kommittee der japanischen Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaft) Index der Ebene (hkl) Gitterkonstante (Å) Gitterabstand Abstd. (Å) Kristallit L (Å) Hexagonaler Graphit (zum Vergl.) Richtung der Lamination (Standardsubstanz: Si)
    • Beispiel 2
  • In China erzeugter natürlicher Flockengraphit wurde mit einer Mixtur von 11 Gewichtsteilen Schwefelsäure und 1 Gewichtsteil Salpetersäure behandelt,um eingelagerten Graphit zu bilden.Dieser eingela-gerte Graphit wurde in einer Stickstoffatmosphäre schnell auf 800ºC erhitzt und 30 Minutenlang auf dieser Temperatur gehalten, um aufgeblähte Graphitteilchen mit einer Schüttdichte von 0,003 g/cm³ zu erhalten.Dann wurden 0,1 g der aufgeblähten Graphitteilchen in 50 ml von jeder der in Tabelle 2 aufgeführten Flüssigkeiten dispergiert und zerkleinert, indem sie Ultraschallwellen mit einer Frequenz von 50 kHz und einem Energieausstoß von 600 W 2 Stunden lang ausgesetzt wurden.Als die zerkleinerten Teilchen mittels eines Rasterelektronenmikroskops untersucht wurden, wurde festgestellt, daß sie zu blättrigen Teilchen mit einer Dicke von 1 um oder weniger und einem Durchmesser innerhalb des Bereichs, wie er in Tabelle 2 dargestellt ist, reduziert worden waren, und mehr als 90% der Teilchen hatten ein Längenverhältnis von 400 bis 6500. Tabelle 2 Flüssigkeit Aceton Benzol Methanol Ethanol Wasser Teilchen-Durchmesser (um)
    • Vergleichsbeispiel 1
  • 0,1 g derselben aufgeblähten Graphitteilchen , wie sie in Beispiel 2 verwendet wurden, wurden in 100 ml Aceton oder Wasser dispergiert und die sich ergebende Dispersion wurde in einem Mischer vom Typ Pulverisiermühle behandelt.Als die pulverisierten Teilchen mittels eines Rasterelektronenmikroskops untersucht wurden, waren die Durchmesser dieser Teilchen beträchtlich größer als jene, die gemäß der vorliegenden Erfindung durch Zerkleinerung mit Ultraschall gewonnen wurden, wie es aus Tabelle 3 ersichtlich ist.Des weiteren zeigten die Teilchen große Unterschiede in der Gestalt und einige von ihnen wurden gefunden, die in einen verdickten Zustand laminiert oder zu Klumpen gepreßt worden waren.Es war unmöglich,diese Teilchen durch weitere Ausdehung der Behandlungszeit auf eine kleiner Größe zu reduziern. Tabelle 3 Flüssigkeit Behandlungszeit Teilchendurchmesser Aceton Wasser
    • Beispiel 3
  • Pulverprobe A mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 20 um und einem Längenverhältnis von 100 bis 5 000 und Pulverprobe B mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 40 um und einem Längenverhältnis von 100 bis 7000 wurden durch Wiederholung des Verfahrens von Beispiel 1 erzeugt, ausgenommen, daß die Zerkleinerungszeit verändert wurde.Dann wurden ausgeformte Teile durch Anwendung einer vorbestimmten Belastung auf diese Pulverproben gebildet.Durch Verwendung dieser Formteile wurden Probestücke mit den Maßen 15 mm(Weite) x 12 mm (Dicke) x 50 mm (Länge) hergestellt und auf ihren spezifischen Durchgangswiderstand getestet.Die so erhaltenen Resultate sind in Tabelle 4 dargestellt.
  • Zu Vergleichszwecken wurde das im Handel erhältliche Graphitpulver C und D auf dieselbe Art und Weise getestet wie oben beschrieben und die so erhaltenen Ergebnisse werden ebenfalls in Tabelle 4 dargestellt.Es ist ersichtlich, daß die blättrigen Graphitpulver, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnen wurden, hohe elektrische Leitfähigkeit zeigten, insbesondere in einer Richtung senkrecht zu jener der Belastung. Tabelle 4 Probe Blättriges Graphitpulver der vorliegenden Graphitpulver nach früherer den Erfindung Technik Durchschnittlicher-Teilchendurchmesser (um) Längenverhältnis Ausgeübter Druck (kgf/cm²) Richtung der Belastung Spezifischer Durchgangswiderstand Senkrechte Richtung
    • Beispiel 4
  • Jedes der in Beispiel 3 getesteten Graphitpulver A,C und D wurde zugegeben und gemischt mit einem zwei-pack Typ Silikon-Gummi (KE -12, ein Produkt der Shin'estu Silikon Co.).Diese Mixtur wurde preß-geformt und gehärtet, um ein ausgeformtes Teil zu erhalten, das auf elektrische Leitfähtigkeit getestet wurde.im besonderen wurde ein Probestück mit den Maßen 5 mm x 15 mm x 50 mm hergestellt und seine elektrische Leitfähigkeit wurde mit einem Spannungsmesser mit einem Meßbereich von 0,01 bis 12 V und einem Strommesser mit einer Nachweisgrenze von 0,01 A gemessen. Die so erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 dargestellt.Das blättrige Graphitpulver der vorliegenden Erfindung zeigte hohe elektrische Leitfähitgkeit bei einem Gehalt von 7%, wohingegen die im Handel erhältlichen Graphitpulver nach der bisherigen Technik keine elektrische Leitfähigkeit zeigten. Tabelle 5 (Meßspannung: 12 V) Verwendetes Graphit pulver Art Schüttdichte (g/cm³) Gehalt(%) =Gewichtsteile des Graphitpulvers pro 100 Gewichtsteile der Matrix Spezifischer Durchgangswiderstand des geformten Gummistücks keine Leitung
    • Industrieller Nutzen
  • Die blättrigen feinen Graphitteilchen, die nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung gewonnen werden, sind vielseitig verwendbar, sowohl in der Form einer Dispersion als auch als Pulver, als ein Füllstoff für geformte Graphitgegenstände wie Elektroden, als ein Additiv zur Verleihung elektrischer Leitfähigkeit und als fester Schmierstoff Unter anderem sind sie besonders für die Verwendung als Additiv für Lacke und Harze, elektrisch leitfähiges Material und als ein Additiv für elektromagnetische Abschirmgehäuse für elektronische Geräte geeignet.

Claims (5)

1. Ein Verfahren zum Herstellen blättriger feiner Graphitteilchen, das die Schritte umfaßt, daß
a) aufgeblähte Graphitteilchen mit einer Aufblährate von 50 oder mehr und einer Schüttdichte von 0,01 g/cm² oder weniger in eine Flüssigkeit dispergiert werden und
b) die Graphitteilchen Ultraschallwellen in der Flüssigkeit so ausgesetzt werden, daß Zerkleinerung durchgeführt werden kann, bis mehr als 90 % der Teilchen eine Dicke von 1 um oder weniger, einen Durchmesser von 1 bis 100 um und ein Längenverhältnis von 100 bis 7.000 haben.
2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Flüssigkeit aus Wasser, Ketonen, Alkoholen und aromatischen Verbindungen ausgewählt ist.
3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Ultraschallwellen eine Frequenz von 28 bis 50 kHz haben.
4. Eine Dispersion aus blättrigen feinen Graphitteilchen, die durch Dispergieren der blättrigen feinen Graphitteilchen, die durch das Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt worden sind, in ein Lösungsmittel hergestellt worden ist.
5. Ein blättriges Graphitpulver, das die blättrigen feinen Graphitteilchen umfaßt, die nach dem Verfahren von Anspruch 1 hergestellt worden sind.
DE68913949T 1988-06-08 1989-06-06 Feine graphitteilchen und verfahren zur herstellung. Expired - Fee Related DE68913949T2 (de)

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