Природный и искусственный графит: свойства, применение

Структура и состав графита

Если говорить простым языком, то графит – это полимолекула, состоящая из атомов углерода, и только углерода. Между собой углероды связаны ковалентными связями.

Различают две модификации графита: α-графит и β-графит. Эти две модификации отличаются между собой по строению и расположению графитовых слоев. Рассмотрим более подробнее их отличия.

Как отмечалось ранее, в графите углероды связаны между собой ковалентной связью. Один атом углерода сцеплен с тремя другими окружающими его собратьями. Если рассмотрим модификацию α-графита (гексагонального), то в нем половина атомов углерода расположена под центрами шестиугольника и над ним. Для наглядности посмотрите расположение на картинке рис 1.

В варианте модификации β-графита или как по-другому называют ромбоэдрического, идет повторение слоев и каждый 4 слой повторяет первый. Наглядно представлен на рис. 2.

Модификация β-графита в чистом виде встречается только в природных минералах. В них содержание данной формы достигает 30%, в остальных случаях данная фаза нестабильна.

Свойства графита

Графит по внешнему виду всем знаком, как стержни простых карандашей. По цвету он бывает темно-серого цвета, иногда серой с металлическим блеском. На ощупь скользкий, жирноватый.

По физическим свойствам данное соединение отличается мягкостью. Если его подвергнуть воздействию высоких температур, то становится тверже, но при этом повышается хрупкость. Графитный материал отличается высокой токопроводимостью. Теплопроводность же зависит от марки. Природный материал содержит примеси глины и оксидов железа в количестве 10-12%.

Графит при трении хорошо расслаивается на отдельные чешуйки – это мы наблюдаем, когда пишем графитовым карандашом. Отслоённые чешуйки остаются на бумаге.

Химические свойства графита:

• Взаимодействует с щелочными металлами и солями, образуя соединения.
• При повышенной температуре реагирует с кислородом до образования углекислого газа.
• При специальных условиях образует фторид углерода.
• С неокисляющимися кислотами не взаимодействует.

Графит в природе

В природе графит встречается в следующих материалов: гранитах и пирите. При высоких температурах зарождается в магматических горных и в вулканических породах. Много графита обнаруживается в кристаллических сланцах, мраморе. Крупные залежи графита образуются под действием на каменноугольные отложения внешних факторов.

Производство графита

Добыча графита - трудоемкий процесс, плюс природные источники не бесконечны, поэтому было найдено решение – синтезировать графит. Получение графита на предприятиях в настоящее время – это четко отлаженный процесс, дающих положительные результаты, большой выход продукта.

В общих словах, если не вдаваться в конкретику, то производство можно описать так:

• Вначале комбинированное сырьё измельчают до однородного состояния.
• Эту массу обжигают и образуется монолит.
• Следующая стадия – это кристаллизация, во время ее идет перестройка кристаллической решётки.

Стадия карбонизации (обжига) и кристаллизации достаточно медленно протекают, и не во всем объёме, поэтому их многократно повторяют, плюс дополнительно пропитывают порошки синтетическими смолами, что позволяет уменьшить пористость материала.

Искусственный графит получают из разного сырья, тип сырья определяет способ получения. При нагревании до 28000 С пека и кокса можно получить ачесоновский графит. Если термически воздействовать на смесь карбидообразующих элементов, пека, кокса, природного графита, то можно получить рекристаллизованный графит.

Из газообразных углеводородов в вакууме при температуре свыше 14000 С при протекании пиролизного процесса образуется пироуглерод, который в дальнейшем нагревают до 25000-30000С, создают давление 50МПа. Так получают пиролитический графит.

При медленном охлаждении чугуна можно выделить доменный графит. А при разложении карбидов под действием температуры образуется карбидный графит.

Искусственный графит - область применения

Графит применяется в разных областях нашей жизни. Широкое распространение обусловлено его свойствами. Он мягкий, но в тоже время прочный, легкий, но при этом химически абсолютно инертный по отношению к большинству химических веществ и, кроме того, отлично проводит электрический ток.

Использование графита в металлургии

В данной области графитовый порошок применятся для смазки литейных форм, графит как материал идет на изготовление форм для сплавов, емкостей, реакторов. Из него делают тигли, которые используются для отжига в муфельных печах. Также графит применяется для насыщения других материалов углеродом.

Использование графита в машиностроение

Графитированные электроды, подшипники и уплотнительные кольца, разнообразные нагревательные элементы, электрощетки, а также порошки, пасты, применяемые для герметизации, уплотнения стыков – все перечисленные материалы содержат графит.

Использование графита в химической промышленности

Из графита выращивают искусственные алмазы, он используется для наполнения пластмасс и придания им новых свойств, может служить пластификатором и входить в состав присадок, охлаждающих жидкостей. Из него изготавливают токопроводящие клеи, краски.

Вот такое широкое применение нашел графит в нашей жизни, стоить отметить еще одну важную область – производство канцтоваров, а именно карандашей. А в медицине природный минерал используется при производстве гомеопатеческих препаратов, а также средств для лечения кожных проблем.

Графит – это чудо природы, которое применяется повсеместно, созданный человеком аналог не уступает в свойствах природному. Алмазы, карандаши, тяжеленные промышленные формы – вот насколько широко раскинулись графитовые сети в нашей жизни.

Также новости новости рынка полимерной индустрии читайте на Производства.рф и телеграм канале.