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氟化石墨Graphite Fluoride
发布时间:2017-03-22 17:22:29 | 浏览次数:


中文名: 氟化石墨 Graphite Fluoride,GF
化学式: (CFx)n

氟碳比:0.6-1.2
CAS号: 51311-17-2



简介
       氟化石墨是碳和氟直接反应而制得的一种石墨层间化合物。其化学结构式可用(Cfx)n来表示。其中X为不定值,大小为0<X<1.25。

       氟化石墨是一种新型功能材料,属石墨深加工产品。具有很低的表面自由能,并且其热稳定和化学稳定性好,因而具有独特的润滑性、疏水疏油性,而且其化学、热稳定性也很优异,故可用作固体润滑剂、 防水防油剂、防污剂等。另外,氟化石墨可作为电池活性物质,它能够增加电池的贮存寿命,并能用于制造高能的原电池。由于氟化石墨具有许多优异性能,因此在军事、航空、航天、冶金、机电、化工等领域应用非常广泛。


氟化石墨 - 结构
       由于石墨呈层状结构,层面内碳原子间距 1.4Å,通过共价键牢固地连结在一起,而层面间碳原子间距为 3.35Å,其间仅有微弱的范德华力作用,因而石墨层间易插入异类物质而形成石墨层间化合物。当石墨层问插入物为氟时,可形成的石墨层间化合物即为氟化石墨。 氟化石墨随其中氟碳比的差异而具有不同特性,但只有氟碳比不小于1的氟化石墨( CFx ) 才具有良好的化学、热压稳定性。在这种氟化石墨中, 氟与碳原子的2Pz电子形成共价键,层面内碳原子间距增至1.52Å,并且层面发生弯曲,从而失去石墨的导电性,成为绝缘体;同时,由于氟原子的电负性,使层间碳原子间距由3.35Å伸展至 7.08Å,导致层间能大大降低,润滑性能显著提高,所以,氟化石墨是典型的分子晶体。


氟化石墨 - 理化性质
       氟化石墨是一种白色固体粉末状物质, 密度为 2.58×103 kg/m3 ,具有低表面能、高润滑性与电活性,吸收热中子断面积比其它封料小等性质。氟化石墨的性质随分子式中碳和氟的比值不同而不同。CF(1-1.25)称为高氟化度石墨CF(0.5-0.99)被称之为低氟化度石墨颜色随着氟含量的增加,由灰黑色变为雪白色,高氟化度石墨具有优良的热稳定性,是电和热的绝缘体,不受强酸和强碱的腐蚀,润滑性能超过MoS2和鳞片石墨,试验证明,在任意温度下,其磨损寿命优于MoS2作为润滑腊的添加剂,能显著提高部件的支承负荷和降低润滑部件的表面温度。低氟化度氟化石墨外观为灰黑色热稳定性较差,一般不作润滑剂使用氟化石墨具有较大的润湿接触角和、及较低的表面能。


应用领域


       一、高能锂氟Li/(CF)n电池正极材料(氟碳比0.6):是一种新型高能锂离子电池,以氟化石墨或氟化焦碳为新型的正极材料,以锂为负极,以有机溶剂为介质。在所有的锂电池正极材料中,氟化碳具有最高的质量比容量,因此以氟化碳为正极材料的锂一氟化碳电池具有比能量大、使用温度范围宽和工作电压平稳等独特的优点。检测结果显示,以氟化石墨烯为正极的锂电池比能量提高了近30%,同时还能够在3C的倍率下稳定放电,其比功率特性提高一个数量级,大大改善了锂电池的电化学性能。


       锂氟化碳电源是以不锈钢作为容器,金属锂作负极、氟化碳作正极、锂无机盐和有机溶剂作电解质,以玻璃纤维作为隔膜的一次锂原电池,具有电压高(3V),容量高,体积小的优点,比能量达到250wh.kg及500wh.L以上,年容降低于2%。
 

锂氟化石墨扣式微型电源实物图片


        这种产品具有体积小,贮存寿命长、使用安全和工作温度范围宽的特点,在-40℃~+125℃下电池均能正常工作。该类产品通常应用于锂锰电池不能使用的特殊应用,如汽车胎压计(TPMS)、工业控制主板、机顶盒、智能电表、智能水表、智能煤气表、天然气管道数据传输、军品应用等应用。尤其以军品应用及汽车胎压计应用最为广泛,需求量最大。



       二、 润滑油抗磨添加剂(氟碳比1.0):氟化石墨分子团能迅速在引擎内部摩擦副表面铺展成膜,对金属摩擦副表现出极强的抗磨性能,充分延长发动机寿命,节省燃油,提升动力,换油周期可达5万公里

德公爵润滑油集团有限公司的氟化石墨高端润滑油

     

       三、在军工领域:氟化石墨可用于导弹的二次爆炸,导弹爆炸释放出来的能量可以促成氟化石墨的分解从而释放出大量能量发生比导弹第一次爆炸更猛烈爆炸。 


       四、其它用途:加进涂料中可改善涂料的涂刷性能;胶合板生产时预先用其处理木材,可减少粘结剂对木材的渗透,节省原料;用于图象记录和复制,色谱分析材料等。




 
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