氟化石墨

中文名稱：氟化石墨

中文別名：聚氟化碳;氟化碳

英文名稱：Fluorographite polymer

英文別名：Graphite Fluoride;

CAS號：51311-17-2

EINECS號：257-131-3

分子式：-(CFx)-n

分子量：(12+19x)n

InChI：InChI=1/CH4.F2/c;1-2/h1H4;

1，氟化石墨 ^[1]  是重要的無機非金屬材料，具有優良的潤滑性，美國和日本研究表明，氟化石墨潤滑性能優於通用的石墨和二硫化鉬，在乾燥或潮濕高温時（400-500度）摩擦係數更小，使用壽命更長。

由於氟化石墨的表面能低，它經常與潤滑油、潤滑脂或樹脂混合使用，還可把氟化石墨粉末懸浮在潤滑油中或加到汽油中去。在飛機、轎車的發動機上有用氟化石墨做潤滑劑的趨勢。日本的中央玻璃公司已開始生產懸浮有氟化石墨粉末的潤滑油。

2，用作電池、電極的活性材料。氟化石墨與非水系電解質組合可製成高能量密度、高能輸出功率、長儲存週期、高安全性能的新型電池，該電池能量為鋅、鹼性電池的6-9倍。

日本松下電池公司已有批量生產，用於無線電發射機、測量設備、觀測氣球、捕魚浮標和照明、電子手錶、計算器等方面。 另外，氟化石墨纖維可製造電子測試器的散熱材料；塗於有機物的表面製取吸音材料；加入碳纖維複合材料，可增強負載能力，降低材料表面温度；加進塗料可改善塗刷性能，具有防水防油功能；憎水性好，用於圖象記錄、複製，色譜分析等。

CAS號：11113-63-6

EINECS號：234-345-5

1.性狀：白色粉末。從結構上看是氟進入到石墨六碳環平面層之間，與石墨相似，故稱氟化石墨。其化學組成和晶體結構隨反應温度及原料的晶型結構不同而不同。

1.疏水參數計算參考值（XlogP）:無

2.氫鍵供體數量:0

3.氫鍵受體數量:2

4.可旋轉化學鍵數量:0

5.互變異構體數量:無

6.拓撲分子極性表面積0

7.重原子數量:3

8.表面電荷:0

9.複雜度:0

10.同位素原子數量:0

11.確定原子立構中心數量:0

12.不確定原子立構中心數量:0

13.確定化學鍵立構中心數量:0

14.不確定化學鍵立構中心數量:0

15.共價鍵單元數量:2

除濃鹼、熱濃硫酸外，不易被其他酸鹼腐蝕。耐溶劑性、耐候性較好。表面有疏水性。由於氟的引入，碳氟鍵能很大，高温、高壓以及不同氣體介質中很難被切斷，使它在高温、高速、高負荷條件下的性能優於石墨或二硫化鉬，改善了石墨在沒有水汽條件下的潤滑性能。無毒、不可燃、無腐蝕性、化學性質穩定，是一種很好的高能電極材料、絕緣材料、防水材料、潤滑材料。

1.用碳或石墨和元素氟在300～600℃直接進行氟化反應而得。或者採用以石墨為陽極，氟氫酸為陰極的電解方法。

2.用碳或石墨和元素氟在300～600℃直接進行氟化反應而得。 ^[2] 

1.氟化石墨具有疏水疏油性，其獨特之處是高潤滑性，是一種新型的功能材料。用作高温固體潤滑劑、高能鋰電池的陰極材料及新型電導材料等。氟化石墨與石墨或二硫化鉬相比耐磨性好。在乾燥、潮濕的氣氛中以及在高温（400～500℃）時，摩擦係數小，摩擦壽命長，而且具有良好的熱穩定性和化學穩定性，幾乎在所有的氣氛中都能保持良好的潤滑特性，特別適合在高温、高壓、高速、高負荷和腐蝕性介質等苛刻條件下使用。用氟化石墨與橡膠、塑料製成的複合材料可製備自潤滑軸承與密封件，適於高温與高速下應用。

2.用作高温固體潤滑劑、高能鋰電池的陰極材料及新型電導材料等。

對氟化石墨合成方法的研究工作，正在廣泛深入地進行之中。已有的合成方法，可分為以下幾種：

將固體碳和氣體氟在的範圍內加熱合成。這一工藝其原料只涉及固體碳和氣體氟兩種，外界條件只有温度。反應效果的好壞，只和反應物本身和反應條件有關，是最早的合成方法。

在石墨和氟的反應系統中，如果有微量的金屬氟化物如、、和存在時，則在低於的條件下也能合成氟化石墨。金屬氟化物在這裏起到了“催化”作用。製得的氟化石墨中，含有微量的金屬氟化物。雖然量微，卻改變了氟化石墨的性質，特別是導電率提高了一個數量級。所用設備和直接合成法相同。不過對所用的原料純度要求比較高。天然石墨含碳量要求大於//01；氟氣體純度要求為//02//31，其中4含量小於251，6小於71；純度要求大於/81，純度要求大於/81。

前面兩種方法都是固體石墨和氣體氟合成，氣體氟是極毒物質，高腐蝕性，在高温下反應，生產很不安全。日本有人研究出用固體含氟聚合物和石墨混合，在惰性氣體中，加熱至259.製得氟化石墨。這一合成方法，為安全生產氟化石墨提供了良好的條件，合成反應是在管式電爐中的石英管內進行的。

在鎳制的反應器底部，加裝一個振動器，一方面使反應物料混合均勻，另一方面能提高反應速度，使產率和產品質量都能提高。和迴轉反應器比較，在工藝條件的控制上，大大地前進了一步。

將碳素或石墨材料在無水氫氟酸中電解，就可生成新的氟化石墨。具體的説，在陽極和陰極之間使氫氟酸循環，這樣可以連續地合成氟化石墨。本方法是在循環式電解裝置中完成的。電解過程的進行，是通過控制反應液的濃度、反應温度和導電劑添加量等實現的。

下面重點介紹：固相合成工藝、立式振動反應器工藝和電解法合成工藝。

含氟固相物質，主要是含碳、氟及氫的聚合物。也可以是含少量的硫、氧、氯，如四氟乙烯、六氯丙烯、聚乙酸乙烯樹脂螢石和乙烯基螢石等聚合物。或者為乙烯、氯三氟乙烯及共聚物等。

碳材料主要是碳和焦炭、木炭、石墨等，要求純度高。對兩種原料粒度要求為小於以下，以下更好。最好是粉碎到以下的微粉狀態。這樣容易分散混合均勻，有利於合成反應的進行。

包括氟聚合物的種類、碳的種類及兩者的重量配比；惰性氣體、加熱温度、反應時間及產物使用要求等。反應條件隨產品使用要求而不同。

一般情況下碳含量佔—（質量）。惰性氣體一般用氬、氖、氮、氦、氫等。比較理想的是氬和氮。這些氣體，在加原料之前先導入反應器中，可加壓、減壓、常壓。比較理想的是左右。

反應温度應控制在./。低於/時反應進行很慢；高於/時，產物發生分解反應，使產量降低和產生有毒氣體，給生產帶來難以解決的問題。最理想的温度範圍是./，此時可以獲得最好的結果。

反應時間，一般沒有很嚴格限制，可以從幾分鐘到幾小時。主要視反應進行的程度而定對特定的配方和使用目的，要通過試驗研究確定反應時間和其它條件的最佳值。

隨固體碳原料的不同略有區別。下面分兩種情況介紹：

以石墨為原料的工藝流程：

石墨

水混合———脱水———乾燥———爐內反應———冷卻———產品

聚四氟乙烯

工藝條件：石墨水溶液和聚四氟乙烯按1混合後，進行脱水乾燥入管式電爐加熱

合成，經23取出冷卻即得氟化石墨。加熱合成4，反應效果最好。當然聚四氟乙烯

類原料，必須進行微粉碎後，才能和石墨水溶液混合。

以碳黑為原料的工藝流程

碳黑

混合———壓片———管式電爐———冷卻———成品

聚四氟乙烯

工藝條件：將聚四氟乙烯和碳黑細粉按重量比5：1混合，再加壓成形為片狀，然後第一篇石墨與炭素製品分類加工的常用數據與計算入管式電爐並通氬氣適量，爐温升到，反應後取出冷卻，即得到粉狀的氟化石墨。