1、可膨胀石墨的应用特性

理论上，可膨胀石墨能承受-200-3650℃的温度变化(非氧化性介质)，但是可膨胀石墨的比表面积要比天然石墨大得多，所以实际上可膨胀石墨的氧化温度比天然石墨低，其实用温度为-204-1650℃，它的膨胀温度大约为300℃。目前国内工业上应用的温度已达850℃，在压力为2.8MPa，温度为1500℃的纯氧介质中不燃烧、不爆炸，也无明显的化学变化。另外，可膨胀石墨的氧化速率小于天然石墨，而且其氧化分解的起始温度比天然石墨的低(见表1)。

表1 可膨胀石墨和天然石墨失重速率测试结果

可膨胀石墨膨胀后，体积极度地增大随着物质的比表面积的增加，表面自由能就会迅速增加，使其表面活性增加，表面吸附力加大，于是润滑性提高，气液的可渗透性降低，自身的黏结性上升，但是其化学性质还是和天然石墨一样(见表2)。

2、可膨胀石墨在防火涂料中的应用

2.1 膨胀型防火涂料

膨胀型防火涂料靠其本身的难燃性或不燃性来达到阻燃的目的，燃烧时形成的保护层比较薄，隔热较差，只能抗瞬时的高温和火焰，且涂层较厚。膨胀型防火涂料是以高分子聚合物为基料，添加发泡剂、脱水成碳催化剂、碳化剂等防火组分，涂层在火焰和高温下可膨胀碳化形成均匀而致密的蜂窝状或海绵状碳质泡沫层，该泡沫层厚度是原来涂膜厚度的几十倍甚至上百倍，能很好地隔绝氧气和热的传导；而且膨胀前的涂层一般较薄，有利于满足装饰要求。从阻燃效果、装饰效果及成本角度考虑，膨胀型防火涂料的应用更为广泛。

表2 可膨胀石墨的化学惰性测试结果

2.2 可膨胀石墨防火涂料的研究

3.2.1 可膨胀石墨防火涂料的防火原理

可膨胀石墨防火涂料是是一种新型膨胀型防火涂料，平常保持普通涂膜状态，遇火时，涂层发生软化熔融，膨胀形成海绵状或蜂窝状碳化层。可膨胀石墨在受高温时体积瞬间膨胀，可以在火灾发生时将火焰窒息，且膨胀产物有极佳的抗氧化性和耐高温性。由于这一特性，被用作防火涂料膨胀体系的协同增效剂及一种良好的无卤物理膨胀阻燃剂。从燃烧的条件知道，要使燃烧不能进行，必须将燃烧的3个要素(可燃物、氧气、热源)中的任何一个要素隔绝开来。可膨胀石墨的阻燃属于凝固相阻燃机理，因为它是通过延缓或中断固态物质产生可燃性物质而达到阻燃的，受热到一定程度，可膨胀石墨就会开始膨胀，从而形成一个很厚的多孔碳化层，该碳化层把阻燃主体和热源隔开，从而延缓和终止聚合物的分解，而且本身无毒，受热时不产生有毒和腐蚀性气体，并能大大降低发烟量，有足够的热稳定性。可膨胀石墨防火涂料涂层膨胀后形成的多孔泡沫碳化层的厚度τ要比膨胀前的厚度大几十倍至一百多倍，有时甚至达200倍。另外涂层在膨胀发泡时，发生吸热反应，消耗大量热量，降低了体系的温度；生成的不燃性气体使可燃性气体的浓度降低，并有效地隔绝氧气，从而最大限度地使被保护基材受到防火隔热阻燃的保护。

3.2.2 可膨胀石墨防火涂料配方设计

在设计可膨胀石墨防火涂料配方时，要考虑该涂料除了应具备足够的装饰功能外，还必须在遇火达到一定温度时能迅速膨胀形成多孔性海绵状碳化层，以保护基材。通常成碳剂、催化剂、发泡剂构成可膨胀石墨防火涂料的主要成分――防火助剂，其含量要足够大，才能形成一定厚度的发泡碳化层。为了具有好的防火效果，催化剂、成碳剂、发泡剂之间的比例应适当，另外还要根据涂层正常的使用条件和施工条件、涂层所受的高温火焰条件及其阻燃能力等性能要求进行设计。

在可膨胀石墨防火涂料的组成中，起膨胀作用的组分(包括颜填料)一般要占涂料总量的50%-60%，黏合剂和添加剂占20%-30%，溶剂占10%-20%。起膨胀作用的3种化学物质不是以任意比例相配合的，一般情况下，大多数配方的催化剂为40%-60%，碳化剂为20%-30%，发泡剂为20%-30%。多种防火组分的恰当配合对持续发挥防火保护作用、增加涂层的阻燃效果和延长涂层的有效防火时间是十分重要的，它也是配方设计的重要原则。表3介绍了一种典型的可膨胀石墨防火涂料的组成。

表3 可膨胀石墨防火涂料的配方