石墨密封材料的化學性質（3-3）

　　石墨材料除強氧化性酸（王水、鉻酸、濃硫酸、濃硝酸）對其有浸蝕作用以外，能抵抗基沸點以下各種酸的浸蝕；對其它鹽類溶液，除了強氧化必溶液如重鉻酸鉀、重鉻酸鈉及高錳酸鉀外，對其沸點以下的各種鹽類溶液都是穩定的。

　　石墨在強氧化必酸及強氧化性鹽類溶液中被氧化時，氧浸入石墨晶格間使石墨晶格發生體積膨脹，生成了氧化石墨的層狀化合物，更進一步氧化時則分解成苯六甲酸。氧化石墨又稱為石墨酸，氧化石墨遇到水，其晶格層間吸收水分而膨脹，并產生膠凝化。氧化石墨加熱后非常不穩定，當加熱到150℃以上，放出CO₂、CO、O₂而分解。如緩慢加溫到850℃，可恢復到原來的石墨性質，但表層疏松已無法恢復原狀。氧化石墨的化學式可以寫成[C₈(OH)₃]或[C₈O₄H₈]n，實際上氧化石墨并沒有一定的組成，而是因石墨的種類及氧化程度而異。

　　石墨晶體的六角環形片狀體的層疊結構，由于層與層之間保持一定的距離并聯系較弱（分子鍵結合），這個層與層之間的孔隙可以吸收一些元素或化合物形成石墨層間化合物。這種層是化合物主要有二類。

　　⑴第一類石墨層間化合物：第一類以共價鍵牢固的結合，如在強氧化劑中生成的氧化石墨即屬于這一類，還有氟石墨也屬于此類。氟石墨又稱為聚一氟化碳（CF）n，氟石墨的生成反應為：nC+n/2F₂→（CF）n

　　但氟石墨中氟與碳的原子比可以變動，隨著含氟量的增加從黑色變到灰色或白色，當碳與氟為1：1時為白色，表7為各種不同原子比的氟石墨性質。一般石墨在空氣中潤滑性能良好；在真空或還原性氣氛中，潤滑能力下降。但是氟石墨無論在氧化或還原性氣氛中，潤滑性能都很好，這是由于碳的π電子與氟的結合力較強，而層面間的結合又較弱，因此氟-碳結合不會因摩擦面切斷，也不會由于摩擦而導致大量熱量產生，因此是很理想的耐磨密封材料。表7為不同溫度下氟石墨與石墨等材料的摩擦系數。

表7　不同溫度下氟石墨等材料的摩擦系數

　　⑵第二類石墨層間化合物：這類石墨層間化合物在六角環形片狀體內的碳原子，與進入層間的元素（或化合物）結合較弱，碳原子六角環形片狀體平面結構不發生變化，進入層間的反應物質也不消失原有的分子性質，如鉀石墨、銣石墨、鈉石墨、銨鹽石墨等。一般所指的石墨層間化合物即指鉀石墨、銣石墨一類的分子性層間化合物。

　　石墨層間化合物一般都是非常不穩定的物質，有的在大氣中即能分解，有的吸收水分后分解。層間化合物當加熱到一定溫度，大部分反應物質都可以分解出來。但是在多數情況下，還有少量反應物質在石墨晶格的層面中間殘留，并作不規則的分布。

炭的石墨化程度越高，其晶格層面間吸收反應物質也越容易，未石墨化的炭及石墨化程度低的物質也越不容易生成層間化合物，特別是一些難石墨化的炭，完全看不到層間化合物的生成，僅僅觀察到一些反應物質在石墨表面吸附和凝聚。

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