石墨烯千吨级产业化的新策略和循环经济-第5页-北极星储能网

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2、白炭黑/石墨烯微片复合粉体应用于传统白炭黑行业

欧盟于2012年11月1日正式实施《欧盟轮胎标签法》(EC1222/2009),要求在欧盟地区出售的轮胎必须对轮胎的燃油经济性、安全性和噪声等级进行标识，日本、美国等发达国家也相应跟进。其中根据轮胎燃油经济性由高至低分为A到G七个等级，A级轮胎比G级轮胎的滚动阻力降低约50%，可节约燃油消耗的7.5%。汽车燃油消耗的20%～30%被用于克服轮胎的滚动阻力，滚动阻力每下降10%，可使燃油消耗减少1%-2%。中国也于2014年3月1日开始试行《绿色轮胎技术规范》。

米其林、固特异等世界领先轮胎公司开发节油轮胎的技术关键是采用白炭黑部分或完全替代炭黑作为轮胎的增强材料。高用量白炭黑补强橡胶材料制造的轮胎与传统采用炭黑补强橡胶材料制造的轮胎相比，具有更低的滚动阻力和更好的抗湿滑性。然而，应用高含量白炭黑增强橡胶材料制造轮胎也带来新的问题，与炭黑不同，白炭黑自身不具有导电性，橡胶本身也是绝缘体，因此高用量白炭黑增强橡胶材料也是绝缘的。由其制造的轮胎在使用过程中与地面摩擦会产生高电压的静电危害。为此，米其林、固特异、住友橡胶等公司都申请了专利，提出了各自的解决办法。总的说来，就是在不导电的轮胎中复合导电橡胶或者导电金属构件，从而能让静电消散。但是，这样会导致制造轮胎工艺的复杂程度增加、时间成本的增加和轮胎制造成本的增加。

通过在传统白炭黑的生产过程中添加少部分经过预处理的鳞片石墨前驱物，可以得到含部分石墨烯微片的白炭黑粉体。这样的白炭黑复合粉体，可以在不改变传统白炭黑轮胎制造工艺的情况下，解决掉白炭黑补强轮胎的静电危害困扰，不需要复杂的“导电烟囱”等工艺。2012年国内轮胎对白炭黑需求量有18万吨，全球轮胎对白炭黑需求量有69万吨。这样的复合粉体，在不改变传统工艺的情况下，会有海量的市场需求。另外，石墨烯应用于轮胎会显著提高轮胎的导热系数，这样可以减少制造过程中硫化步骤的时间，加快轮胎的生产速度。

3、纯石墨烯微片生产的循环经济和应用

无论何种石墨烯工艺的生产都包括了液相剥离步骤，获得干粉前都需要经过干燥。干燥前的石墨烯通常含水量巨大，60%～90%以上含量都是水。为了得到分散性更好的石墨烯微片粉体，喷雾干燥工艺是较优的选择。但是干燥前为了保持石墨烯微片液体浆料的输送流动性，含水量更大，干燥能耗巨大。另外，大部分石墨烯制备工艺还包括了热膨胀步骤，也是能耗巨大。通过利用炭黑生产过程的过剩能量，可以大大降低石墨烯微片生产的能耗，从而相比独立生产石墨烯的企业具有巨大成本优势。经过这么多年的研究，石墨烯在锂电池导电剂、铅酸电池导电剂、手机散热膜、润滑油、防腐涂料等领域也有“接地气”的应用前景，如果把石墨烯微片的成本降低到和传统材料竞争的程度，会加快石墨烯在这些领域的实用化进程。

通过回归传统工业，在炭黑和白炭黑的生产过程中生产出含部分石墨烯微片的炭黑和白炭黑复合粉体，或是纯石墨烯微片粉体，这种的策略可以形成石墨、膨胀石墨、石墨烯微片、炭黑、白炭黑产业之间的循环经济效益，具有最优的产业竞争力。目前国内炭黑、白炭黑和鳞片石墨行业产能严重过剩，是亏本经营。而一些高端产品例如低滚动阻力炭黑、导电炭黑、高端汽车橡胶制品配件炭黑、高分散性白炭黑等产品，我们还很欠缺。我们期待，通过这样的策略，可以给类似炭黑和白炭黑这样的传统产业注入新的推动力量，石墨烯微片也可以变通的实现千吨级、甚至万吨级的生产。这样，已经投入巨资建立起来的石墨烯产业园和中国巨量的石墨储能得到有效利用，石墨烯也可以真正的成长为一个新的产业。

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原标题：石墨烯千吨级产业化的新策略和循环经济

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