Graphite foil (GF) compressed from exfoliated graphite (EG) is a sealing material, which is used in nuclear energy and the chemical industry. The preparation of graphite foil is a complex process, which includes the intercalation of graphite, water washing, thermal exfoliation and pressing of intermediate products. The preparation conditions significantly influence the structure of the material and its physicochemical properties. Thus, the aim of work was to reveal the correlation between GF processing conditions, its crystalline structure, porosity and gas permeability as well as thermal stability. Sealability of the material is connected with low value of gas permeability, while thermal stability allows use of the material in high-temperature processes. Optimization of these parameters allow for the obtaining of a reliable material and expanding of the areas of its application. Exfoliated graphite for GF was prepared at different temperatures of 600, 800 and 1000 °C from the H₂SO₄–graphite intercalation compound (GIC) of II, III, IV stages. The influence of the GF processing conditions (the GIC stage number and the EG preparation temperature) on the main properties (gas permeability and thermal oxidation stability) of the sealing materials was investigated. A decrease in GIC stage number leads to the formation of GF with lower macroporosity and lower nitrogen and hydrogen permeability. However, an increase in GF surface area leads to an increase in the rate of GF oxidation by air oxygen. An increase in the EG preparation temperature from 800 to 1000 ^oC results in the formation of EG with a developed micro- and mesoporosity and increasing GF gas permeability. A decrease in EG preparation temperature down to 600 °C promotes the formation of new transport macropores in GF. The change of the EG preparation temperature has little effect on GF oxidation stability.

The iron-containing graphite foil, micropore graphite material modified by α‑iron (III) oxide, was obtained. The composition of iron-containing phase was investigated by XRD analysis, the morphology of structure of the iron-containing graphite foil was investigated by scanning electron microscopy. The values of hydrogen and nitrogen permeabilities of the modified graphite foil with different content of iron (III) oxide were measured.

В настоящей работе была получена графитовая фольга из терморасширенного графита на основе интеркалированных соединений графита с азотной кислотой IV, III, II ступеней. Фольга была получена при помощи стандартных технологических операций, включающих интеркалирование азотной кислоты в порошок графита, гидролиз соединений внедрения с получением окисленного графита, вспенивание окисленного графита при помощи термоудара и прокатку терморасширенного графита в графитовую фольгу. Структура полученных интеркалированных соединений графита и образование определенной ступени подтверждалось методом рентгенофазового анализа. Морфология и элементный анализ для промежуточных продуктов (окисленного графита и терморасширенного графита) и конечной графитовой фольги исследовались методом сканирующей электронной микроскопии. Было продемонстрировано, что в продуктах после терморасширения отсутствуют следы азотной кислоты. Установлено, что при окислении графитовой фольги ее поверхность становится более дефектной, а графитовая фольга на основе интеркалированных соединений графита IV ступени проявляет большую термическую стойкость, чем интеркаляты более низких ступеней внедрения. Механические испытания показали большую прочность на разрыв графитовой фольги на основе интеркалированных соединений графита с азотной кислотой II ступени, а также снижение прочности графитовой фольги в процессе окисления. Испытания герметичности уплотнений из графитовой фольги показали снижение уровня герметичности фланцевой прокладки из графитовой фольги при ее окислении при повышенной температуре в воздушной атмосфере. Кроме того, показано, что необходимое усилие обжатия для обеспечения заданного уровня герметичности повышается с увеличением номера ступени внедрения азотной кислоты в графит. Для цитирования: Ефимов Д.В., Иванов А.В., Муханов В.А., Лукьянцев М.И., Максимова Н.В., Авдеев В.В. Влияние процессов термического окисления на механические свойства графитовой фольги. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 9. С. 83-89. DOI: 10.6060/ivkkt.20256809.2y.