[實用新型]一種用于連續制備石墨烯材料的膠體磨裝置

有效

• 申請號: 201621444459.1
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN206823884U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: B02C2/00
• 分類號: B02C2/00;B02C23/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及石墨烯材料制備領域，具體涉及一種用于連續制備石墨烯材料的膠體磨裝置，從而實現連續化、規模化、高效制備高質量石墨烯材料。

背景技術

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以 SP2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。是目前已知的最薄的一種材料，因此石墨烯擁有了許多材料所不具備的特性。石墨烯的電子的運動速度超過了在其他金屬單體中的運動速度，能夠達到光速的1/300，擁有超強的導電性；其硬度將比莫氏硬度10級的金剛石還高，卻又擁有很好的韌性，可以彎曲；比表面積能夠達到 2630m2/g。因此，石墨烯被公認為21世紀的“未來材料”和“黑色金子”。這種特殊的性能使石墨烯在超級電容、鋰電池、快速充電、太陽能電池、儲氫、電子元器件散熱、材料增強、防腐涂料、生物醫學、污水處理、海水淡化等諸多領域具有極大的應用價值。

目前大部分企業選用的技術路線是氧化還原法制備石墨烯產品。該方法是將石墨進行強氧化處理，得到氧化石墨后，再對其進行剝離制備氧化石墨烯，最后經過還原處理得到石墨烯。由于石墨的氧化過程通常需要大量的強酸性氧化劑如濃硫酸、濃硝酸、高錳酸鉀等，還原過程使用水合肼、硼氫化鈉等有毒的化學物質，不僅能耗大，效率低，成本高，而且污染環境。這種方法所生產的石墨烯，缺點是氧化和還原的操作過程復雜繁瑣，廢酸廢水產生量太大，污染問題不容回避。另外，在氧化還原過程中容易引起石墨烯的晶體結構缺陷，因此所制備的片層不能充分展現石墨烯的優良性質，無法滿足高性能材料對于高質量石墨烯的需求。但是由于產品生產難以穩定量產、結構缺陷多，導熱導電性不佳，影響了市場的商業應用。

相比而言，機械剝離法是一種能規模化低成本制備出高質量石墨烯的方法。為了使石墨層間發生剝離。如通過機械剪切裝置的設置，直接利用機械剪切剝離使石墨中各石墨層間的范德華力瓦解，從而使得石墨被剝離減薄獲得石墨烯。特別是，隨著石墨烯在導熱、導電、增強、涂料、潤滑等領域的大規模應用，這種以機械剝離為主的技術能夠規模化、低成本、清潔生產獲得高質量石墨烯，成為石墨烯產業化的可行途徑。

已有報道，通過膠體磨等的機械沖擊實現石墨烯的剝離。在實踐中，通過機械方式反復地研磨盡管獲得了石墨烯，但是，目前研磨生產石墨烯屬于間歇式，在對石墨進行剝離的同時，對已剝離的石墨烯無法及時篩選出，因而難以進行連續穩定的量產。眾所周知，膠體磨是一種良好的機械研磨設備，基本原理是流體或半流體物料通過高速相對連動的定齒與動齒之間，使物料受到強大的剪切力、摩擦力等作用，有效地進行粉碎、乳化，從而獲得滿意的精細加工的產品。但用于剝離石墨烯，通過動磨盤和靜磨盤之間的縫隙研磨時，物料過粘縫隙易堵塞，過稀則存在流淌，研磨效率變低，且是通過粉碎將石墨減薄，缺少層方向的剝離。另外，不能連續將已剝離的石墨烯分離出來，從而整體效率降低，得到的石墨烯質量并不高。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種用于連續制備石墨烯材料的膠體磨裝置，專用于將石墨剝離成石墨烯，實現了連續高效的層剝離，并在循環剝離過程中將已剝離的石墨烯及時分離出來，是一種規模化、連續化、低成本化制備高質量石墨烯的設備。

本實用新型為實現上述技術目的，采用的技術方案是：一種用于連續制備石墨烯材料的膠體磨裝置，包括研磨系統、分離系統和循環系統；所述的研磨系統包括電機、主軸、轉子一、轉子二、定子一、定子二；所述的分離系統包括齒形盤、集料池、排料閥；所述的循環系統包括引流泵、循環管、循環閥；

所述定子一安裝在定子二上方；所述轉子一轉動安裝在定子一內，所述轉子二轉動安裝在定子二內；所述轉子一、轉子二設置在主軸上，所述電機與主軸傳動連接；

所述轉子一的外表面設置有磨齒紋；所述轉子二的外表面設置有漸變磨齒紋；

所述轉子一與定子一之間具有縫隙，所述轉子二與定子二之間具有縫隙；所述轉子一與定子一之間的縫隙與轉子二與定子二之間的縫隙連通；

所述定子一上方設置有連通轉子一與定子一之間的縫隙的加料口；

所述齒形盤位于定子二的下方，所述齒形盤與定子二之間具有間隙；所述轉子二與定子二之間的縫隙的出口位于定子二的下方；所述齒形盤上設置有內圈的內齒以及外圈的外齒；

所述內齒與外齒之間具有環形間距；

所述齒形盤下方設置有集料池；所述集料池上設置有排料閥；所述循環閥與齒形盤和定子二之間的間隙連通，所述循環閥、引流泵、循環管以及加料口依次連通；