[发明专利]一种氨基化石墨烯的连续化生产装置及方法

权利要求书

1.一种氨基化石墨烯的连续化生产装置，其特征在于，包括依次连接的酸处理装置(1)、氧化装置(2)、第一洗涤抽滤装置(3)、第二洗涤抽滤装置(4)、分散处理装置(5)、第一均一化处理装置(6)、第一微反应装置(7)、第一管式反应装置(8)、第二管式反应装置(9)、第一抽滤再分散装置(10)、第二微反应装置(11)、第三管式反应装置(12)、第四管式反应装置(13)、第二抽滤再分散装置(14)、第三抽滤再分散装置(15)、第一反应产物储料罐(16)、第二均一化处理装置(17)、第三均一化处理装置(18)和第二反应产物储料罐(19)，物料输送管道内设有静态混合器；其中，所述分散处理装置(5)内设有高剪切乳化机和超声分散器，所述分散处理装置(5)外设有外循环剪切泵；所述第一均一化处理装置(6)、第二均一化处理装置(17)和第三均一化处理装置(18)用于体系的分散处理；所述第一微反应装置(7)和第二微反应装置(11)内设有高剪切乳化机，所述第一微反应装置(7)和第二微反应装置(11)用于在物料反应的同时进行分散处理；所述第一管式反应装置(8)、第二管式反应装置(9)、第三管式反应装置(12)和第四管式反应装置(13)内部设有多层静态混合器；所述第一抽滤再分散装置(10)、第二抽滤再分散装置(14)和第三抽滤再分散装置(15)内设有抽滤装置，用于物料的抽滤以及抽滤后添加溶剂进行再分散。

2.一种采用如权利要求1所述装置的氨基化石墨烯的连续化生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将石墨通过酸处理装置(1)进行酸处理后，进入氧化装置(2)进行氧化反应，然后通过第一洗涤抽滤装置(3)进行洗涤、抽滤，加入N,N-二甲基甲酰胺后通入第二洗涤抽滤装置(4)再次进行洗涤、抽滤，得到氧化石墨浆料；

步骤2，将步骤1得到的氧化石墨浆料输送至分散处理装置(5)进行分散处理，然后通过第一均一化处理装置(6)进行物料的进一步分散；

步骤3，将酰氯化试剂缓慢加入至步骤2得到的物料中，然后输送至第一微反应装置(7)中进行高速混合，开始进行酰氯化反应；

步骤4，将步骤3得到的产物依次通入第一管式反应装置(8)和第二管式反应装置(9)，继续进行酰氯化反应；

步骤5，将步骤4得到的产物通入第一抽滤再分散装置(10)，抽滤后补充N,N-二甲基甲酰胺，并进行滤饼的重新分散；

步骤6，将氨基化试剂缓慢加入至步骤5得到的产物中，然后输送至第二微反应装置(11)中进行高速混合，开始进行氨基化反应；

步骤7，将步骤6得到的产物依次通入第三管式反应装置(12)和第四管式反应装置(13)继续进行氨基化反应；

步骤8，将步骤7得到的产物通入第二抽滤再分散装置(14)，抽滤后补充N,N-二甲基甲酰胺，进行滤饼的重新分散；然后通入第三抽滤再分散装置(15)，抽滤后补充N,N-二甲基甲酰胺，进行滤饼的重新分散；

步骤9，将步骤8得到的产物经过第一反应产物储料罐(16)后依次通过第二均一化处理装置(17)和第三均一化处理装置(18)进行均一化处理，最终产物通入第二反应产物储料罐(19)，得到氨基化石墨烯。

3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述步骤1中，将石墨加入到酸液中，在0～20℃下进行浸泡，0.5～4h后输送至氧化装置(2)，并添加主氧化剂和助氧化剂，控制温度10～110℃，反应2～12h后输送至第一洗涤抽滤装置(3)，通过去离子水进行洗涤、抽滤三次，然后加入N,N-二甲基甲酰胺进行分散，将物料输送进入第二洗涤抽滤装置(4)，通过N,N-二甲基甲酰胺洗涤、抽滤三次后，将氧化石墨分散在N,N-二甲基甲酰胺中，得到氧化石墨浆料。

4.根据权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述石墨与酸液的质量比为1：(1～3)，所述石墨、主氧化剂、助氧化剂的质量比为1：(0.1～10)：(0.01～1)，所述酸液为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、草酸或甲酸，所述主氧化剂为重铬酸钾、高氯酸钾、次氯酸钾或高锰酸钾，所述助氧化剂为氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物、过氧酯、过氧化碳酸酯或酮过氧化物。