[实用新型]一种工业化连续制备石墨烯浆料的装置

说明书

本实用新型涉及一种工业化连续制备石墨烯浆料的装置。该制备装置包括液氮辊压仪、搅拌釜、超声管线、储液罐与除泡仪。借助液氮的脆化与插层作用，将含石墨物料与液氮混合物经液氮辊磨仪研磨得预磨料；传输至搅拌釜搅拌下添加含溶剂等物料，得均匀混料；采用超声分散技术将S型管道中石墨烯混料进一步剥离、裂化、致密结合各组分；分散液经储液罐缓冲后，再经除泡仪离心脱泡处理，得到所需低泡石墨烯浆料。该装置所制备的石墨烯浆料稳定性好、均匀性高，石墨烯缺陷少、片层薄、片径可调。所述装置操作便捷，不易扬尘且安全可靠，适用于全线自动化大规模生产石墨烯浆料。

技术领域

本实用新型涉及一种工业化连续制备石墨烯浆料的装置，适用于纳米材料的工程化制备，属于纳米材料技术领域。

背景技术

自1840年石墨烯问世，该二维材料陆续被发现具有高导电性、高电子迁移率(2×10⁵ cm²·V⁻¹·s⁻¹)、高热导率(3000 W·mK⁻¹)、高杨氏模量(0.5-1 TPa)、高弹性系数(1-5N·m⁻¹)以及实验值高达400-700 m²·g^-1的比表面积。至今石墨烯已在众多领域崭露尖角，如功能涂料、导热散热材料、复合光电材料、储能、生物光电器件、生物标记、催化剂等。

由于石墨烯粉体存在易团聚、分散难的问题，将其分散于相应溶剂所得浆料用于下游应用已为常规方案。但是，受限于石墨烯高昂的价格，当前低成本、批量化、少缺陷、高分散性、稳定性以及流平性的石墨烯浆料安全制备工艺亟待开发。

石墨类原料常见剥离方法为热插层法、微波法、酸氧化插层法等，如上方法均可导致石墨片层结构破坏、缺陷较多、品质下降，不适用于防腐、导热散热、储能等领域应用，且存在扬尘易爆的问题。减少缺陷可采用的物理方法如球磨法、砂磨法、高速剪切等多为间歇式制备方法，后处理中涉及分离磨球等，需人工反复操作，耗费人力物力。此外，超声方法作为一种温和的大批量剥离石墨烯方法，仍存在频率、功率单一，制备时间较长的缺点。尤其是聚能式超声仪，发声器与浆料直接接触，金属材质缓慢渗入浆料中可造成污染，且设备腐蚀隐患不容小觑。而应导电、散热、耐磨材料等的要求，石墨烯浆料需具备较好的流平性，涂层无显著气泡且附着力较好。而常规制备过程产生的微小气泡难以彻底去除，引入足量消泡剂则可能影响其应用性能。因此，开发一种能够用于工业化生产的连续制备石墨烯浆料的生产设备或方法是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为了克服现有石墨烯浆料制备工艺的不足，提供一种工业化连续制备石墨烯浆料的装置。上述装置全线自动化生产，操作便捷，不易扬尘，安全可靠。

本实用新型的上述目的主要通过如下技术方案予以实现：

一种工业化连续制备石墨烯浆料的装置，包括液氮辊压仪、搅拌釜、超声管线和除泡仪，所述液氮辊压仪包括内部设置的液氮辊磨腔，所述液氮辊磨腔一端设置进料口，另一端的底部设置出料口，所述液氮辊磨腔内部设置有错位排列的研磨辊，所述液氮辊磨腔底部设置物料输送带，所述物料输送带在出料口处与所述搅拌釜的入口对接，所述搅拌釜的出口通过管道和输送泵与所述超声管线的入口连接，所述超声管线包括冷却架，设置于冷却架上的管路和设置于管路上的超声振子，所述超声管线的出口与除泡仪连接。

进一步的，还包括储液罐，所述储液罐的进口与所述超声管线的出口连接，所述储液罐的出口与所述除泡仪连接。

进一步的，所述除泡仪包括固定外壳，所述固定外壳内部设置有旋转内胆，所述旋转内胆通过旋转轴承与所述固定外壳连接，所述旋转轴承上设置有气泡分离管，所述气泡分离管设置有多个气孔，所述旋转内胆的侧壁上设置有阻泡网孔，所述除泡仪中旋转内胆与固定外壳之间存在间隔，所述除泡仪的物料出口设置于所述间隔中的固定外壳上，物料入口与所述旋转内胆内部相连通，所述物料入口与所述储液罐的出口连接。