[发明专利]一种石墨烯导电硅胶制备装置

权利要求书

1.一种石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于主体结构包括料斗、电子秤、封盖、进气阀、软管、活塞泵、一号止回阀、电液步进电机、一号管道、搅拌容器、二号止回阀、电动搅拌器、充液阀、二号管道、共混反应釜、三号管道、一号充气阀、二号充气阀、充气管道、三号止回阀、螺旋式搅拌器、四号管道、螺杆挤出机、五号管道、循环止回阀、四号止回阀、排出管道和排出阀；料斗置于电子秤上，料斗的顶端由封盖密封，料斗的顶部设置有进气阀，料斗的底部通过软管与活塞泵连接，软管上设置有一号止回阀，活塞泵由泵缸、活塞和连杆配合组成，泵缸的内部设置有活塞，活塞与连杆连接，连杆的顶端伸出泵缸后与电液步进电机连接，活塞泵的底部通过一号管道与搅拌容器连接，一号管道上设置有二号止回阀，电动搅拌器的搅拌叶片从上至下伸入搅拌容器的内部，搅拌容器的顶部设置有充液阀，搅拌容器的顶部通过二号管道与共混反应釜连接，搅拌容器的底部通过三号管道与共混反应釜连接，二号管道上靠近搅拌容器的一端设置有一号充气阀，二号管道上靠近共混反应釜的一端设置有二号充气阀，二号管道的中心设置有充气管道，三号管道上设置有三号止回阀，螺旋式搅拌器的螺旋搅拌叶片从下至上伸入共混反应釜的内部并与共混反应釜机械密封式连接，共混反应釜的顶部通过四号管道与螺杆挤出机连接，共混反应釜的底部通过五号管道与螺杆挤出机连接，四号管道上设置有循环止回阀，五号管道上设置有四号止回阀，螺杆挤出机的顶部与排出管道连接，排出管道上设置有排出阀。

2.根据权利要求1所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于共混反应釜的主体结构包括釜体和顶盖，釜体的顶部与顶盖连接。

3.根据权利要求1所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于螺杆挤出机的主体结构包括挤压容器、螺杆和电机；挤压容器内设置有n根螺杆，中间的螺杆与电机连接。

4.根据权利要求1所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于料斗的上部为圆柱体结构，料斗的下部为圆锥体结构，料斗用于盛装石墨烯，料斗用封盖严密封实，能够防止石墨烯飘移；电子秤对石墨烯添加计量；进气阀与外界空气相连通，当石墨烯被转移出料斗时，空气通过进气阀进入料斗用于补充石墨烯驳运转移产生的体积差；活塞泵由电液步进电机驱动，用于驳运石墨烯；电动搅拌器用于预分散石墨烯，通过搅拌使粉体石墨烯均匀的分散在液体分散剂中形成石墨烯分散液；充液阀用以向搅拌容器充注液体分散剂；共混反应釜与螺旋式搅拌器用于完成石墨烯分散液与硅胶的共混；一号充气阀用以向搅拌容器内充注氮气迫使三号止回阀开启；二号充气阀用于向共混反应釜内充注氮气迫使四号止回阀开启；排出阀用于排出石墨烯导电硅胶；顶盖用于装填硅胶；螺杆由电机驱动，用于对石墨烯/硅胶共混物挤压强化分散，螺杆之间的空隙为石墨烯/硅胶共混物循环共混和挤压分散的通道。

5.根据权利要求4所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于料斗、电子秤、封盖、进气阀、活塞泵、一号止回阀、电液步进电机、一号管道、搅拌容器、二号止回阀、电动搅拌器、搅拌叶片、充液阀、二号管道、共混反应釜、三号管道、一号充气阀、二号充气阀、充气管道、三号止回阀、螺旋式搅拌器、螺旋搅拌叶片、四号管道、螺杆挤出机、五号管道、循环止回阀、四号止回阀、排出管道和排出阀的材质均为304钛合金。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于能够制备单一组份石墨烯导电硅胶和双组份AB胶的A组份导电硅胶。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于与智能操控系统配合使用，能够实现石墨烯导电硅胶的智能化制备生产。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的石墨烯导电硅胶制备装置，其特征在于制备石墨烯导电硅胶的工艺过程包括装填原料、驳运石墨烯、预分散石墨烯、石墨烯/硅胶共混和挤压分散共五个步骤：

(一)装填原料：将设定质量的粉体石墨烯经封盖装入料斗内后，固紧封盖，打开顶盖，将设定质量的液态硅胶装入共混反应釜，压紧顶盖；通过充液阀向搅拌容器内充注设定质量的液体分散剂，液体分散剂与硅胶无化学反应，液体分散剂的添加量能消除由于添加石墨烯所导致的胶体粘度增大现象；

(二)驳运石墨烯：启动活塞泵，电液步进电机驱动活塞作往复运动，当活塞上行时，一号止回阀开启，将料斗内的石墨烯经软管通过一号止回阀11进入泵缸，空气经进气阀进入料斗内以平衡石墨烯转移后形成的体积差；当活塞下行时，二号止回阀开启，泵缸内石墨烯在压力作用下通过二号止回阀进入搅拌容器内；通过电子秤显示的石墨烯的驳运重量，当驳运重量达到1.5质量份时，停止活塞泵；

(三)预分散石墨烯：启动电动搅拌器，在常温常压下，电动搅拌器以500r/min的速度剪切搅拌6-8min，使石墨烯在液体分散剂中充分分散，得到石墨烯分散液；

(四)石墨烯/硅胶共混：打开一号充气阀向搅拌容器内充注氮气使氮气的压力达到0.3-0.5kg/cm²，将石墨烯分散液经三号止回阀压入共混反应釜内，启动共混反应釜，共混反应釜的压力保持在0.3-0.5kg/cm²，以200-300r/min的速度翻滚搅拌5-8min，得到石墨烯/硅胶共混物；

(五)挤压分散：启动螺杆挤出机，当共混反应釜的压力低于0.3kg/cm²时，打开二号充气阀向共混反应釜内充注氮气，使共混反应釜的压力为0.3-0.5kg/cm²，石墨烯/硅胶共混物在压力和螺杆挤出机的吸力作用下经四号止回阀进入螺杆挤出机，石墨烯/硅胶共混物被螺杆挤压分散后经由循环止回阀排回至共混反应釜内继续搅拌，经过8--10min的循环搅拌、共混和螺杆挤压强化分散的共同作用，使石墨烯/硅胶交联为一体；关闭循环止回阀，打开排出阀，完成挤压分散的石墨烯/硅胶共混物经排出阀排至外接的成品收集容器，得到石墨烯导电硅胶。