[发明专利]一种利用振动螺杆挤出机复合剪切应力剥离制备石墨烯的方法

摘要

本发明提供一种利用振动螺杆挤出机复合剪切应力剥离制备石墨烯的方法，属于石墨烯材料领域。该方法在高速旋转的挤出机引入电磁、超声、纵向机械振动拉伸力场，这种振动拉伸力场随时间周期性变化，使石墨界面拉伸，在剥离剂作用下石墨变得疏松，使石墨在拉伸状态下通过挤出机啮合块接触界面产生强大的剪切剥离，得到更薄、厚度分布范围更小的石墨烯，从而实现了在高剪切作用下快速、高效制备高质量石墨烯，大幅度降低了高质量石墨烯的生产成本，制备过程绿色环保，没有废气、废液、废渣产生,推动了石墨烯的规模化生产。

主权项

一种利用振动螺杆挤出机复合剪切应力剥离制备石墨烯的方法，其特征在于采用具有旋转剪切力场和振动拉伸力场的振动螺杆挤出机，使石墨在旋转剪切剥离的同时被拉伸，包括如下步骤：(1) 将石墨与过量的插层剂加入水中，均质分散10‑25 分钟，然后用去离子水反复洗涤并滤干得到石墨滤饼；（2）将步骤（1）滤干的石墨滤饼在80‑120℃条件下与硬脂酸盐、剥离剂分散混合30‑45分钟，石墨滤饼、硬脂酸盐、剥离剂的质量比为100:1‑2 ：0.5‑1 ；（3）将步骤（2）得到的混合物送入振动螺杆挤出机，振动螺杆挤出机设置温度为300‑400℃，转速500‑1200rpm，通过高速旋转剪切力场和振动拉伸力场，使石墨被剪切剥离得到石墨烯；所述振动螺杆挤出机为多螺杆同向旋转的电磁动态挤出机、超声振动挤出机或者纵向机械振动挤出机，利用挤出机啮合块间隙内同时存在旋转剪切力场和振动拉伸力场剥离制备石墨烯；所述振动螺杆挤出机的螺杆由啮合块以积木形式组装而成，其中啮合块间的错角为30°、45°、60°、90°、反向30°、反向45°、反向60° ；所述插层剂为C12‑C18长链有机季铵盐或C12‑C18长链有机二元胺；所述剥离剂选用氨基磺酸、葡萄糖酸钠、聚天冬氨酸钠、二乙基硫脲中的一种。