一种利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的装置和方法   0    0

本发明提供了一种利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的装置和方法，本发明装置包括由管路依次连接的搅拌釜、料浆过滤器、储液槽和混合槽；在所述搅拌釜底部增加涡轮，通过涡轮的高随转动在内壁形成较强的剪切作用，使石墨浆料的运动方向与搅拌釜内侧壁近似平行；同时，在搅拌釜顶端设置U型搅拌桨，通过U型搅拌桨的转动，再向石墨浆料提供剪切力；所述涡轮的旋转方向与U型搅拌桨的旋转方向相反，如此，提供强烈的相对运动的两个剪切力，石墨粉末被反复、平行地剪切，增加了对石墨的剪切效果，从而使石墨烯被剥离，剥离效率高，同时保存了石墨烯片层结构的完整，还实现了石墨烯的大规模连续生产。

1.一种利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的装置，其特征在于：包括由管道依次连接的搅拌釜（1）、料浆过滤器（3）和混合槽（5），还包括储液槽（4），其中储液槽（4）通过管道与混合槽（5）连接；搅拌釜和浆料过滤器之间设有流量阀（2），所述混合槽和储液槽内分别安装快速搅拌桨；所述搅拌釜（1）内部包括置于其顶端的U型搅拌桨（9），置于其底部的涡轮叶片（10）和置于搅拌釜外侧的冷却夹套（8）；所述搅拌釜上侧设置进料口（7），下侧设置出料口（13），所述U 型搅拌桨（9）和涡轮叶片（10）分别由其连接的第一电机（12）和第二电机（11）控制；所述涡轮叶片（10）的旋转方向与U型搅拌桨（9）的旋转方向相反；所述涡轮叶片（10）与U型搅拌桨的转速为5000-8000r/min。

2.一种利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的方法,其特征在于：以权利要求1所述利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的装置为剥离器,包括以下制备步骤：
（1）将作为石墨粉末分散剂的表面活性剂溶解到纯水中；石墨粉末与所述表面活性剂的重量比为1:0.2-1:10；
（2）将石墨粉末和表面活性剂溶液加入到流体加速搅拌剥离装置的搅拌釜中，利用流体加速搅拌产生的强力剪切力对石墨粉末进行剥离；
（3）将得到的石墨烯浆料在浆料过滤器中过滤，除去其中未被剥离的石墨粉末，得到石墨烯浆液；
（4）将外壳材料溶于水中，再将外壳材料水溶液加入到所述石墨烯浆料中，得到经外壳包覆的石墨烯浆液；所述外壳材料水溶液的质量浓度为0.5-10%，所述石墨烯浆料与所述外壳材料的重量比为1:1-1:99；
所述外壳材料选自以下材料a、材料b、材料c、材料d、材料e中的一种或几种：
所述材料a选自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮苯乙烯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯吡咯烷酮咪唑共聚物中的一种；
所述材料b选自聚乙烯醇、聚乙烯醋酸、聚乙烯醇2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐共聚物、聚乙烯醇咪唑共聚物中的一种；
所述材料c选自聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(乙烯醇-共聚-乙酸乙烯酯)、聚(丙烯酰胺-共聚-二丙酮丙烯酰胺)或乙基纤维素；
所述材料d选自淀粉、乙酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素邻苯二甲酸酯中的一种；其中，所述淀粉选自辛烯基琥珀酸淀粉酯、羟乙基化的淀粉、羟丙基化的淀粉中的一种；
所述材料e选自紫胶、玉米素中的一种。

3.根据权利要求2所述的一种利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的方法，其特征在于：
所述石墨为鳞片石墨、膨胀石墨、可膨胀石墨、高取向石墨和热裂解石墨中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求2所述的一种利用流体加速搅拌剥离石墨烯浆体的方法，其特征在于：
所述表面活性剂选自烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚或聚乙二醇中的一种或几种，所述表面活性剂浓度为0.5-5mg/L。