[0006] 为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种干法研磨剥离制备石墨烯的装置及生产石墨烯的方法,该装置可以代替传统的球磨机、气流粉碎机进行剪切剥
离,同时本发明在干态条件下能够连续稳定的剥离制备石墨烯,其生产效率高,易于实现石墨烯的大规模生产。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0008] 一种干法研磨剥离制备石墨烯的装置,其特征是:包括驱动装置、盘式辊压装置、串联式磨盘挤出机、旋流分散器、产品收集器,所述驱动装置与盘式辊压装置为一体固定;所述盘式辊压装置设置有磨盘与磨辊,磨盘与磨辊的相对运动产生剪切力,所述串联式磨
盘挤出机设置有动静结合的定盘与动盘,同时筒体内旋转的螺杆为“一”字型排布的单螺
杆,其螺杆贯穿整个串联式磨盘挤出机。
[0009] 上述所述盘式辊压装置其磨盘分为上下两层,每层磨盘上采用设置两个以上的磨辊为一个剪切单元的结构。
[0010] 上述所述盘式辊压装置其磨辊与磨盘间隙为0.5-2mm。
[0011] 上述所述串联式磨盘挤出机动盘和定盘上设置有凹槽,其结构为四面体网格、六面体网格的有限元网格。
[0012] 上述所述动盘与定盘为三对以上组合,其磨盘结构为菊形、扇形和臼目形三种结构中的一种。
[0013] 为实现上述第二目的,本发明通过以下技术方案来实现的:
[0014] 一种使用上述装置干法研磨剥离制备石墨烯的生产方法,其特征在于具体的生产方法如下:
[0015] (1)将石墨与剥离剂加入盘式辊压装置中,通过磨辊与磨盘的相对运动将石墨逐级研磨剥离得到石墨烯粗料,转速为500-2000 rpm;
[0016] (2)将步骤(1)得到的石墨烯粗料通过串联式磨盘挤出机,利用动静结合的磨盘相对高速运动所产生的强剪切力,拖曳剪切及交换作用使石墨层间滑动,在不同阶段逐层剥离得到石墨烯,其时间设置为10-30min;
[0017] (3)将步骤(2)得到的石墨烯与分散剂通过旋流分散器分散处理,使石墨烯处于完全分散状态,开启产品收集器,通过风压使分散的石墨烯收集,其旋流分散器转速设置为2000-5000rpm,时间为5-10min。
[0018] 上述步骤(1)中所述的石墨为鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨或者氧化石墨中的一种。
[0019] 上述步骤(1)中所述的剥离剂为尿素、胆酸钠、对苯磺酰胺按质量比1:2-5:1-3配制。
[0020] 上述步骤(4)所述的分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硬脂酸等常规分散剂。
[0021] 与现有技术相比突出的特点和有益的效果在于:
[0022] 1.本发明首先是利用盘式辊压装置对石墨进行逐级辊压剪切剥离,可循环多次,并且有效保护石墨烯的晶体结构,同时使石墨形成片型的取向,石墨层间的滑动,在通过串联式磨盘挤出机,在挤出机中利用动静磨盘的相对运动以及磨盘上设置的网格进一步的剪
切剥离,使石墨完全剥离,减少结构破坏。
[0023] 2.通过旋流分散器,使已被剥离的石墨烯分散,使石墨烯处于完全分散状态,防止石墨烯絮集合团聚。
[0024] 3.本发明生产石墨烯,其生产效率高,成本低廉,封闭连续化,易于规模化生产。