本實(shí)用新型涉及石墨烯材料制備配套設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，專(zhuān)用于制備石墨烯漿體材料。

背景技術(shù)：

石墨因?yàn)楸緛?lái)就具有可以剝離的層狀構(gòu)造，因此可以通過(guò)對(duì)石墨層層剝離獲得石墨烯。為了實(shí)現(xiàn)快速剝離石墨烯，通常采用氧化劑使鱗片石墨深度氧化，然后利用超聲波設(shè)備輕松剝離開(kāi)石墨片層，最后加上化學(xué)物質(zhì)還原制造出石墨烯。但是這樣的方法做出來(lái)的石墨烯，強(qiáng)烈的氧化過(guò)程會(huì)造成石墨烯結(jié)構(gòu)的大量缺陷，這些缺陷導(dǎo)致石墨烯性能的大幅度下降。另外氧化的石墨烯即使經(jīng)過(guò)還原，石墨的片層結(jié)構(gòu)的缺陷不能被修復(fù)。更為嚴(yán)重的是生產(chǎn)過(guò)程需要大量硫酸作氧化劑，造成環(huán)境污染。

物理機(jī)械剪切剝離可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、低成本、環(huán)保制備石墨烯。如通過(guò)球磨機(jī)、膠體磨等的機(jī)械沖擊實(shí)現(xiàn)石墨烯的剝離。在實(shí)踐中，通過(guò)機(jī)械方式反復(fù)地研磨盡管獲得了石墨烯，但是由于受到研磨壓應(yīng)力的作用，研磨撞擊對(duì)石墨晶格造成一定的破壞，同時(shí)由于石墨烯尺寸效應(yīng)，達(dá)到納米級(jí)別的石墨烯極易團(tuán)聚。已有研究通過(guò)液相剝離一方面防止石墨烯受壓力沖擊，另一方面實(shí)現(xiàn)石墨烯的分散。得到的石墨烯漿體廣泛應(yīng)用于防腐涂料、電池漿料等領(lǐng)域。

鑒于液相機(jī)械剝離可以規(guī)?；苽涫?，因此，成為工業(yè)化生產(chǎn)的主要技術(shù)路線(xiàn)。但液相條件下如果不進(jìn)行預(yù)氧化、插層等處理，由于液相剪切力較弱，導(dǎo)致剝離效率低。已有報(bào)道利用均質(zhì)機(jī)的分散性剝離石墨烯，但僅限于高速運(yùn)動(dòng)，在實(shí)際使用過(guò)程中，當(dāng)均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值后，形成穩(wěn)定流，反而剪切力降低。也有報(bào)道，為了提高在液相條件下的剝離，引入了剝離劑。由于通常的剝離劑選擇均為特殊物質(zhì)，因此需要后續(xù)清洗除雜，不僅使工藝流程變得復(fù)雜，而且剝離劑的混入影響了石墨烯的性能。

因此，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、高效、清潔剝離石墨烯，對(duì)現(xiàn)有均質(zhì)機(jī)進(jìn)行改進(jìn)具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服目前均質(zhì)機(jī)在用于剝離石墨烯存在效率低的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，通過(guò)改進(jìn)均質(zhì)機(jī)，使轉(zhuǎn)子和定子受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切，進(jìn)一步在帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的主軸上設(shè)置了扇形槳葉，從而使?jié){料產(chǎn)生上下方向、離心方向的高速紊流，在高速撞擊撕裂和紊流作用下與釜體內(nèi)壁設(shè)置的研磨齒對(duì)撞破碎，產(chǎn)生分裂、破碎、分散、剪切作用，到石墨烯漿料。大幅提升制備石墨烯材料的效率，適合用于工業(yè)化制備石墨烯。

本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用的技術(shù)方案是：一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，其特征是包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）、釜體（10）、主軸（11）、定子（7）、儲(chǔ)料罐（9），其中釜體（10）上部設(shè)置進(jìn)料口（2）、進(jìn)料口（3）；釜體（10）內(nèi)壁設(shè)置研磨齒（4）；驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）驅(qū)動(dòng)主軸（11），主軸（11）上連接轉(zhuǎn)子（6），并在主軸上設(shè)置扇形槳葉（5）；儲(chǔ)料罐（9）通過(guò)排料閥（8）連接釜體（10）。

石墨原料由進(jìn)料口（3）加入，液體原料由進(jìn)料口（2）加入，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）驅(qū)動(dòng)下主軸（11）帶動(dòng)轉(zhuǎn)子（6）高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生吸力將漿料吸入定子（7）和轉(zhuǎn)子（6）之間研磨，研磨后的漿料進(jìn)入設(shè)置于主軸（11）的扇形槳葉（5），在扇形槳葉（5）作用下產(chǎn)生上下方向、離心方向的高速紊流，并與釜體（10）內(nèi)壁固定的研磨齒（4）產(chǎn)生劇烈的對(duì)撞，進(jìn)一步將石墨剝離，通過(guò)控制轉(zhuǎn)子（6）轉(zhuǎn)速和剝離時(shí)間，當(dāng)石墨烯漿料達(dá)到要求時(shí)，打開(kāi)排料閥（8）將石墨烯漿料排入儲(chǔ)料罐（9）。

所述的進(jìn)料口（2），為粉狀石墨物料進(jìn)料口。

所述的進(jìn)料口（3），為液體原料進(jìn)料口。

所述的扇形槳葉（5），形狀是呈螺旋式分布的扇葉。

所述的研磨齒（4），形狀為鋸齒狀，均勻分布于釜體內(nèi)壁。

本實(shí)用新型的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子（6）高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高線(xiàn)速度和高頻機(jī)械效應(yīng)，使物料吸入在轉(zhuǎn)子（6）和定子（7）間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切，進(jìn)一步在帶動(dòng)轉(zhuǎn)子（6）的主軸（11）上設(shè)置了扇形槳葉（5），從而使?jié){料產(chǎn)生上下方向、離心方向的高速紊流，在高速撞擊撕裂和紊流作用下與釜體（10）內(nèi)壁設(shè)置的研磨齒（4）對(duì)撞破碎，產(chǎn)生分裂、破碎、分散、剪切作用，最終得到石墨烯漿料。大幅提升制備石墨烯材料的效率，該設(shè)備適合于將鱗片石墨、膨脹石墨、高取向石墨、熱裂解石墨、氧化石墨中的至少一種與水、乙醇、有機(jī)溶劑中的至少一種在漿體條件下剪切剝離工業(yè)化制備石墨烯。

本實(shí)用新型一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，通過(guò)高速的旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和定子之間所產(chǎn)生的非常的強(qiáng)力的剪斷、沖擊，快速的破碎石墨，并通過(guò)成螺旋分布的扇形槳葉，使?jié){料產(chǎn)生上下方向、離心方向的高速紊流，在高速撞擊撕裂和紊流作用下與釜體內(nèi)壁設(shè)置的研磨齒對(duì)撞破碎，產(chǎn)生分裂、破碎、分散、剪切作用，到石墨烯漿料。該設(shè)備集液力剪切、離心擠壓、液層磨擦、高速撞擊等多重機(jī)械力于一體，實(shí)現(xiàn)了均質(zhì)機(jī)工業(yè)化制備石墨烯。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出的一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、使轉(zhuǎn)子和定子受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切，并通過(guò)主軸上設(shè)置的扇形槳葉，從而使?jié){料產(chǎn)生上下方向、離心方向的高速紊流，在高速撞擊撕裂和紊流作用下與釜體內(nèi)壁設(shè)置的研磨齒對(duì)撞破碎，剝離效率大幅提升。

2、該設(shè)備剝離石墨烯無(wú)需預(yù)處理，大幅簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程。是規(guī)?；苽涫┑膬?yōu)選設(shè)備。

3、該設(shè)備制備的石墨烯漿料分散均勻、存儲(chǔ)穩(wěn)定，極大地方便了防腐涂料、電池等領(lǐng)域的使用。

附圖說(shuō)明

圖1 為本實(shí)用新型一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)的示意圖。

其中：1-驅(qū)動(dòng)電機(jī)；2-進(jìn)料口；3-進(jìn)料口；4-研磨齒；5-扇形槳葉；6-轉(zhuǎn)子；7-定子；8-排料閥；9-儲(chǔ)料罐；10-釜體；11-主軸。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本實(shí)用新型，除以下專(zhuān)門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)。

實(shí)施例1

如圖1 所示，本實(shí)用新型提出了一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）、釜體（10）、主軸（11）、定子（7）、儲(chǔ)料罐（9），其中釜體（10）上部設(shè)置進(jìn)料口（2）、進(jìn)料口（3）；釜體（10）內(nèi)壁設(shè)置研磨齒（4）；驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）驅(qū)動(dòng)主軸（11），主軸（11）上連接轉(zhuǎn)子（6），并在主軸上設(shè)置扇形槳葉（5）；儲(chǔ)料罐（9）通過(guò)排料閥（8）連接釜體（10）。

將膨脹石墨原料由進(jìn)料口（3）加入，水由進(jìn)料口（2）加入，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）驅(qū)動(dòng)下主軸（11）帶動(dòng)轉(zhuǎn)子（6）高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生吸力將漿料吸入定子（7）和轉(zhuǎn)子（6）之間研磨，膨脹石墨受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切，研磨后的漿料進(jìn)入設(shè)置于主軸（11）的扇形槳葉（5），呈螺旋狀的扇形槳葉（5）產(chǎn)生上下方向、離心方向的作用，使?jié){料形成高速紊流，并與釜體（10）內(nèi)壁固定的研磨齒（4）產(chǎn)生劇烈的對(duì)撞，產(chǎn)生分裂、破碎、分散、剪切作用，通過(guò)控制轉(zhuǎn)子（6）轉(zhuǎn)速2000rpm、剝離時(shí)間30min，石墨烯漿料達(dá)到要求，打開(kāi)排料閥（8）將石墨烯漿料排入儲(chǔ)料罐（9）。得到的石墨烯漿體用于水性防腐涂料。

實(shí)施例2

如圖1 所示，本實(shí)用新型提出了一種用于工業(yè)化制備石墨烯材料的均質(zhì)剪切機(jī)，包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）、釜體（10）、主軸（11）、定子（7）、儲(chǔ)料罐（9），其中釜體（10）上部設(shè)置進(jìn)料口（2）、進(jìn)料口（3）；釜體（10）內(nèi)壁設(shè)置研磨齒（4）；驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）驅(qū)動(dòng)主軸（11），主軸（11）上連接轉(zhuǎn)子（6），并在主軸上設(shè)置扇形槳葉（5）；儲(chǔ)料罐（9）通過(guò)排料閥（8）連接釜體（10）。

將鱗片石墨原料由進(jìn)料口（3）加入，N-甲基吡咯烷酮由進(jìn)料口（2）加入，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)（1）驅(qū)動(dòng)下主軸（11）帶動(dòng)轉(zhuǎn)子（6）高速旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生吸力將漿料吸入定子（7）和轉(zhuǎn)子（6）之間研磨，鱗片石墨石墨受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切，研磨后的漿料進(jìn)入設(shè)置于主軸（11）的扇形槳葉（5），呈螺旋狀的扇形槳葉（5）產(chǎn)生上下方向、離心方向的作用，使?jié){料形成高速紊流，并與釜體（10）內(nèi)壁固定的研磨齒（4）產(chǎn)生劇烈的對(duì)撞，產(chǎn)生分裂、破碎、分散、剪切作用，通過(guò)控制轉(zhuǎn)子（6）轉(zhuǎn)速2000rpm、剝離時(shí)間30min，石墨烯漿料達(dá)到要求，打開(kāi)排料閥（8）將石墨烯漿料排入儲(chǔ)料罐（9）。得到的石墨烯漿料適合用于鋰電池。

應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。