一种可大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备制造技术

本实用新型专利技术属于化工机械技术领域，提供一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，所述设备包括反应釜、传送带、促凝剂喷雾系统、薄膜软化系统、薄膜烘干系统和切割系统。通过两个进料口，将原料加入到反应釜中，在搅拌电机的搅动下，生成氧化石墨烯浆液，由出浆口均匀地流到传送带上，形成薄薄的一层浆液。当浆液经过促凝剂喷雾系统时，促凝剂通过高压喷嘴喷到传送带上，使浆液迅速凝固成薄膜。薄膜接着被传送到薄膜软化系统中，经过上下弯曲来增强薄膜的韧性和抗拉强度。最后传送带将薄膜带到切割系统中，切刀按设置好的程序每隔一定的时间落刀，可得到不同长度的氧化石墨烯薄膜。本设备构造简单，过程可控，自动化程度高，基本实现无人化工作。

Equipment for mass production of graphene oxide film

The utility model belongs to the technical field of chemical engineering machinery, provides equipment for mass production of graphene oxide film, wherein the device comprises a reaction kettle, conveyor belt, coagulant spray system, film softening system, film drying system and cutting system. Through the two feed ports, raw materials are added to the reaction kettle, and the oxidized graphene slurry is generated by stirring the motor to uniformly flow to the conveyor belt to form a thin layer of slurry. When the slurry passes through the spray system of the coagulant, the coagulant is sprayed onto the conveyor belt by a high pressure nozzle, which rapidly solidifies the slurry into a film. The film is then transferred to the film softening system to enhance the toughness and tensile strength of the film by bending it up and down. Finally, the conveyor belt takes the film into the cutting system, and the cutter cuts the blade at regular intervals according to the program set up to obtain graphene oxide films of different lengths. The equipment is simple in structure, controllable in process and high in automation, and basically realizes unmanned operation.

【技术实现步骤摘要】
一种可大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备
本技术属于化工机械
，特别涉及量产氧化石墨烯薄膜的机械设备。
技术介绍
石墨烯是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，是目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，在移动设备、航空航天、新能源电池等领域有着非常巨大的应用前景。石墨烯材料的开发和推广极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯是石墨烯氧化后的产物，氧化石墨烯仍保持石墨烯的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，这些功能团给石墨烯材料的应用带来了更多的可能，具有更高的应用价值。目前，公知的氧化石墨烯薄膜制备大部分存在于实验室，制备成本很高，且很难实现大规模的生产，仅是少量或微量生产，这大大限制了氧化石墨烯薄膜的推广应用。而本技术为了解决大规模的氧化石墨烯薄膜的制备问题，专利技术了一条可连续制备不同性能的氧化石墨烯薄膜的生产线，大大地降低了氧化石墨烯薄膜的制备成本，促进了下游企业对氧化石墨烯薄膜的应用。从而可以逐步打开石墨烯应用市场。
技术实现思路
为了克服现有技术中氧化石墨烯薄膜无法连续性大规模生产，从而导致氧化石墨烯制备成本居高不下的缺点，本技术突破性地将传统工业生产线与实验室中氧化石墨烯薄膜的制备结合在一起，在不降低产品质量的前提下，可以实现氧化石墨烯薄膜的连续性大规模制备。为此本技术提供一种可大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，本技术采用的技术方案如下所示：本技术提供一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，该设备依次包括反应釜、传送带、促凝剂喷雾系统、薄膜软化系统、薄膜烘干系统和切割系统。所述反应釜包括两个进料口、循环水冷系统、双层外壳和搅拌电机。所述搅拌电机安装在反应釜上方，选择可调速交流电机，按程序输出不同的转速。所述传送带包括两段，每段两头由滑轮固定，每个滑轮由低速电机带动。两段传送带的速度要保持一致。所述传送带外表面十分光滑平整，而且抗酸性腐蚀，这有利于提高氧化石墨烯薄膜表面的平整度。也有利于薄膜从传送带上的剥离；其内表面粗糙，防止在滑轮处打滑。所述促凝剂喷雾系统包括进液口，高压氮气、双层喷管。所述促凝剂从里层管注入，高压氮气从外层管喷入，在喷口处将促凝剂喷成小液珠。其中所述促凝剂喷雾系统与传送带间距要适当，确保喷嘴喷出的促凝剂范围的直径能大于传送带宽度。其中所述的高压氮气，其压强要适中，太大会使喷出的促凝剂破坏氧化石墨烯浆液的表面，从而形成气泡等缺陷。其中所述的促凝剂起促凝、修饰作用。可选择水合肼、抗坏血酸钠、氨水、氯化钙或联氨等中的一种或几种。所述薄膜软化系统由若干个大小相同滑轮组成，每个滑轮都有低速电机驱动，其速度要保持一致。所述薄膜软化系统中的每个滑轮之间的间距要小，防止薄膜起皱。所述薄膜烘干系统包括加热元件和保温元件，内衬由保温砖砌成。其中所述加热元件安装在系统内部中间部位，使传送带上从左到右的温度变化为由低到高再到低。所述切割系统包括电机和切刀。切刀的宽度和传送带保持一致。在使用本技术提供的设备时，通过反应釜的两个进料口，将原料加入到反应釜中，在搅拌电机的搅动下，生成氧化石墨烯浆液，由出浆口均匀地流到传送带上，在传送带上留下薄薄的一层浆液。当浆液经过促凝剂喷雾系统时，促凝剂通过高压喷嘴喷到传送带上，使氧化石墨烯浆液迅速凝固成薄膜。薄膜随着传送带被传送到薄膜软化系统中，经过上下弯曲来增强薄膜的韧性和抗拉强度。最后传送带将氧化石墨烯带到切割系统中，切刀按设置好的程序每隔一定的时间落刀，可以得到不同长度的氧化石墨烯薄膜成品。本技术具有如下有益效果：1、本技术提供的氧化石墨烯薄膜的生产设备构造简单，过程可控，自动化程度高，整条生产线基本实现无人化工作；2、所述设备可实现连续性、大规模生产氧化石墨烯，有利于氧化石墨烯的推广和应用。附图说明图1为本技术实施例1的氧化石墨烯薄膜生产设备示意图；其中，a-进料口1，b-进料口2，c-出水口，d-进水口，e-促凝剂进料口；1-传送带，2-反应釜，3-高压氮气，4-促凝剂喷雾系统，5-薄膜烘干系统，6-切割系统，7-薄膜软化系统，8-搅拌电机。具体实施方式下面结合具体实施例和附图来说明本技术的技术方案。实施例1如图1所示，本实施例中的大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备依次包括反应釜2、传送带1、促凝剂喷雾系统4、薄膜软化系统7、薄膜烘干系统5和切割系统6。所述薄膜软化系统7由若干个大小相同滑轮组成，每个滑轮都有低速电机驱动，其速度要保持一致。所述薄膜烘干系统5包括加热元件和保温元件，内衬由保温砖砌成。薄膜烘干系统的加热元件使用陶瓷加热灯，安装在加热室中间部位。用温度传感器开关控制，使温度始终保持在80摄氏度。薄膜烘干系统墙壁厚度为15厘米，根据温度的高低可分为3部分，即升温、恒温、降温。外层有保温砖砌成，中间塞有棉花，里层用保温砖砌成。所述反应釜2包含两个进料口a和b、循环水冷系统、双层外壳和搅拌电机8。所述搅拌电机8安装在反应釜2上方。所述反应釜2下方的出浆口左壁短于右壁，两壁间距5mm，右壁与传送带之间的间距可根据所需薄膜厚度来控制，右壁末端采用光滑的陶瓷包附。出浆口上方由电子阀门与氧化石墨烯浆体连接。在传送带1上方安装3个反应釜2，两个轮流出浆，一个作为备用，即可连续化生产。所述传送带1包括两段，每段两头由滑轮固定，每个滑轮由低速电机带动。传送带包括两段，第一段长度为40米，第二段长度10米。两段传送带1的速度要保持一致，传送带速度0.1米每秒。传送带宽度为1米，滑轮直径0.5米，传送带选用带式输送机，采用A3低碳不锈钢网带作为载体。表面覆盖一层聚乙烯薄膜来增加光滑度。所述促凝剂喷雾系统4包括进液口，高压氮气3、双层喷管。所述促凝剂从里层管注入，高压氮气3从外层管喷入，在喷口处将促凝剂喷成小液珠。所述促凝剂可选择水合肼、抗坏血酸钠、氨水、氯化钙或联氨等中的一种或几种。促凝剂喷雾系统4的氮气压强为20MPa，通过电子阀门控制输出流量。凝固液由电子阀门控制流出，喷嘴距离传送带0.2米，两个阀门相互调节，使喷出范围宽度等于传送带宽度。所述切割系统6包括电机和切刀，所述切刀的宽度和传送带保持一致。切割系统6安装在第二段传送带上方，刀片落刀收刀时间短，控制在0.1秒内。在使用本实施例提供的设备时，通过反应釜2的两个进料口a和b，将原料加入到反应釜2中，在搅拌电机8的搅动下，生成氧化石墨烯浆液，由出浆口均匀地流到传送带1上，在传送带1上留下薄薄的一层浆液。当浆液经过促凝剂喷雾系统4时，促凝剂通过高压喷嘴喷到传送带1上，使氧化石墨烯浆液迅速凝固成薄膜。薄膜随着传送带被传送到薄膜软化系统7中，经过上下弯曲来增强薄膜的韧性和抗拉强度。最后传送带将氧化石墨烯带到切割系统6中，切刀按设置好的程序每隔一定的时间落刀，可以得到不同长度的氧化石墨烯薄膜成品。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，其特征在于：所述设备依次包括反应釜、传送带、促凝剂喷雾系统、薄膜软化系统、薄膜烘干系统和切割系统。

【技术特征摘要】
1.一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，其特征在于：所述设备依次包括反应釜、传送带、促凝剂喷雾系统、薄膜软化系统、薄膜烘干系统和切割系统。2.根据权利要求1所述的一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，其特征在于，所述反应釜包括两个进料口、循环水冷系统、双层外壳和搅拌电机。3.根据权利要求1所述的一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，其特征在于，所述传送带包括两段，每段两头由滑轮固定，每个滑轮由低速电机带动，两段传送带的速度要保持一致。4.根据权利要求1所述的一种大规模量产氧化石墨烯薄膜的设备，其特征在于，所述促凝剂喷雾系统包括进液口，高压氮气、双层喷管，所述促凝剂从里层管注入，高压氮气从外...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵永刚，惠志清，申佳欣，冯亚飞，蔡志远，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32