一种石墨烯复合材料的连续式生产设备以及制备方法技术

技术编号:15781462 阅读:274 留言:0更新日期:2017-07-09 01:22
一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,涉及复合材料领域,包括原料制备装置、反应装置和萃取装置。该连续式生产设备可以在制备聚酰胺单体的过程中,通过高剪切搅拌和超声分散的联合作用,将石墨烯更好地分散于聚酰胺的单体中,以得到分散性良好、各项性质优异的石墨烯复合材料。同时,该连续式生产设备还包括萃取装置,可以对反应中未反应完的聚酰胺单体进行回收再利用,增加原料利用率,降低生产成本。一种石墨烯复合材料的制备方法,其解决了石墨烯复合材料在大规模工业化生产中,存在的分散性差的问题,从而得到分散性良好,各项性质优异的石墨烯复合材料。同时,该制备方法的原料利用率高,有效降低了生产成本。

Continuous production equipment for graphene composite material and preparation method thereof

The utility model relates to a continuous production device for graphene composite materials, which relates to the composite material field, comprising a raw material preparation device, a reaction device and an extraction device. The continuous production equipment in the preparation process of polyamide monomer, the combined effect of high shear stirring and ultrasonic dispersion, single graphene better dispersed in polyamide, in order to get the dispersion of graphene composite material, the excellent properties of good. At the same time, the continuous production equipment also comprises an extraction device, which can recycle and recycle the unreacted polyamide monomer in the reaction, thereby increasing the utilization ratio of raw material and reducing the production cost. A method for preparing graphene composite material, which solves the problem of graphene composite materials in large-scale industrial production, the existence of the problem of poor distribution, in order to get good dispersion, graphene composite material with excellent properties. At the same time, the preparation method has high utilization rate of raw material and effectively reduces production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合材料的连续式生产设备以及制备方法
本专利技术涉及复合材料领域,具体而言,涉及一种石墨烯复合材料的连续式生产设备以及制备方法。
技术介绍
石墨烯是由sp2杂化碳原子形成的二维单原子层碳材料。其具有优异的电学性能、热性能、机械性能和生物相关性,具有广泛的应用。石墨烯可以作为制备复合材料时的理想纳米填料,利用石墨烯优良的特性与其它材料进行复合,可以赋予材料优异的性质。因此,石墨烯复合材料迅速成为纳米复合材料研究领域中的热点。聚酰胺俗称尼龙,它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。其本身具有良好的综合性能,包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性等,是一类重要的高分子材料。当石墨烯作为聚酰胺的增强相时,通过石墨烯与聚酰胺之间的高比表面积和强附着力,利用石墨烯的优异特性能够改善尼龙的相关性能,如结晶性能、热稳定性、导电、导热和力学性能等,以拓展聚酰胺材料的应用范围。因而,石墨烯/聚酰胺复合材料的研究越来越受到人们的重视。目前,制备石墨烯/聚酰胺复合材料的方法主要有两种:熔融共混法和原位聚合法。其中,原位聚合法是将石墨烯与聚酰胺单体一起加到反应容器中,再通过聚合反应来得到所需复合材料。采用该方法,可以解决石墨烯纳米片在聚酰亚胺基体中的分散和相容性问题,得到分散性良好的复合材料。但现有技术中,石墨烯与聚酰胺原位聚合只是在实验室里面实现,尚未能够实现工业化大规模生产。如何在现有的聚酰胺工业化的聚合生产工艺中引入石墨烯,并将石墨烯高效地分散于聚酰胺,是实现石墨烯聚酰胺复合材料的工业化生产,所必须解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,其布局合理,设备简洁,分散效果高,生产效率高。其能够高效地将石墨烯材料分散于聚酰胺中,实现石墨烯复合材料的大规模工业化生产。并且,其能对未反应完的聚酰胺单体进行回收利用,降低生产成本。本专利技术的另一目的在于提供一种石墨烯复合材料的制备方法,其方法简单,操作便利,能够高效地将石墨烯材料分散于聚酰胺中,实现石墨烯复合材料的大规模工业化生产。并且,其能对未反应完的聚酰胺单体进行回收利用,降低生产成本。本专利技术的实施例是这样实现的:一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,包括原料制备装置和反应装置,原料制备装置的出料端连接至反应装置,连续式生产设备还包括用于对反应装置中得到的粗品复合材料进行萃取纯化的萃取装置,萃取装置的进料端与生产装置的出料端连接,萃取装置的出料端设有用于将萃取得到的聚酰胺单体萃取液输送至原料制备装置的输液管道;原料制备装置包括用于将聚酰胺单体熔融并与石墨烯混合的原料熔融釜,原料熔融釜设置有高剪切乳化机和超声分散器。一种石墨烯复合材料的制备方法,包括:将聚酰胺单体与石墨烯材料加入到原料熔融釜中进行熔融,并在高剪切乳化机和超声分散器的共同作用下进行剥离以及分散混合,得到混合料;将混合料输送至反应装置中进行聚合反应,得到粗品复合材料;将粗品复合材料输送至萃取装置中萃取分离,得到石墨烯复合材料,萃取得到的聚酰胺单体萃取液通过输液管道输送回原料制备装置中重复利用。本专利技术实施例的有益效果是:本专利技术提供了一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,包括原料制备装置和反应装置。原料制备装置包括原料熔融釜,原料熔融釜设置有高剪切乳化机和超声分散器。该连续式生产设备可以在制备聚酰胺单体的过程中,在对原料进行熔融的同时,通过高剪切搅拌和超声分散的联合作用,将石墨烯更好地分散于聚酰胺的单体中,并进一步通过聚合反应,得到分散性良好,各项性质优异的石墨烯复合材料。同时,该连续式生产设备还包括萃取装置,可以对反应中未反应完的聚酰胺单体进行回收再利用,增加原料利用率,降低生产成本。本专利技术提供了一种石墨烯复合材料的制备方法。本方法解决了石墨烯复合材料在大规模工业化生产中,存在的分散性差的问题。其采用上述石墨烯复合材料的连续式生产设备,在制备过程中,通过高剪切搅拌和超声分散的联合使用,将石墨烯高效地分散于聚酰胺中,从而得到分散性良好,各项性质优异的石墨烯复合材料。同时,该制备方法还对反应中未反应完的聚酰胺单体进行回收再利用,增加了原料利用率,降低了生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1所提供的一种石墨烯复合材料的连续式生产设备的流程示意图。图标:100-连续式生产设备;110-原料制备装置;111-原料熔融釜;112-辅料贮罐;113-混合器;114-高剪切乳化机;115-超声分散器;116-旁通管道;117-原料输送管道;118-辅料输送管道;119-输料管道;120-反应装置;121-第一反应釜;122-第二反应釜;130-萃取装置;131-萃取器;132-萃取液贮罐;133-萃取液输送管道;134-输液管道;135-干燥器;136-产品输送管道;140-水槽;150-切粒机。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种石墨烯复合材料的连续式生产设备以及制备方法进行具体的说明。一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,包括原料制备装置和反应装置,原料制备装置的出料端连接至反应装置,连续式生产设备还包括用于对反应装置中得到的粗品复合材料进行萃取纯化的萃取装置,萃取装置的进料端与生产装置的出料端连接,萃取装置的出料端设有用于将萃取得到的聚酰胺单体萃取液输送至原料制备装置的输液管道。原料制备装置包括用于将聚酰胺单体熔融并与石墨烯混合的原料熔融釜,原料熔融釜设置有高剪切乳化机和超声分散器。进一步地,在本专利技术其它较佳实施例中,原料制备装置还包括至少一个用以将辅料、聚酰胺单体与石墨烯混合的辅料贮罐,辅料贮罐设置有高剪切乳化机和超声分散器。进一步地,在本专利技术其它较佳实施例中,原料制备装置还包括混合器,原料熔融釜的出料端通过原料输送管道混合器的进料端连接,辅料贮罐的出料端通过辅料输送管道与混合器的进料端连接,混合器的出料端与反应装置连接。进一步地,在本专利技术其它较佳实施例中,原料熔融釜的出料端和进料端之间连接有旁通管道,旁通管道设置有用于将管内物料进行超声剥离及分散的超声分散器。进一步地,在本专利技术其它较佳实施例中,原料制备装置通过输料管道与反应装置的进料端连接,输料管道设置有用于将管内物料进行超声剥离及分散的超声分散器。进一步地,在本专利技术其它较佳实施例中,萃取装置包括用于对石墨烯复合材料进行萃取分离的萃取器,和用于将聚酰胺单体萃取液与石墨烯混合的萃取液贮罐,萃取器的进料端连接至反应装置的出料端,萃取器的出料端与萃取液贮罐的进料端连接,萃取液贮罐的出料端通过输液管道与原料制备装置连接,萃取液贮罐设置有超声分散器。一种石墨烯复合材料的制备方法,包括:将聚酰胺单体与石墨烯材料加入到原料熔融釜中进本文档来自技高网...
一种石墨烯复合材料的连续式生产设备以及制备方法

【技术保护点】
一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,包括原料制备装置和反应装置,所述原料制备装置的出料端连接至所述反应装置,其特征在于,所述连续式生产设备还包括用于对所述反应装置中得到的粗品复合材料进行萃取纯化的萃取装置,所述萃取装置的进料端与所述生产装置的出料端连接,所述萃取装置的出料端设有用于将萃取得到的聚酰胺单体萃取液输送至所述原料制备装置的输液管道;所述原料制备装置包括用于将聚酰胺单体熔融并与石墨烯混合的原料熔融釜,所述原料熔融釜设置有高剪切乳化机和超声分散器。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合材料的连续式生产设备,包括原料制备装置和反应装置,所述原料制备装置的出料端连接至所述反应装置,其特征在于,所述连续式生产设备还包括用于对所述反应装置中得到的粗品复合材料进行萃取纯化的萃取装置,所述萃取装置的进料端与所述生产装置的出料端连接,所述萃取装置的出料端设有用于将萃取得到的聚酰胺单体萃取液输送至所述原料制备装置的输液管道;所述原料制备装置包括用于将聚酰胺单体熔融并与石墨烯混合的原料熔融釜,所述原料熔融釜设置有高剪切乳化机和超声分散器。2.根据权利要求1所述的连续式生产设备,其特征在于,所述原料制备装置还包括至少一个用以将辅料、聚酰胺单体和石墨烯混合的辅料贮罐,所述辅料贮罐设置有高剪切乳化机和超声分散器。3.根据权利要求1所述的连续式生产设备,其特征在于,所述原料熔融釜的出料端和进料端之间连接有旁通管道,所述旁通管道设置有用于将管内物料进行超声剥离及分散的超声分散器。4.根据权利要求1所述的连续式生产设备,其特征在于,所述原料制备装置通过输料管道与所述反应装置的进料端连接,所述输料管道设置有用于将管内物料进行超声剥离及分散的超声分散器。5.根据权利要求1所述的连续式生产设备,其特征在于,所述萃取装置包括用于对石墨烯复合材料进行萃取分离的萃取器,和用于将聚酰胺单体萃取液与石墨烯混合的萃取液贮罐,所述萃取器的进料端连接至所述反应装置的出料端,所述萃取器的出料端与所述萃取液贮罐的进料端连接,所...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋炎黄荣庆罗振扬
申请(专利权)人:常州恒利宝纳米新材料科技有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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