一种石墨烯颗粒及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯颗粒及其制备方法与应用。本发明专利技术方法包括将造粒溶剂与石墨烯混合混合物直接造粒或者制备成初生级粒子进行二次造粒；或者将脱气后的石墨烯粉末压实后加入或者不加入晶种材料，对石墨烯进行第二次造粒。通过上述两种方法得到颗粒粒径为0.1-10mm，堆积密度为0.05-5g/ml，硬度为0.1-5N的石墨烯颗粒，可应用于聚合物、涂料及颜料。本发明专利技术采用的方法提高了石墨烯的粒硬度，具有良好的运输性能和计量性能的特点，同时解决了高比表面积石墨烯加料困难、石墨烯粉尘污染等问题；且它很容易再分散，有利于终端应用；工艺流程简短，能耗低，产量大，可循环操作，适用于大规模连续生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种石墨烯颗粒及其制备方法与应用。本专利技术方法包括将造粒溶剂与石墨烯混合混合物直接造粒或者制备成初生级粒子进行二次造粒；或者将脱气后的石墨烯粉末压实后加入或者不加入晶种材料，对石墨烯进行第二次造粒。通过上述两种方法得到颗粒粒径为0.1-10mm，堆积密度为0.05-5g/ml，硬度为0.1-5N的石墨烯颗粒，可应用于聚合物、涂料及颜料。本专利技术采用的方法提高了石墨烯的粒硬度，具有良好的运输性能和计量性能的特点，同时解决了高比表面积石墨烯加料困难、石墨烯粉尘污染等问题；且它很容易再分散，有利于终端应用；工艺流程简短，能耗低，产量大，可循环操作，适用于大规模连续生产。【专利说明】一种石墨烯颗粒及其制备方法与应用
本专利技术是关于一种石墨烯颗粒及其制备方法以及石墨烯颗粒的应用。
技术介绍
石墨烯（Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构材料，因其高强度、高热 导率、高导电性及高比表面积等优点受到了研究者的广泛重视。然而由于石墨烯堆积密度 很低，易飞扬而造成环境污染；在运输和储存过程中会占用很大空间，造成资源的浪费，运 输性极差。同时，石墨烯粉体在改性塑胶的实际应用中带来诸多问题：石墨烯粉体蓬松，直 接挤出加工起来困难，耗能大；粉体加料困难、粉体在塑胶中分散不均、制品性能不稳定、粉 尘污染。因此，解决石墨烯粉体蓬松问题极具工业应用意义。 目前，针对上述问题提出解决方案的现有资料较少。 中国专利CN 102838110 A公布了一种石墨烯粉体的制备方法。该法通过研磨混 合，制备镁粉和碳酸盐粉末的混合粉体，将该混合粉体进行燃烧合成反应，得到石墨烯粉 体。该法制备出的粉体并未进一步处理，其紧密度不够，无法根本解决粉尘污染、运输问题。 中国专利CN 102515152 B公开了一种制备球状石墨烯的方法。该法将石墨烯分散 于水或酒精中，超声处理，或球磨，造粒干燥，得到球状石墨烯；或将石墨烯粉体，搅拌分散 在水中，分散处理，造粒干燥，得到球状石墨烯。得到的球状石墨烯直径在十几微米，因此该 颗粒过于细小，只能从一定程度上减小石墨烯占用空间，并无法解决其在工业应用中带来 的粉尘污染、粉体加料困难等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种石墨烯颗粒及其制备方法与应用，可有效解决石墨烯堆 积密度低造成的存储运输不便，加料困难，粉尘污染、影响工人健康等问题，具备操作简单、 成本低、可连续生产、环保的优点。 为实现上述目的，本专利技术的解决方案是： 一种石墨烯颗粒，其颗粒粒径为0. 堆积密度为0. 05_5g/ml,单个石墨烯颗粒 的硬度为0. 1-5N。 所述石墨烯颗粒其中包含含量为0-10%的添加物。 所述添加物选自天然矿产物、热塑性聚合物、糖类、表面活性剂等的一种或多种混 合物。 所述添加物选自淀粉类、明胶、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、磺化 木质素、丙烯二醇、膨润土、膨润土钠、糖类、木质磺酸盐、山梨醇、葡萄糖、乳糖、新戊二醇、 甘露醇、甘露糖、聚乙二醇、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟己基纤维素、阿拉伯胶、聚丙烯 酸盐、十_ 烧基横酸纳、硬脂酸纳、十7K烧基硫酸纳、十八烧基硫酸纳、十7K烧基二甲基漠化 铵、羟丙基甲基纤维素、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸山梨坦、月桂醇硫酸钠、聚山梨酯、失水 山梨糖醇酐脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚葡萄糖、低脂果胶、低聚果糖、低聚乳糖、低聚异麦 芽糖、烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺、聚氧乙 烯酰胺的一种或多种混合物。 一种制备石墨烯颗粒的方法，其步骤为： 步骤1、混合：将造粒溶剂与石墨烯以1:15-15:1质量比混合，得到石墨烯混合物； 步骤2、造粒：将上述混合物制备成初生级粒子，然后将初生级粒子进行二次造粒或者 直接将上述混合物直接造粒； 步骤3、干燥：将造粒后的产品在50-250°C下进行干燥，干燥时间为0. 5-10小时。 所述步骤1中是采用高压喷嘴进行喷洒的方式将熔融添加剂加入石墨烯，再添加 造粒溶剂，得到石墨烯混合物。 所述步骤1中是将添加物溶于造粒溶剂与石墨烯搅拌混合，得到石墨烯混合物。 所述步骤1中直接用造粒溶剂喷洒或造粒溶剂与石墨烯搅拌混合，得到石墨烯混 合物。 所述造粒溶剂为水或乙醇。 所述水为常温水或30_90°C的水。 所述步骤2中的初生级粒子形状不规则，颗粒粒径为0. l-10mm，作为二次造粒的 核心粒子。 所述步骤2中的直接造粒采用挤出造粒方式、挤压造粒方式或搅拌破碎造粒方 式。 一种石墨烯颗粒的制备方法，其步骤为： 步骤1、石墨烯粉末进行搅拌脱气； 步骤2、在混合造粒机中压实石墨烯粉末进行预造粒； 步骤3、最后在第二造粒机运行之前或者过程中加入或者不加入晶种材料，对石墨烯进 行第二次造粒。 所述步骤2在预造粒过程中可加入或者不加入含粘结剂的造粒液；造粒过程中将 石墨烯压实至体积密度为50-350g/L。 所述步骤3的晶种材料为石墨烯粒子或者炭黑粒子。 所述步骤3添加晶种材料含量为石墨烯粉体的5%_30%。 所述步骤3石墨烯在第二次造粒过程中滞留的时间为30-160秒 所述的石墨烯粒子制备方法过程中粉化率为0. 1-10%。 所述的石墨烯作为导热填料、增强填料、导电填料的用途。 -种石墨烯颗粒应用于聚合物、涂料及颜料。 优选的，选择颗粒粒径为0. 5-5mm的石墨烯颗粒作为填料来应用。 优选的，选择颗粒硬度为0. 5-1. 5N的石墨烯颗粒作为填料来应用。 所述石墨烯颗粒是直接将本专利技术的石墨烯颗粒以0. 1-90%的重量含量直接添加 至涂料、颜料、聚合物进行分散。 所述石墨烯颗粒的应用是将石墨烯颗粒与聚合物、聚合物的助剂、任选的其他填 充剂在常规的混合机中进行混合。 所述原料在50_150°C下进行机械混合，最后以100_350°C进行挤出混炼。 本专利技术的特点及有益效果： 采用上述方案后，本专利技术的石墨烯颗粒解决了存储运输困难、高比表面积石墨烯加 料困难、石墨烯粉尘污染等问题；造粒过程中可不添加任何粘结剂，不降低产品的有效 含量，使得产品纯度得到保证或成粒时添加了一定的粘结剂，提高了颗粒硬度。上述两种方 法赋予了石墨烯颗粒具有良好的运输性能和计量性能的特点，且它很容易再分散，有利于 终端应用；工艺流程简短，能耗低，产量大，可循环操作，适用于大规模连续生产。 【具体实施方式】 本专利技术揭示了一种石墨烯颗粒，其颗粒粒径为0. 堆积密度为0. 05_5g/ ml，单个石墨烯颗粒的硬度为0. 1-5N。它们包含石墨烯、含量为0-10%的添加物，优选含量 为5%以下。 进一步的添加物是作为粘合剂、分散剂或润滑剂的用途。该添加物选自天然矿产 物、热塑性聚合物、糖类、表面活性剂等的一种或多种混合物。该添加物选自淀粉类、明胶、 羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、磺化木质素、丙烯二醇、膨润土、膨润土钠、糖 类、木质磺酸盐、山梨醇、葡萄糖、乳糖、新戊二醇、甘露醇、甘露糖、聚乙二醇、羟乙基纤维 素、羟丙基纤维素、羟己基纤维素、阿拉伯胶、聚丙烯酸盐、十二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯颗粒，其特征在于：颗粒粒径为0.1‑10mm，堆积密度为0.05‑5g/ml，单个石墨烯颗粒的硬度为0.1‑5N。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立平，洪江彬，江龙迎，邱淑璇，
申请(专利权)人：厦门凯纳石墨烯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35