一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，包括依次相连的螺杆剪切单元、研磨单元，所述的螺杆剪切单元包括设置在机架上的双螺杆挤出机，双螺杆挤出机由电机驱动，位于螺杆尾端设有进料口，双螺杆挤出机的中部设有加热装置，所述的双螺杆挤出机上连接有真空管，所述的研磨单元包括设置在研磨圆筒内的两根研磨辊，所述的研磨辊贴紧研磨圆筒的内壁并由设置在底部的电机驱动转动，研磨圆筒的下端侧壁上设有出料口，采用多级的研磨获得石墨烯成品，避免了现有技术中一次研磨需要的极强的冲击力挤压、剥离获得的石墨烯的晶格被破坏，此外，多级剥离可以促使石墨粉末中未被剥离的可以再次剥离，提高石墨烯的产率。

A complete set of equipment for the preparation of graphene by industrial step by step dissection

The utility model relates to a complete set of equipment industrialization step by step strip preparation of graphene, including screw shearing unit, grinding unit connected screw, including shear double screw arranged on the frame of the extruder unit, driven by a motor double screw extruder, screw in the end is provided with a feed inlet, the double screw the extruder is provided with a heating device, the double screw extrusion machine is connected with the vacuum tube, including two grinding roller is arranged in the cylinder grinding grinding unit of the inner wall of the roller, grinding Tiejin grinding cylinder and arranged at the bottom of the drive motor rotation, the side wall at the lower end of the cylindrical grinding is provided with a discharge hole, to obtain graphene finished by multistage grinding, avoid extrusion, strong impact force to a grinding in the existing technology of graphene obtained by stripping the lattice In addition, the multistage stripping can cause the non peeling off of the graphite powder to be stripped again and improve the yield of graphene.

【技术实现步骤摘要】
一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备
本技术涉及石墨烯的制备，具体的涉及一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备。
技术介绍
2004年石墨烯材料被成功制备，自此引发了新一波碳素材料研究的热潮。石墨烯是由一层碳原子组成的平面碳纳米材料，是目前已知最薄的二维材料，其厚度仅为0.335nm,它由六方的晶格组成。石墨烯中的碳原子之间由σ键连接，赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。而且，在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶格中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。在光学方面，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。石墨烯具有奇特的力学、光学和电学性质，石墨烯拥有十分广阔的发展前景。为了让优秀的石墨烯材料实现工业化生产和应用，就必须开发出一种可大规模生产且层数和尺寸可控的制备方法。目前石墨烯的制备方法有机械剥离法、外延生长法、氧化还原法、有机合成法、溶剂热法、化学气相沉积法等。在这些方法中，由于机械剥离法能够最佳地保存石墨烯的性质，并且制备方法简单，制备过程环保无污染，在实际的生产中倍受青睐。石墨因为本来就具有可以剥离的层状结构，因此可以通过对石墨层剥离获得石墨烯。为了实现快速剥离石墨烯，通常采用氧化剂使鳞片石墨深度氧化，然后利用超声波设备轻松剥离开石墨片层，最后加上化学物质还原制造出石墨烯。但是这样的方法做出来的石墨烯，强烈的氧化过程会造成石墨烯结构的大量缺陷，这些缺陷导致石墨烯性能的大幅度下降。另外氧化的石墨烯即使经过还原，石墨的片层结构的缺陷不能被修复。更为严重的是生产过程需要大量硫酸作氧化剂，造成环境污染。物理机械剪切剥离可以实现规模化、低成本、环保制备石墨烯。但对于达到纳米级别的粉体，采用单一的设备难以实现批量制备，不但能耗高，而且对设备磨损严重。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，通过多级研磨的方式获得品质好的石墨烯。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，包括依次相连的螺杆剪切单元、研磨单元，所述的螺杆剪切单元包括设置在机架上的双螺杆挤出机，双螺杆挤出机由电机驱动，位于螺杆尾端设有进料口，双螺杆挤出机的中部设有加热装置，所述的双螺杆挤出机上连接有真空管且真空管的另一端与真空泵相连，所述的研磨单元包括设置在研磨圆筒内的两根研磨辊，所述的研磨辊贴紧研磨圆筒的内壁并由设置在底部的电机驱动转动，研磨圆筒的下端侧壁上设有出料口。优选的，所述的双螺杆挤出机的出口设有输料管，输料管的外壁上绕设有冷却水管，输料管的出口布置有振动筛，振动筛的出口与研磨单元的进料口相连。优选的，研磨圆筒的筒底处设有传动板，传动板的中间固定连接传动轴，传动轴延伸出研磨圆筒的底端并与驱动电机相连，传动板的上板面的两端部铰接设有两根研磨辊，研磨辊与传动板的铰接轴位于竖直方向。优选的，所述的传动板上与研磨辊临近侧布置有竖直的铲板，铲板的板面与研磨辊的切线方向平齐。优选的，所述的研磨辊的材质为锰铬钨。优选的，所述的研磨圆筒的外壁上包覆有散热水箱，散热水箱上设有进水口和出水口。与现有技术相比，本技术的有益效果为：采用多级的研磨获得石墨烯成品，避免了现有技术中一次研磨需要的极强的冲击力挤压、剥离获得的石墨烯的晶格被破坏，此外，多级剥离可以促使石墨粉末中未被剥离的可以再次剥离，提高石墨烯的产率。附图说明图1为本技术中螺杆剪切单元的示意图；图2为本技术中研磨单元的示意图；图中标号说明：10-螺杆剪切单元，11-双螺杆挤出机，111-真空管，12-电机，13-进料口，14-加热装置，20-研磨单元，21-研磨圆筒，22-研磨辊，23-出料口，30-机架，40-输料管，50-冷却水管，60-振动筛，70-传动板，80-传动轴，90-散热水箱。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图1-2所示，本技术提供了一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，包括依次相连的螺杆剪切单元10、研磨单元20，所述的螺杆剪切单元10包括设置在机架30上的双螺杆挤出机11，双螺杆挤出机11由电机12驱动，位于螺杆尾端设有进料口13，双螺杆挤出机11的中部设有加热装置14，所述的双螺杆挤出机11上连接有真空管111且真空管111的另一端与真空泵相连，所述的研磨单元20包括设置在研磨圆筒21内的两根研磨辊22，所述的研磨辊22贴紧研磨圆筒21的内壁并由设置在底部的电机驱动转动，研磨圆筒21的下端侧壁上设有出料口23。具体实施时，从双螺杆挤出机11的进料口13投入经过初步破碎的石墨，石墨的目数为200-300目，经过挤出机的初步挤压粉碎，得到石墨烯和石墨粉末的混合物，在粉碎的过程中保持双螺杆挤出机11的筒腔内部为真空，得到的混合物进入研磨单元20，在研磨圆筒21内由两根研磨辊22进一步的研磨，得到更多的石墨烯，并经由出料口23放出。进一步的，从双螺杆挤出机11的出料口挤出的石墨粉末温度较高，需要及时的被冷却，所述的双螺杆挤出机11的出口设有输料管40，输料管40的外壁上绕设有冷却水管50，输料管40的出口布置有振动筛60，振动筛60的出口与研磨单元20的进料口相连，如此，石墨粉末可以逐渐细流化，并流入研磨单元20中。进一步的，所述的研磨圆筒21的筒底处设有传动板70，传动板70的中间固定连接传动轴80，传动轴80延伸出研磨圆筒21的底端并与驱动电机相连，传动板70的上板面的两端部铰接设有两根研磨辊22，研磨辊22与传动板70的铰接轴位于竖直方向，如此，研磨辊22可以将石墨粉末进一步的研磨。进一步的，为了提高石墨粉末研磨的效率，所述的传动板70上与研磨辊22临近侧布置有竖直的铲板71，铲板71的板面与研磨辊22的切线方向平齐，铲板71始终将石墨粉末铲入研磨辊22与研磨圆筒21筒壁之间。进一步的，本技术对所述的研磨辊22的材质没有特殊的要求，只要是可以耐磨耐用即可，优选的，所述的研磨辊22的材质为锰铬钨。进一步的，所述得到研磨圆筒21与研磨辊22研磨过程中始终放热，为了避免温度过高造成石墨烯的氧化，所述的研磨圆筒21的外壁上包覆有散热水箱90，散热水箱90上设有进水口和出水口。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，其特征在于：包括依次相连的螺杆剪切单元（10）、研磨单元（20），所述的螺杆剪切单元（10）包括设置在机架（30）上的双螺杆挤出机（11），双螺杆挤出机（11）由电机（12）驱动，位于螺杆尾端设有进料口（13），双螺杆挤出机（11）的中部设有加热装置（14），所述的双螺杆挤出机（11）上连接有真空管（111）且真空管（111）的另一端与真空泵相连，所述的研磨单元（20）包括设置在研磨圆筒（21）内的两根研磨辊（22），所述的研磨辊（22）贴紧研磨圆筒（21）的内壁并由设置在底部的电机驱动转动，研磨圆筒（21）的下端侧壁上设有出料口（23）。

【技术特征摘要】
1.一种工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，其特征在于：包括依次相连的螺杆剪切单元（10）、研磨单元（20），所述的螺杆剪切单元（10）包括设置在机架（30）上的双螺杆挤出机（11），双螺杆挤出机（11）由电机（12）驱动，位于螺杆尾端设有进料口（13），双螺杆挤出机（11）的中部设有加热装置（14），所述的双螺杆挤出机（11）上连接有真空管（111）且真空管（111）的另一端与真空泵相连，所述的研磨单元（20）包括设置在研磨圆筒（21）内的两根研磨辊（22），所述的研磨辊（22）贴紧研磨圆筒（21）的内壁并由设置在底部的电机驱动转动，研磨圆筒（21）的下端侧壁上设有出料口（23）。2.根据权利要求1所述的工业化逐级剥离制备石墨烯的成套设备，其特征在于：所述的双螺杆挤出机（11）的出口设有输料管（40），输料管（40）的外壁上绕设有冷却水管（50），输料管（40）的出口布置有振动筛（60），振动筛（60）的出口与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，王镭迪，曾军堂，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51