石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法技术方案

本发明专利技术属于石墨烯复合材料技术领域，公开了一种石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法，制备系统包括：材料选取模块、石墨烯制备模块、搅拌模块、混合模块、冷却模块。本发明专利技术通过石墨烯制备模块采用超声和剪切力等物理方法剥离石墨得到石墨烯，不仅对环境无污染，而且可以保证石墨烯的结构和性能不被破坏；本发明专利技术提供的制备方法成本低，操作简单，设备成本低，易于实现石墨烯的工业化生产；同时本发明专利技术制备的石墨烯色母粒与塑料高分子进行共同混合制作高分子材料时，石墨烯可以比较均匀的分散在复合材料基材中，进而提升整体复合材料的机械特性、抗氧化、耐酸碱和导热性等，增加了高分子材料的强度和硬度。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法
本专利技术属于石墨烯复合材料
，尤其涉及一种石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。然而，现有石墨烯制备过程中会产生大量的废水或废气，对环境造成严重污染；微波法和电化学法制备的石墨烯产量少，尚不能实现大规模的工业化生产；同时现有的色母粒着色塑料往往强度和硬度相对比较低，达不到使用的要求。综上所述，现有技术存在的问题是：现有石墨烯制备过程中会产生大量的废水或废气，对环境造成严重污染；微波法和电化学法制备的石墨烯产量少，尚不能实现大规模的工业化生产；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法，其特征在于，所述石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法包括：通过材料选取模块集成的称重检测模块对色母粒基材、炭黑、分散剂、抗静电剂、剥离助剂、有机溶剂、天然石墨粉的用量进行检测；用量数据检测中，具体包括：定初始点x

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法，其特征在于，所述石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法包括：通过材料选取模块集成的称重检测模块对色母粒基材、炭黑、分散剂、抗静电剂、剥离助剂、有机溶剂、天然石墨粉的用量进行检测；用量数据检测中，具体包括：定初始点x0，收敛精度ξ和用量数据应变下限α，其中n1为组合结构索单元数目，n2和n3分别为索单元和桁架单元横截面尺寸；在第R次平衡状态的基础上，确定第R次迭代时用量数据变化关于设计变量的梯度向量应力关于设计变量的梯度向量精度关于设计变量的梯度向量及目标函数关于设计变量的梯度向量采用如下的优化模型来求解第R次的设计变量修正量：其中，为第R次的设计变量修正量，W(xR)为第R次的系统重量，ge(xR)为第R次的用量数据变化，he(xR)为第R次的应力，D(xR)为第R次的精度，qp表示上下限约束，即δxpmin≤δxp≤δxpmax；第R次迭代后的设计变量修正为xR+1＝xR+λ·δxR，其中，步长因子λ满足0＜λ≤1；重复上述过程，直到得到最优解，满足给定的收敛条件；确定用量数据变化关于设计变量的梯度向量应力关于设计变量的梯度向量精度关于设计变量的梯度向量及目标函数关于设计变量的梯度向量的过程是：基于非线性有限元采用差分法来求解梯度信息，从给定的平衡状态进行分析，此时索段j(j＝1,2,…,n1)的应变为ε0j，单元j(j＝1,2,…,NUE)的应力为σ0j，节点i(i＝1,2,…,NUN)的位置为z0i；每次单独给第j个设计变量施加一个变量增量Δx0j，进行静力学分析得到新的平衡状态下的应变εj、应力σj及位置zi；由差分法得到梯度向量；即有：通过石墨烯制备模块集成的石墨烯制备系统对剥离助剂、有机溶剂、天然石墨粉材料处理制得石墨烯。2.如权利要求1所述的石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法，其特征在于，石墨烯制备系统包括：包括罐体(1)和支撑座(7)，所述罐体(1)右端固定电动机(4)，所述电动机(4)的转动端与旋转轴(3)的一端固定连接，所述旋转轴(3)的另一端与辅助支撑架(11)传动连接，所述旋转轴(3)上固定搅拌叶(2)，所述罐体(1)的左上端设置有注水孔(12)，所述罐体(1)的左下端设置有第一下料上料孔(9)，所述述罐体(1)的右下端设置有第二下料上料孔(13)，所述第一下料上料孔(9)和第二下料上料孔(13)都设置有铰接盖(10)，所述罐体(1)的下端固定两个轴承座(5)，所述支撑座(7)的两端各固定一个电动伸缩杆(6)，所述电动伸缩杆(6)通过铰接轴承(14)与轴承座(5)铰接，所述支撑座(7)的中间设置有PIC控制器(8)，所述的PIC控制器(8)与两个电动伸缩杆(6)电性连接；所述电动机(4)通过法兰与旋转轴(3)固定连接；所述电动伸缩杆(6)通过铰接螺丝与支撑座(7)固定连接；所述电动机(4)上设置有变速控制器和变频控制器。3.如权利要求1所述的石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法，其特征在于，所述石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法进一步包括：通过控制搅拌模块，将色母粒基材，炭黑，分散剂，抗静电剂混合在一起，然后高速搅拌，得到均匀混合的混合溶液；通过控制混合模块将石墨烯溶液和搅拌模块所得的混合溶液混合，并控制高速混合机高速搅拌；通过控制冷却模块将高速搅拌混合溶液放入挤塑机中...

【专利技术属性】
技术研发人员：林荣川，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：福建,35