一种石墨烯的制备装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种石墨烯的制备装置，包括依次设置的第一挤出装置、撕脱装置、第二挤出装置及切削装置；所述第一挤出装置的出料口与所述撕脱装置的进料口连接；所述撕脱装置的出料口与所述第二挤出装置的进料口连接；所述切削装置设置在所述第二挤出装置的出料口；所述撕脱装置包括第一磨盘以及能够与所述第一磨盘相对转动的第二磨盘，所述第一磨盘和所述第二磨盘相对的研磨表面设有能够相互啮合的磨削齿。本发明专利技术利用磨削齿对石墨混炼体材料进行磨削、撕脱，能够有效提高石墨混炼体材料中少层石墨烯和多层石墨烯的含量，且切削装置也能够起到高速切削撕脱的作用，进一步提高对石墨烯的改性效果，使最终成型的改性石墨烯薄片性能大幅提高。

A preparation device and method of graphene

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯的制备装置及方法
本专利技术涉及石墨烯制备
，具体涉及一种石墨烯的制备装置及方法。
技术介绍
石墨烯是一种由碳原子组成的呈蜂窝状晶格结构的二维碳纳米材料，因其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、能源、传感器、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。现有技术中，石墨烯的制备由于缺乏专用的撕脱设备，使得成品石墨烯材料中的少层和多层石墨烯含量不高，石墨烯的材料特性无法被充分利用。尽管有部分现有技术采用化学方法来对石墨烯材料进行改性制备，但是大多需要额外的材料进行制备，且制备条件较为严苛，导致制备成本过高，不利于大规模量产。需要说明的是，上述内容属于专利技术人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种石墨烯的制备装置及方法，改进石墨烯的制备设备，通过物理撕脱的方式对石墨混炼体材料进行磨削和撕脱，有效提高改性石墨烯的制备效率。本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置，包括依次设置的第一挤出装置、撕脱装置、第二挤出装置及切削装置；所述第一挤出装置的出料口与所述撕脱装置的进料口连接；所述撕脱装置的出料口与所述第二挤出装置的进料口连接；所述切削装置设置在所述第二挤出装置的出料口；所述撕脱装置包括第一磨盘以及能够与所述第一磨盘相对转动的第二磨盘，所述第一磨盘和所述第二磨盘相对的研磨表面设有能够相互啮合的磨削齿。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，设置在所述第一磨盘上的磨削齿和设置在所述第二磨盘上的磨削齿呈渐开线状啮合。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，设置在所述第一磨盘上的磨削齿和设置在所述第二磨盘上的磨削齿呈射线扩散状啮合。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，所述第一挤出装置包括第一螺杆挤出组件及驱动所述第一螺杆挤出组件的第一驱动电机，所述撕脱装置垂直于所述第一螺杆挤出组件设置。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，所述撕脱装置还包括紧固连接的第一壳体和第二壳体，所述第一磨盘形成于所述第一壳体内壁，所述第二磨盘设置在所述第一壳体与第二壳体形成的安装腔内，设有第二驱动电机驱动所述第二磨盘相对于所述第一磨盘转动。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，所述第二壳体内径大于所述第一壳体的内径，以使所述第二壳体与第一壳体接合处形成退料槽。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，所述第二磨盘周部在对应退料槽的位置设有多个出料叶片。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，所述第二挤出装置包括第二螺杆挤出组件及驱动所述第二螺杆挤出组件的第三驱动电机，所述切削装置的切削端部垂直于所述螺杆挤出组件设置。作为本专利技术公开的一种石墨烯的制备装置的优选技术方案，所述切削装置包括切削飞刀及驱动所述切削飞刀的第四驱动电机，所述第四驱动电机平行于所述第二螺杆挤出组件，所述切削飞刀垂直于所述第二螺杆挤出组件。本专利技术还公开一种石墨烯的制备方法，应用如上所述的一种石墨烯的制备装置，包括如下步骤：将经过预先捏合混炼的石墨混炼体材料导入第一挤出装置；在第一挤出装置的挤压作用下，石墨混炼体材料被高压导入撕脱装置；利用第一磨盘和所述第二磨盘的磨削作用，将石墨混炼体材料进行二次切削和撕脱，以提升石墨混炼体材料中少层和多层石墨烯含量，完成第一道制备工序；将磨削后的石墨混炼体材料导入第二挤出装置；在第二挤出装置的挤压作用下，石墨混炼体材料呈压缩状态被挤压至第二挤出装置的出料口；第二挤出装置的出料口设置模头装置，第二挤出装置的出料口设有若干出料孔；切削装置对在出料孔处挤出的石墨混炼体材料进行切削，完成第二道制备工序，得到改性石墨烯薄片。本专利技术的有益效果在于：本专利技术对现有的改性石墨烯制备设备进行改进，通过第一挤出装置和第二挤出装置对石墨混炼体材料分别进行两次高压压缩，并在第一挤出装置和第二挤出装置之后分别设置磨削、撕脱等物理加工装置对石墨混炼体材料进行改性加工，其中，利用第一磨盘和第二磨盘的磨削配合，尤其是设置在第一磨盘和第二磨盘配合面的磨削齿对石墨混炼体材料进行磨削、撕脱，能够有效提高石墨混炼体材料中少层石墨烯和多层石墨烯的含量，设置在第二挤出装置后的切削装置也能够对石墨烯混炼体材料起到高速切削撕脱的作用，进一步提高对石墨烯的改性效果，使最终成型的改性石墨烯薄片性能大幅提高。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1绘示了本专利技术实施例1中石墨烯的制备装置的前视图。图2绘示了本专利技术实施例1中石墨烯的制备装置的俯视图。图3绘示了本专利技术实施例1中石墨烯的制备装置的右视图。图4绘示了本专利技术实施例1中第二磨盘的结构示意图。图5绘示了本专利技术实施例1中模头装置出料孔的结构示意图。图6绘示了本专利技术实施例2中石墨烯的制备装置的前视图。图7绘示了本专利技术实施例3中石墨烯制备的方法流程图。其中：1-支架，2-第一驱动电机，3-进料斗，4-第一挤出装置，5-第一磨盘，6-第二壳体，7-第二磨盘，8-第二驱动电机，9-法兰，10-出料斗，11-第三驱动电机，12-螺栓，13-第二挤出装置，14-切削装置，15-第四驱动电机，16-切削飞刀，17-出料叶片，18-模头装置，19-出料孔。具体实施方式为了更清楚的阐释本专利技术的整体构思，下面再结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。需说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。另外，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。但注明直接连接则说明连接地两个主体之间并不通过过度结构构建连接关系，只通过连接结构相连形成一个整体。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯的制备装置，其特征在于，包括依次设置的第一挤出装置、撕脱装置、第二挤出装置及切削装置；/n所述第一挤出装置的出料口与所述撕脱装置的进料口连接；/n所述撕脱装置的出料口与所述第二挤出装置的进料口连接；/n所述切削装置设置在所述第二挤出装置的出料口；/n所述撕脱装置包括第一磨盘以及能够与所述第一磨盘相对转动的第二磨盘，所述第一磨盘和所述第二磨盘相对的研磨表面设有能够相互啮合的磨削齿。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯的制备装置，其特征在于，包括依次设置的第一挤出装置、撕脱装置、第二挤出装置及切削装置；
所述第一挤出装置的出料口与所述撕脱装置的进料口连接；
所述撕脱装置的出料口与所述第二挤出装置的进料口连接；
所述切削装置设置在所述第二挤出装置的出料口；
所述撕脱装置包括第一磨盘以及能够与所述第一磨盘相对转动的第二磨盘，所述第一磨盘和所述第二磨盘相对的研磨表面设有能够相互啮合的磨削齿。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备装置，其特征在于，设置在所述第一磨盘上的磨削齿和设置在所述第二磨盘上的磨削齿呈渐开线状啮合。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备装置，其特征在于，设置在所述第一磨盘上的磨削齿和设置在所述第二磨盘上的磨削齿呈射线扩散状啮合。


4.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备装置，其特征在于，所述第一挤出装置包括第一螺杆挤出组件及驱动所述第一螺杆挤出组件的第一驱动电机，所述撕脱装置垂直于所述第一螺杆挤出组件设置。


5.根据权利要求1所述的一种石墨烯的制备装置，其特征在于，所述撕脱装置还包括紧固连接的第一壳体和第二壳体，所述第一磨盘形成于所述第一壳体内壁，所述第二磨盘设置在所述第一壳体与第二壳体形成的安装腔内，设有第二驱动电机驱动所述第二磨盘相对于所述第一磨盘转动。


6.根据权利要求5所述的一种石墨烯的制备装置，其特征在于，所述第二壳体内径大于所述第一壳体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙洪明，孙希琳，许红升，李美红，
申请(专利权)人：山东省建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37