一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机的利记博彩app
【专利摘要】本发实用新型提供一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是：包括筒体、筒体内旋转的螺杆、驱动装置，所述筒体设置与筒体一体的固定磨盘；所述筒体内旋转的螺杆为“一”字型排布的三根螺杆，其中中间一根螺杆贯穿整个磨盘式挤出机，并设置与固定磨盘配套的动磨盘，两侧的两根螺杆设置在前端，作为物料输送段、预剪切段；所述的驱动装置为电机、传动装置；所述固定磨盘和动磨盘均匀分布供物料通过的微小孔道。利用磨盘式挤出机的连续剪切剥离，通过三根螺杆的塑化剪切、磨盘的研磨、微小孔道的均匀分散，不但能够连续稳定的剥离制备石墨烯，而且大幅缩短了剥离时间，是实现石墨烯量产化的关键设备。
【专利说明】
一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机
技术领域
[0001]本实用新型涉及石墨烯领域，具体涉及一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，从而克服目前球磨机长时间挤压碰撞对石墨烯晶格的损伤，实现连续高剪切剥离石墨稀。
【背景技术】
[0002]2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家使用微机械剥离的方法发现了石墨烯，并于2010年获得了诺贝尔物理学奖。石墨烯是目前最薄也是最坚硬的纳米材料，同时具备透光性好、导热系数高、电子迀移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料不具备的性能，这种特殊的性能使石墨稀在触摸屏、传感器、超级电容、锂电池、快速充电、太阳能电池、储氢、电子元器件散热、材料增强、防腐涂料、生物医学、污水处理、海水淡化等诸多领域具有极大的应用价值。
[0003]现有技术主要采用氧化还原制备石墨烯，通过氧化还原法弱化石墨层间的结合力，从而剥离得到石墨烯，然而由于耗时长、能耗高、成本高昂、污染环境，难以大规模产业化生产，而且氧化还原法得到的石墨烯晶体结构受到严重损伤，对性能造成影响。
[0004]而直接机械法则可以实现规模化低成本制备石墨烯，从而使石墨烯的成本大幅降低。如通过球磨、气流磨、微细粉碎机等的机械冲击实现石墨烯的剥离。在实践中，通过机械方式反复地研磨尽管获得了石墨烯，但是由于受到研磨压应力的作用，研磨撞击对石墨晶格造成一定的破坏，由于研磨对石墨施加压力，对剥离的石墨产生巨大的冲击力，这种冲击力会使石墨烯层产生结构缺陷，极易造成石墨烯层结构晶格缺陷，降低剥离后石墨烯的尺寸，使得制得的石墨烯产品晶体尺寸小。另外，目前研磨生产石墨烯属于间歇式，在对石墨进行剥离的同时，对已剥离的石墨烯无法及时筛选出，因而难以进行连续稳定的量产。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种磨盘式挤出机，这种磨盘式挤出机可以代替传统的球磨机、气流粉碎机进行剪切剥离，同时，这种磨盘式挤出机用于剪切剥离制备石墨烯，实现了在高剪切应力作用下石墨烯连续稳定的剥离，大幅缩短了剥离时间，是实现石墨烯量产化的关键设备。
[0006]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现:
[0007]—种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，包括筒体、筒体内旋转的螺杆、驱动装置，所述筒体设置与筒体一体的固定磨盘;所述筒体内旋转的螺杆为“一”字型排布的三根螺杆，其中中间一根螺杆贯穿整个磨盘式挤出机，并设置与固定磨盘配套的动磨盘，两侧的两根螺杆设置在前端，作为物料输送段、预剪切段;所述的驱动装置为电机、传动装置。特别是，本实用新型中，所述固定磨盘和动磨盘均匀分布供物料通过的微小孔道。
[0008]本实用新型中，所述固定磨盘和动磨盘的微小孔道直径为0.5-2mm，微小孔道均匀通过物料。
[0009]本实用新型中，所述“一”字型排布的三根螺杆为同向旋转的螺杆。
[0010]本实用新型中，所述固定磨盘和动磨盘在接触面设置网纹，网纹的设置为大小均匀的网格形，定磨盘与动磨盘的间隙可调，从而实现石墨烯微片连续稳定的剪切剥离。
[0011]进一步，本实用新型中，所述固定磨盘和动磨盘设置的网纹深度为l_3mm，网格宽度为0.5-lmm。
[0012]本实用新型中，所述输送段中输送元件为36/36输送元件。
[0013]本实用新型中，所述预剪切段的剪切元件为交错角为45°、60°、90°-45°的元件组合而成。
[0014]本实用新型中，所述中间一根螺杆与两侧的螺杆组成的前端为物料输送段、预剪切段，中端为磨盘剪切段，后端为48/48输送元件组成的后端输送段。
[0015]本实用新型中，所述筒体设置辅料加料口和脱挥口。
[0016]本实用新型中，所述磨盘式挤出机可以根据需要设置加热。
[0017]本实用新型中，所述磨盘式挤出机的转速可在10-600rpm间调节。
[0018]本实用新型中，所述磨盘式挤出机用于剥离鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨或者氧化石墨得到石墨烯。
[0019]与现有技术相比，本实用新型提出的一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，通过螺杆两两之间同向旋转时产生切面剪切，进行预剪切，进一步连续通过有中间螺杆带动的磨盘进行强力剪切，具有超强的粉碎、剪切、分散性，特别是在固定磨盘和动磨盘均匀分布供物料通过的微小孔道，使石墨烯的加工适应性更宽，可以选择干粉态、湿润态、浆体态、热熔态的石墨及辅料直接剥离得到石墨烯。实现了在高剪切应力作用下连续稳定的剥离制备石墨烯。
[0020]所属领域内的普通技术人员应该能够理解的是，本实用新型的特点或目的之一在于:利用磨盘式挤出机的连续剪切剥离，通过三根螺杆的塑化剪切、磨盘的研磨、微小孔道的均匀分散，不但能够连续稳定的剥离制备石墨烯，而且大幅缩短了剥离时间，是实现石墨烯量产化的关键设备。
【附图说明】
[0021 ]图1为本实用新型一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机的结构示意图。
[0022]其中:1-驱动装置;2-加料装置;3-侧螺杆;4-中间螺杆;5-辅料进料口； 6_动磨盘；7-固定磨盘;8-脱挥口 ； 9-筒体；10-出料口； 11-输送段；12-预剪切段；13-磨盘剪切段；14-后端输送段。
[0023]图2为本实用新型一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机的动磨盘与固定磨盘的侧视示意图。
[0024]其中:4-中间螺杆；6-动磨盘;7-固定磨盘;15-微小孔道。
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图，对实用新型作进一步的详细说明。实施本实用新型，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识。
[0026]实施例1
[0027]如图1所示，本实用新型提出了一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，包括筒体(9)、筒体内旋转的螺杆(3、4)、驱动装置(1)，其中，筒体(9)设置与筒体一体的固定磨盘(7);筒体内旋转的螺杆(3、4)为“一”字型排布的三根螺杆，为同向旋转的螺杆，其中中间一根螺杆(4)贯穿整个磨盘式挤出机，并设置与固定磨盘(7)配套的动磨盘(6)，两侧的两根螺杆(3)设置在前端，作为物料输送段(11)和预剪切段(12);特别是，如图2所示，本实用新型中，固定磨盘(7)和动磨盘(6)的磨面均匀分布供物料通过的微小孔道(15)。
[0028]本实用新型中，固定磨盘(7)和动磨盘(6)的微小孔道(15)直径为0.5-2_，微小孔道均匀通过物料。
[0029]本实用新型中，固定磨盘(7)和动磨盘(6)在接触面设置网纹(没有标出)，网纹的设置为大小均匀的网格形，固定磨盘(7)与动磨盘(6)的之间的间隙可调，从而实现石墨烯微片连续稳定的剪切剥离。优选的，固定磨盘(7)与动磨盘(6)设置的网纹深度为l-3mm，网格宽度为0.5-lmm。
[0030]本实用新型中，输送段(11)中输送元件为36/36输送元件。预剪切段(12)的剪切元件为交错角为45°、60。、90。-45。的元件组合而成，如:60。/90。/-45。/45。或-45° /60。/90。/45。或90。/-45。/60。/45。或45。/60。/90。/-45。。
[0031]本实用新型中，中间一根螺杆(4)与两侧的螺杆(3)组成的前端为物料输送段
(11)、预剪切段(12)，中端为磨盘剪切段(13)，后端为48/48输送元件组成的后端输送段(14)。
[0032]本实用新型中，筒体设置辅料加料口(5)和脱挥口(8)，在辅料加料口(5)可以根据需要加入辅料以促进石墨烯的剥离，如可以方便的加入分散剂、研磨介质、氧化剂等;脱挥口(8)可以将剪切过程中产生的各类挥发分及时脱出或者回收。
[0033]本实用新型中，磨盘式挤出机可以根据需要设置加热装置(未标出)，加热装置可以设置在筒体外围。
[0034]本实用新型中，磨盘式挤出机的转速优选在在10-600rpm间调节。进一步优选80-120rpmo
[0035]实施例2
[0036]选择干粉态、湿润态、浆体态、热熔态的石墨及辅料利用磨盘式挤出机直接剥离得到石墨烯。优选的方式为:将湿润态的石墨粉原料经加料装置(2)送入磨盘式挤出机，物料经物料输送段(I I)和预剪切段(12)在筒体(9)加热和筒体内旋转的螺杆(3、4)在10-600rpm旋转条件下预剪切，进入中端磨盘剪切段(13)，通过定磨盘(7)和动磨盘(6)的剪切研磨，选用固定磨盘(7)和动磨盘(6)的微小孔道(15)直径为0.5mm，固定磨盘(7)和动磨盘(6 )在接触面设置深度为1-3mm，网格宽度为0.5_lmm的均匀网纹。物料经微小孔道(15 )均匀通过，同时将剪切降解产生的挥发份经脱挥口(8)采用真空排除并回收，最后经出料口(10)收集得到石墨稀。
[0037]应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:包括筒体、筒体内旋转的螺杆、驱动装置，所述筒体设置与筒体一体的固定磨盘;所述筒体内旋转的螺杆为“一”字型排布的三根螺杆，其中中间一根螺杆贯穿整个磨盘式挤出机，并设置与固定磨盘配套的动磨盘，两侧的两根螺杆设置在前端，作为物料输送段、预剪切段;所述的驱动装置为电机、传动装置;所述固定磨盘和动磨盘均匀分布供物料通过的微小孔道。2.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述固定磨盘和动磨盘的微小孔道直径为0.5-2mm。3.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述“一”字型排布的三根螺杆为同向旋转的螺杆。4.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述固定磨盘和动磨盘在接触面设置网纹，网纹的设置为大小均匀的网格形，定磨盘与动磨盘的间隙可调，网纹深度为I _3mm，网格宽度为0.5_lmm。5.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述输送段中输送元件为36/36输送元件。6.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述预剪切段的剪切元件为交错角为45°、60°、90°-45°的元件组合而成。7.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述中间一根螺杆与两侧的螺杆组成的前端为物料输送段、预剪切段，中端为磨盘剪切段，后端为48/48输送元件组成的后端输送段。8.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述筒体设置辅料加料口、脱挥口和加热装置。9.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述磨盘式挤出机的转速可在10_600rpm间调节。10.根据权利要求1所述一种用于剪切剥离制备石墨烯的磨盘式挤出机，其特征是:所述磨盘式挤出机用于剥离鳞片石墨、膨胀石墨、高取向石墨、热裂解石墨或者氧化石墨得到石墨烯。
【文档编号】C01B31/04GK205500792SQ201620285077
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】陈庆, 曾军堂, 叶任海
【申请人】成都新柯力化工科技有限公司