CN106423438A - 一种石墨烯浆料研磨装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于分散研磨领域，具体为一种石墨烯浆料研磨装置，包括研磨罐、研磨体以及密封盖；所述研磨体安装于研磨罐中，并能在动力机构的带动下在研磨罐中绕轴线旋转；所述研磨罐的底部设置有超声波发生装置；所述密封盖用于密封研磨罐，包括盖体、固定于盖体下表面的衬板、以及安装于盖体与衬板之间的微波发生装置；所述盖体上表面设有进液口以及用于研磨体连接外部动力机构的安装通孔；所述衬板的外径与研磨罐的内径相匹配。其能实现对石墨烯浆料的高效分散以及有效保证了石墨烯完整的片层状结构。

Description

一种石墨烯浆料研磨装置

技术领域

本发明属于分散研磨领域，具体为一种石墨烯浆料研磨装置。

背景技术

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍；同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。石墨烯由于其本身所具有的特性，在新能源、新材料、能源化工、电子信息、航空航天和国防军工等众多领域实现广泛应用。

由于石墨烯是片层状结构，为了使得石墨烯在具体应用过程中能够保存其较好的特性，在制备石墨烯的过程中需要保持好石墨烯的片状结构。而石墨烯的合成方法主要有两种：机械方法和化学方法。机械方法包括微机械分离法、取向附生法和加热SiC的方法；化学方法是化学还原法与化学解离法。其中应用最普遍的是微机械分离法，其直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，并且所得片状石墨烯可以在外界环境下稳定存在。典型制备方法是用另外一种材料膨化或者引入缺陷的热解石墨进行摩擦，体相石墨的表面会产生絮片状的晶体，在这些絮片状的晶体中含有单层的石墨烯。但缺点是此法是利用摩擦石墨表面获得的薄片来筛选出单层的石墨烯薄片，其尺寸不易控制，无法可靠地制造长度足供应用的石墨薄片样本。现有技术中应用最好的是机械研磨的方式进行，如中国专利CN一种湿法研磨机，包括电机、筒体、旋转轴和搅拌桨片，搅拌桨片固定在旋转轴上，旋转轴穿设在筒体中，筒体的两端分别设有前连接板和后连接板，筒体上开设有进料口和出料口，旋转轴的一端通过第一连接件与电机连接，旋转轴的另一端连接有第二连接件。旋转轴的两端分别穿设在前轴承和后轴承内，旋转轴的两端都有支撑，使旋转轴旋转时比较稳定，安全系数高。第一唇形密封圈、第二唇形密封圈和第一油浸石棉盘根对旋转轴的一端进行密封处理，第三唇形密封圈和第二油浸石棉盘根对旋转轴的另一端进行密封处理，延长湿法研磨机的使用寿命。又如中国专利CN201366369公开了一种纳米分散研磨机，在箱体上横向转动架设有主轴，在箱体侧壁设有固定座，在固定座内设有机械密封固定座，在机械密封固定座上设有上、下方机械密封，在固定座侧壁设有研磨腔法兰，在研磨腔法兰内设有隔绝环，在研磨腔法兰上通过研磨腔内套固定有腔体盖板，在研磨腔体内具有研磨微珠，在主轴一端部通过轴端盖板套固定有研磨分级轮，在研磨腔内套下端侧壁上固定有进料管道，在研磨腔内套上端侧壁上固定有研磨微珠加料管，在研磨微珠加料管的进口端扣盖有加料口盖体，在腔体盖板上设有排污口，在排污口上扣盖有排污口盖体，在进料管道上设有浮球阀，在主轴内开设有出料孔，在研磨分级轮中心处设有与出料孔连通的细料出口。但上述方法均只提到如何有效分散细化研磨物的方法，但具体应用到石墨烯浆料时则存在较大的问题，如何较好的保存石墨烯的片层结构。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种石墨烯浆料研磨装置，其能实现对石墨烯浆料的高效分散以及有效保证了石墨烯完整的片层状结构。

为实现上述技术目的，本发明采取的具体的技术方案为，一种石墨烯浆料研磨装置，包括研磨罐、研磨体以及密封盖；所述研磨体安装于研磨罐中，并能在动力机构的带动下在研磨罐中绕轴线旋转；所述研磨罐的底部设置有超声波发生装置；所述密封盖用于密封研磨罐，包括盖体、固定于盖体下表面的衬板、以及安装于盖体与衬板之间的微波发生装置；所述盖体上表面设有进液口以及用于研磨体连接外部动力机构的安装通孔；所述衬板的外径与研磨罐的内径相匹配。

作为本发明改进的技术方案，所述研磨体为锥形结构，锥形结构的表面设有若干个沿母线方向布置的一号刀片，每个一号刀片与锥形结构表面之间的夹角从上到下依次减小，并且在锥形结构的上端时一号刀片与锥形结构的表面垂直，在锥形结构的下端时一号刀片与锥形结构表面的切线方向平行。

作为本发明改进的技术方案，所述研磨罐体的内壁在沿罐体的轴向方向设有若干个二号刀片。

作为本发明改进的技术方案，所述二号刀片从研磨罐内壁到刀刃的宽度小于0.1mm。

作为本发明改进的技术方案，所述二号刀片以垂直于研磨罐内壁的方向设置。

作为本发明改进的技术方案，所述研磨罐在底端开设有出料口。

作为本发明改进的技术方案，所述密封盖还包括密封件，所述密封件位于衬板与盖体的交接位置的周边。

本发明的有益效果

一、本发明通过盖体的设计，使得分散研磨装置可以直接用于对石墨烯固体的研磨，也可用于石墨烯浆料制备过程中石墨烯与浆料的均匀混合，其不局限于现有技术中的石墨烯浆料制备过程中的分散研磨装置单一的搅拌分散作用；

二、通过超声波发生装置与微波发生装置的配合，能够实现通过分子间的热运动以及声空化效应实现削弱石墨烯间的作用力，有效实现石墨烯在浆料中的均匀化分散；

三、通过在研磨体的表面设置一号刀片，并且一号刀片沿研磨体的周向旋转分布，使得研磨体在旋转的过程中一号刀片可360°对石墨烯浆料进行切削，并对切削后沉于研磨罐下端的石墨烯浆料利于一号刀片的刀刃平行于研磨体表面的特点进行同时的切削与研磨。

综上所述，本发明的技术方案，能够实现对石墨烯浆料的高效分散以及有效保证了石墨烯完整的片层状结构。

附图说明

图1 本发明的一种石墨烯浆料研磨装置中研磨体的结构示意图；

图2 本发明的一种石墨烯浆料研磨装置中研磨罐的结构示意图；

图3 本发明的一种石墨烯浆料研磨装置中密封盖的主视图；

图4 本发明的一种石墨烯浆料研磨装置中密封盖的俯视图；

图中：1、研磨体；2、一号刀片；3、研磨罐；4、二号刀片；5、密封盖；6、进液口；7、安装通孔；8、衬板；9、微波发生装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本发明的装置机构的特定限定。

一种石墨烯浆料研磨装置，包括研磨罐3、研磨体1以及密封盖5；所述研磨体1安装于研磨罐3中，并能在动力机构的带动下在研磨罐3中绕轴线旋转；所述研磨罐3的底部设置有超声波发生装置；所述密封盖5用于密封研磨罐3，包括盖体、固定于盖体下表面的衬板8、以及安装于盖体与衬板8之间的微波发生装置9；所述盖体上表面设有进液口6以及用于研磨体1连接外部动力机构的安装通孔7；所述衬板8的外径与研磨罐3的内径相匹配。在使用过程中，可以直接用于研磨石墨烯固体，然后在研磨石墨烯固体时通过加液孔加入浆料，然后石墨烯固体与浆料在研磨罐3中研磨分散均匀，因此，本申请的装置可以有两种及以上的用途，一是：固体的研磨与分散；二是：浆料的研磨分散；三是；溶液的均匀混合。

为了方便对大颗粒石墨烯固体进行细小化处理，所述研磨体1为锥形结构，锥形结构的表面沿长度（母线）方向均匀布置有若干个一号刀片2；每个一号刀片2沿锥形结构的周向旋转布置，一号刀片2与锥形结构表面角度从上到下依次减小，并且在锥形结构的上端时一号刀片2与锥形结构的表面垂直，在锥形结构的上端时一号刀片2的刀刃部分与锥形结构的表面平行。

为了加速石墨烯固体颗粒的细小化处理的过程，所述研磨罐3体的内壁在沿罐体的轴向方向设有若干个二号刀片4；所述二号刀片4的宽度小于0.1mm；所述二号刀片4以垂直于研磨罐3内壁的方向设置。

为了方便出料，所述研磨罐3在底端开设有出料口。

进一步的有，研磨体1与研磨罐3均能导电，研磨体1与研磨罐3分别连接于电源装置的正极与负极，在研磨过程中开启电源装置，利用石墨烯与浆料的电湿润作用改善浆料对石墨烯的粘附效果，然后在研磨体1与研磨罐3进行高速的相对旋转时石墨烯浆料产生的湍动，在湍动效应、声空效应、热运动以及刀片的共同作用下，实现对石墨烯浆料的高效分散，并保证分散的石墨系浆料中石墨烯的完整的片层形状。

以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种石墨烯浆料研磨装置，包括研磨罐、研磨体以及密封盖；所述研磨体安装于研磨罐中，并能在动力机构的带动下在研磨罐中绕轴线旋转；所述研磨罐的底部设置有超声波发生装置；其特征在于，所述密封盖用于密封研磨罐，包括盖体、固定于盖体下表面的衬板、以及安装于盖体与衬板之间的微波发生装置；所述盖体上表面设有进液口以及用于研磨体连接外部动力机构的安装通孔；所述衬板的外径与研磨罐的内径相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯浆料研磨装置，其特征在于，所述研磨体为锥形结构，锥形结构的表面设有若干个沿母线方向布置的一号刀片，每个一号刀片与锥形结构表面之间的夹角从上到下依次减小，并且在锥形结构的上端时一号刀片与锥形结构的表面垂直，在锥形结构的下端时一号刀片与锥形结构表面的切线方向平行。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯浆料研磨装置，其特征在于，所述研磨罐体的内壁在沿罐体的轴向方向设有若干个二号刀片。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯浆料研磨装置，其特征在于，所述二号刀片从研磨罐内壁到刀刃的宽度小于0.1mm。

5.根据权利要求3所述的一种石墨烯浆料研磨装置，其特征在于，所述二号刀片以垂直于研磨罐内壁的方向设置。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯浆料研磨装置，其特征在于，所述研磨罐在底端开设有出料口。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯浆料研磨装置，其特征在于，所述密封盖还包括密封件，所述密封件位于衬板与盖体的交接位置的周边。