CN107311162B

CN107311162B - 一种连续生产石墨烯装置

Info

Publication number: CN107311162B
Application number: CN201710522934.5A
Authority: CN
Inventors: 杜文达
Original assignee: Shanghai Diba Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Diba Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-10-22
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: CN107311162A

Abstract

本发明公开了一种连续生产石墨烯装置，包括机架，所述机架内部由下至上一次安装有电机、分离箱、加料箱和冷凝器箱，所述分离箱顶部设有绝缘盖，所述分离箱内部设有离心盘，所述离心盘安装有动磨头，所述动磨头顶部设有定磨头，所述定磨头固定安装在绝缘盖上，且连接处设有二号密封圈，所述定磨头下端呈锥孔形状，所述动磨头上端呈锥轴形状，且锥轴的锥度和锥孔的锥度相等，所述动磨头上端的锥轴还设有动磨头匀液槽，所述定磨头顶部设有压盖，所述定磨头内部开设有注液管孔，所述注液管孔顶部连接注入管，所述注入管贯穿压盖。本发明装置整体结构简单、操作方便，且能耗少、产量高、重量轻、无环境污染，能够实现石墨烯分离、提纯的连续生产。

Description

一种连续生产石墨烯装置

技术领域

本发明涉及新型材料技术领域，特别涉及一种连续生产石墨烯装置。

背景技术

石墨烯的生产，传统工艺有机械剥离法、膨胀石墨插层法；机械剥离法工作量大、效率低，生产石墨烯成本高，石墨烯无法大量应用。膨胀石墨插层法生产石墨烯，生产工艺繁索，在膨胀石墨生产过程中，使用强腐蚀性物质做插层剂，大批量生产，对当地环境污染较大，无法推广应用。为此，我们提出一种连续生产石墨烯装置。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种连续生产石墨烯装置，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种连续生产石墨烯装置，包括机架，所述机架内部由下至上依次安装有电机、分离箱、加料箱和冷凝器箱，所述分离箱顶部设有绝缘盖，所述分离箱内部设有离心盘，所述离心盘安装有动磨头，所述动磨头顶部设有定磨头，所述定磨头固定安装在绝缘盖上，且连接处设有二号密封圈，所述定磨头下端呈锥孔形状，所述动磨头上端呈锥轴形状，且锥轴的锥度和锥孔的锥度相等，所述动磨头上端的锥轴还设有动磨头匀液槽，所述定磨头顶部设有压盖，所述定磨头内部开设有注液管孔，所述注液管孔顶部连接注入管，所述注入管贯穿压盖，所述压盖通过两组丝杆固定在绝缘盖上，所述注入管位于压盖底部的部分套置有弹簧，所述注入管内侧连接回流管，所述回流管的一端连接一侧的底部，所述注入管远离注液管孔的一端连接吸入管，所述吸入管一端连接分离箱底部的一侧，所述绝缘盖设有进料管孔，所述进料管孔和加料箱通过管道相连，所述冷凝器箱内部设有冷凝管，所述冷凝管一端贯穿绝缘盖且延伸至分离箱内部，所述冷凝管另一端连接冷凝器出口，所述离心盘底部与电机输出轴连接，且连接处设有一号密封圈，所述电机输出轴外侧设有滑环，所述定磨头连接有一号电极线，所述动磨头连接有导电线，所述导电线一端连接二号电极线，所述机架内部且与滑环对应位置安装有碳刷。

进一步地，所述管道安装有一号阀门，所述注入管安装有三号阀门，所述吸入管安装有循环泵，所述回流管安装有二号阀门。

进一步地，所述分离箱底部的一侧安装有引流管，所述分离箱一侧设有封盖，所述分离箱和封盖通过螺丝固定连接，且连接处设有防漏垫片。

进一步地，所述加料箱内部设有混合液，所述加料箱顶部设有加料口，所述冷凝器箱内部装有散热液，所述冷凝管位于冷凝器箱内部的部分安装有散热片。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明装置整体结构简单、操作方便，且能耗少、产量高、重量轻、无环境污染，能够实现石墨烯分离、提纯的连续生产。

附图说明

图1为本发明一种连续生产石墨烯装置的整体结构示意图。

图2为本发明一种连续生产石墨烯装置的内部结构示意图。

图中：1、机架；2、加料口；3、加料箱；4、混合液；5、管道；6、一号阀门；7、一号电极线；8、定磨头；9、绝缘盖；10、进料管孔；11、注液管孔；12、分离箱；13、动磨头；14、离心盘；15、引流管；16、一号密封圈；17、导电线；18、滑环；19、电机；20、碳刷；21、二号电极线；22、二号阀门；23、动磨头匀液槽；24、封盖；25、冷凝管；26、循环泵；27、二号密封圈；28、丝杆；29、弹簧；30、压盖；31、注入管；32、冷凝器出口；33、散热片；34、散热液；35、冷凝器箱；36、三号阀门；37、吸入管；38、回流管。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-2所示，一种连续生产石墨烯装置，包括机架1，所述机架1内部由下至上依次安装有电机19、分离箱12、加料箱3和冷凝器箱35，所述分离箱12顶部设有绝缘盖9，所述分离箱12内部设有离心盘14，所述离心盘14安装有动磨头13，所述动磨头13顶部设有定磨头8，所述定磨头8固定安装在绝缘盖9上，且连接处设有二号密封圈27，所述定磨头8下端呈锥孔形状，所述动磨头13上端呈锥轴形状，且锥轴的锥度和锥孔的锥度相等，所述动磨头13上端的锥轴还设有动磨头匀液槽23，所述定磨头8顶部设有压盖30，所述定磨头8内部开设有注液管孔11，所述注液管孔11顶部连接注入管31，所述注入管31贯穿压盖30，所述压盖30通过两组丝杆28固定在绝缘盖9上，所述注入管31位于压盖30底部的部分套置有弹簧29，所述注入管31内侧连接回流管38，所述回流管38的一端连接12一侧的底部，所述注入管31远离注液管孔11的一端连接吸入管37，所述吸入管37一端连接分离箱12底部的一侧，所述绝缘盖9设有进料管孔10，所述进料管孔10和加料箱3通过管道5相连，所述冷凝器箱35内部设有冷凝管25，所述冷凝管25一端贯穿绝缘盖9且延伸至分离箱12内部，所述冷凝管25另一端连接冷凝器出口32，所述离心盘14底部与电机19输出轴连接，且连接处设有一号密封圈16，所述电机19输出轴外侧设有滑环18，所述定磨头8连接有一号电极线7，所述动磨头13连接有导电线17，所述导电线17一端连接二号电极线21，所述机架1内部且与滑环18对应位置安装有碳刷20，通过将一号电极线7和二号电极线21接通电源，使定磨头8和动磨头13形成电场。

本发明一种连续生产石墨烯装置，工作时，将一号电极线7、二号电极线21和电机19接通电源，使其能够正常工作，将混合液4通过加料口2加入加料箱3内，旋动一号阀门6将混合液4通过管道5加入分离箱12，调整一号阀门6使混合液4进入分离箱12流量和石墨烯流出分离箱12流量均等，启动循环泵26把分离箱12内的混合液4分二路，一路注入石墨定磨头8，从石墨定磨头8和石墨动磨头13之间的夹缝中喷出，另一路进入回流管38冲洗搅拌分离箱12内的混合液4，启动石墨动磨头13的电机19，使石墨动磨头13在石墨定磨头8锥度孔内高速旋转，利用紧密接触的一组石墨动磨头13、定磨头8，在定磨头8上钻有注液管孔11，从注液管孔11加压注入石墨溶液，动磨头13在加动力带动下高速旋转，通过在石墨动磨头13、定磨头8上分别施加电场，利用电场中的电弧对石墨溶液中的石墨颗粒连续击破，被破碎的石墨颗粒通过动磨头13安装的离心盘14高速旋转产生的离心力分离，颗粒直径较大的石墨粉溶液经循环泵26注入定磨头8的注液管孔11进入两个磨头的夹缝内继续击破，电弧击破石墨颗粒直径较小的气态物经冷凝管25流入容器，经冷凝管25液化后流入容器内的液体就是单层石墨烯混合溶液，在石墨溶液连续的循环过程中，被动磨头13离心分离出的粘稠状石墨烯混合物会粘在分离箱12内壁，粘在分离箱12内壁的粘稠状就是石墨和石墨烯的混合物，石墨和多层石墨烯混合物经高压回流混合液冲洗，未被击破的石墨溶液中的石墨颗粒和多层石墨烯残片经循环泵26再次进入定磨头8继续击破，在击破石墨颗粒和多层石墨烯残片过程中，多层石墨烯残片因电阻较小，在动磨头13、定磨头8的电场夹缝中，受到的电场力最大，击破速度大于石墨颗粒击破速度，直至石墨溶液中的石墨颗粒均被转化成多层--单层石墨烯溶液，同时在密封容器内壁形成多层石墨烯膏状物，完成石墨直接生产石墨烯的流程。

其中，所述管道5安装有一号阀门6，所述注入管31安装有三号阀门36，所述吸入管37安装有循环泵26，所述回流管38安装有二号阀门22，调整一号阀门6，使一号阀门6流量和冷凝器出口32保持均等，调整二号阀门22、三号阀门36的流量，使石墨定磨头8和石墨动磨头13之间的溶液压力和弹簧29压力保持均等。

其中，所述分离箱12底部的一侧安装有引流管15，所述分离箱12一侧设有封盖24，所述分离箱12和封盖24通过螺丝固定连接，且连接处设有防漏垫片。

其中，所述加料箱3内部设有混合液4，所述加料箱3顶部设有加料口2，所述冷凝器箱35内部装有散热液34，所述冷凝管25位于冷凝器箱35内部的部分安装有散热片33。

在本发明中，石墨定磨头8和石墨动磨头13磨擦接触面做成平面形、住意锥度角形，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，石墨定磨头8和石墨动磨头13安装位置调换，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，石墨定磨头8和石墨动磨头13在机器框架内安装方向任意选择，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，混合液4中的石墨粉，可选用任何碳元素结构构成的石墨，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，混合液4中的溶液，可选用水性、油性、有机物、无机物，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，混合液4的浓度大、小，循环泵26产生的压力高、低，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，石墨定磨头8和石墨动磨头13之间的电场，可选用交流电、直流电、变频电、静电，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，石墨定磨头8和石墨动磨头13之间选用电场的强度、石墨动磨头13的转速快慢，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，所用的动磨头13、定磨头8可选用石墨材料、金属材料，并不影响本发明技术的应用。

在本发明中，所用的动磨头13、定磨头8可单组工作，也可以多组同心、并列联合工作，并不影响本发明技术的应用。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种连续生产石墨烯装置，包括机架（1），其特征在于：所述机架（1）内部由下至上依次安装有电机（19）、分离箱（12）、加料箱（3）和冷凝器箱（35），所述分离箱（12）顶部设有绝缘盖（9），所述分离箱（12）内部设有离心盘（14），所述离心盘（14）安装有动磨头（13），所述动磨头（13）顶部设有定磨头（8），所述定磨头（8）固定安装在绝缘盖（9）上，且连接处设有二号密封圈（27），所述定磨头（8）下端呈锥孔形状，所述动磨头（13）上端呈锥轴形状，且锥轴的锥度和锥孔的锥度相等，所述动磨头（13）上端的锥轴还设有动磨头匀液槽（23），所述定磨头（8）顶部设有压盖（30），所述定磨头（8）内部开设有注液管孔（11），所述注液管孔（11）顶部连接注入管（31），所述注入管（31）贯穿压盖（30），所述压盖（30）通过两组丝杆（28）固定在绝缘盖（9）上，所述注入管（31）位于压盖（30）底部的部分套置有弹簧（29），所述注入管（31）内侧连接回流管（38），所述回流管（38）的一端连接分离箱（12）一侧的底部，所述注入管（31）远离注液管孔（11）的一端连接吸入管（37），所述吸入管（37）一端连接分离箱（12）底部的一侧，所述绝缘盖（9）设有进料管孔（10），所述进料管孔（10）和加料箱（3）通过管道（5）相连，所述冷凝器箱（35）内部设有冷凝管（25），所述冷凝管（25）一端贯穿绝缘盖（9）且延伸至分离箱（12）内部，所述冷凝管（25）另一端连接冷凝器出口（32），所述离心盘（14）底部与电机（19）输出轴连接，且连接处设有一号密封圈（16），所述电机（19）输出轴外侧设有滑环（18），所述定磨头（8）连接有一号电极线（7），所述动磨头（13）连接有导电线（17），所述导电线（17）一端连接二号电极线（21），所述机架（1）内部且与滑环（18）对应位置安装有碳刷（20）。

2.根据权利要求1所述的一种连续生产石墨烯装置，其特征在于：所述管道（5）安装有一号阀门（6），所述注入管（31）安装有三号阀门（36），所述吸入管（37）安装有循环泵（26），所述回流管（38）安装有二号阀门（22）。

3.根据权利要求1所述的一种连续生产石墨烯装置，其特征在于：所述分离箱（12）底部的一侧安装有引流管（15），所述分离箱（12）一侧设有封盖（24），所述分离箱（12）和封盖（24）通过螺丝固定连接，且连接处设有防漏垫片。

4.根据权利要求1所述的一种连续生产石墨烯装置，其特征在于：所述加料箱（3）内部设有混合液（4），所述加料箱（3）顶部设有加料口（2），所述冷凝器箱（35）内部装有散热液（34），所述冷凝管（25）位于冷凝器箱（35）内部的部分安装有散热片（33）。