一种石墨烯颗粒生产设备及其制备方法与流程

本发明属于石墨烯生产设备技术领域，具体涉及一种石墨烯颗粒生产设备及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

目前对石墨烯颗粒的生产过程中，需要量石墨烯粉末进行混合、搅拌、静置、分离、干燥等一系列步骤，且在石墨烯生成的过程中，需要进行多次的搅拌处理，而现有的搅拌装置结构简单，只进行简单的旋转搅拌，将混合容易过多或过少时，容易造成搅拌的不彻底，从而影响了搅拌的质量，进而降低了石墨烯颗粒生成的质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种石墨烯颗粒生产设备及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯颗粒生产设备，包括支架和安装在支架上的机体，所述机体的顶端密封有顶盖，机体对称两侧面的上端分别连通有进料管和进液管，机体的内部设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴、搅拌竖杆、搅拌横杆和搅拌底杆，所述搅拌轴的顶端穿过顶盖与搅拌电机的输出轴固定焊接，且搅拌轴在顶盖上的两侧对称设置有升降气缸，两组所述升降气缸的上方设置有升降板，且升降端顶部分别焊接在所述升降板底端面的两侧，所述搅拌电机设置在升降板上；

所述进料管上方的支架上安装有空气增压泵，且所述空气增压泵与机体内部水平相通，所述进液管与支架之间的机体上还安装有温度显示器，进液管与支架之间的机体内壁上安装有温度传感器，所述温度显示器与温度传感器水平背向设置，且通过导线电性连接，温度显示器下方的机体侧面上还设置连通有出液管。

优选的，所述进料管与进液管均为l型管道，进料管的顶端设置有漏斗状的进料漏斗，进液管的顶端设置有漏斗状的进液漏斗，且所述进料漏斗下方的进料管上安装有进料阀门，所述进液漏斗下方的进液管上安装有进液阀门。

优选的，所述机体包括外壳、内胆和设置在外壳与内胆之间的隔热填充层，机体设置为顶端平行的釜状结构，且机体的底端隔热填充层与内胆之间设置有两组弧型的电加热板，隔热填充层填充材料为玻璃纤维，且内胆设置有铝合金材料。

优选的，所述机体的底端还设置有三组出料管，所述出料管的底端管口内设置有内螺纹，出料管上设置有出料盖，且所述出料盖一侧面的中间连接有顶柱，所述顶柱靠近出料盖的上半部分设置有外螺纹，且顶柱与出料管之间通过螺纹密封连接，顶柱的高度与出料管的长度相同，出料盖的侧面上刻设有防滑纹。

优选的，所述出液管在机体的一侧上下均匀间隔设置有三组，三组出液管上均安装有出液阀门，所述搅拌电机对称的两侧通过斜撑杆与升降板固定连接，所述斜撑杆的两端分别与搅拌电机和升降板焊接固定，且搅拌电机上还套设有用于隔音的隔音盒。

优选的，所述搅拌轴下端均匀间隔连接有四组搅拌横杆和两组搅拌底杆，两组所述搅拌底杆呈弧形结构对称设置在搅拌轴的最下方，四组搅拌横杆对称设置在搅拌底杆上方，且搅拌底杆与搅拌横杆的端部分别连接两组处于最外侧的搅拌竖杆，所述搅拌竖杆共设置有四组，中间两组搅拌竖杆分别竖直连接两组搅拌横杆。

优选的，所述搅拌轴在顶盖的上下两端均套接有轴承座，两组轴承座均为顶盖焊接固定，且一组轴承座内的搅拌轴上下两端还套接有密封圈。

一种石墨烯颗粒生产设备的制备方法，包括以下步骤：

s1、通过进料管与进液管分别将石墨烯粉末和离子在机体内混合，并通过搅拌电机转动，带动搅拌轴、搅拌底杆、搅拌竖杆和搅拌横杆的转动，对混合溶液进行搅拌；

s2、将石墨烯溶液静置4小时，通过三组出液管将上层溶液去除，并对电加热板进行通电，通过温度传感器将机体内温度传递到温度显示器上，控制温度在150℃，干燥8小时；

s3、通过进液管将乙醇与干燥后的石墨烯容易混合，并将进液阀门、进料阀门和出液阀门关闭，通过空气增压泵向机体内进行增压；

s4、打开搅拌电机，并调节气缸的升降移动，使搅拌电机连接的搅拌轴、搅拌底杆、搅拌竖杆和搅拌横杆在机体内上下高速搅拌，将对石墨烯直接造粒，得到不规则的石墨烯初生级颗粒，完成对石墨烯颗粒的初步加工；

s5、之后通过旋转出料盖，将出料盖与顶柱从出料管内取出，将初步得到的石墨烯颗粒取出，重新与乙醇混合后喷雾干燥器内进行高压喷涂，得到石墨烯颗粒。

本发明的技术效果和优点：该石墨烯颗粒生产设备，将石墨烯粉末与离子水和乙醇在机体内进行搅拌、静置、加热、继续搅拌和粉碎，方便了石墨烯颗粒的初步生成，无需溶液的转移，节省制备成本，且整体由进液阀门，进料阀门和出液阀门的设置，密封效果好，配合空气增压泵的使用，能够在机体进行增压搅拌处理，提高了搅拌的效率，使生产石墨烯初步颗粒的效果更快，同时由气缸的升降，能够调节搅拌电机、搅拌轴、搅拌底杆、搅拌横杆和搅拌竖杆的上下循环搅拌，提高了机体内的搅拌效率，使能够最大程度上将混合溶液搅拌更彻底，从而得到成品的质量更高。

附图说明

图1为本发明的剖视图；

图2为本发明的顶盖结构示意图；

图3为本发明的出料盖结构示意图；

图4为本发明的图1中a处结构的放大示意图。

图中：1支架、2机体、3电加热板、4空气增压泵、5隔热填充层、6进料管、7进料阀门、8进料漏斗、9进液管、10进液阀门、11进液漏斗、12升降气缸、13升降板、14搅拌电机、15斜撑杆、16隔音盒、17温度传感器、18温度显示器、19出液管、20出液阀门、21搅拌轴、22搅拌竖杆、23搅拌横杆、24搅拌底杆、25出料管、26出料盖、27顶盖、28轴承座、29顶柱、30密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明提供了如图1-4所示的一种石墨烯颗粒生产设备，包括支架1和安装在支架1上的机体2，所述机体2的顶端密封有顶盖27，机体2对称两侧面的上端分别连通有进料管6和进液管9，机体2的内部设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴21、搅拌竖杆22、搅拌横杆23和搅拌底杆24，所述搅拌轴21的顶端穿过顶盖27与搅拌电机14的输出轴固定焊接，且搅拌轴21在顶盖27上的两侧对称设置有升降气缸12，两组所述升降气缸12的上方设置有升降板13，且升降端顶部分别焊接在所述升降板13底端面的两侧，所述搅拌电机14设置在升降板13上；

所述进料管6上方的支架1上安装有空气增压泵4，且所述空气增压泵4与机体2内部水平相通，所述进液管9与支架1之间的机体2上还安装有温度显示器18，进液管9与支架1之间的机体2内壁上安装有温度传感器17，所述温度显示器18与温度传感器17水平背向设置，且通过导线电性连接，从而便于观测加热时机体1内的温度变化，方便操作的进行，温度显示器18下方的机体2侧面上还设置连通有出液管19。

具体的，所述进料管6与进液管9均为l型管道，进料管6的顶端设置有漏斗状的进料漏斗8，进液管9的顶端设置有漏斗状的进液漏斗11，且所述进料漏斗8下方的进料管6上安装有进料阀门7，所述进液漏斗11下方的进液管9上安装有进液阀门10，既方便原料的进料和溶液的进液，同时又能够在反应时进行密封，保证反应所需要的环境。

具体的，所述机体2包括外壳、内胆和设置在外壳与内胆之间的隔热填充层5，机体2设置为顶端平行的釜状结构，且机体2的底端隔热填充层5与内胆之间设置有两组弧型的电加热板3，隔热填充层5填充材料为玻璃纤维，防止加热时对外壳的传热，造成工人工作时的烫伤，且内胆设置有铝合金材料，方便了加热时向机体1内温度的传递。

具体的，所述机体2的底端还设置有三组出料管25，所述出料管25的底端管口内设置有内螺纹，出料管25上设置有出料盖26，且所述出料盖26一侧面的中间连接有顶柱29，所述顶柱29靠近出料盖26的上半部分设置有外螺纹，且顶柱29与出料管25之间通过螺纹密封连接，顶柱29的高度与出料管25的长度相同，保证密封时顶柱29将出料管25完全堵住，防止溶液进入出料管25内影响搅拌的混合和颗粒的生成，出料盖26的侧面上刻设有防滑纹，方便出料盖26的打开。

具体的，所述出液管19在机体2的一侧上下均匀间隔设置有三组，三组出液管19上均安装有出液阀门20，所述搅拌电机14对称的两侧通过斜撑杆15与升降板13固定连接，所述斜撑杆15的两端分别与搅拌电机14和升降板13焊接固定，且搅拌电机14上还套设有用于隔音的隔音盒16，降低搅拌电机14工作时的噪音。

具体的，所述搅拌轴21下端均匀间隔连接有四组搅拌横杆23和两组搅拌底杆24，两组所述搅拌底杆24呈弧形结构对称设置在搅拌轴21的最下方，四组搅拌横杆23对称设置在搅拌底杆24上方，且搅拌底杆24与搅拌横杆23的端部分别连接两组处于最外侧的搅拌竖杆22，所述搅拌竖杆22共设置有四组，中间两组搅拌竖杆22分别竖直连接两组搅拌横杆23。

具体的，所述搅拌轴21在顶盖27的上下两端均套接有轴承座28，两组轴承座28均为顶盖27焊接固定，且一组轴承座28内的搅拌轴21上下两端还套接有密封圈30，从而能够保证搅拌轴21转动和升降时机体1内的密封。

具体的，该石墨烯颗粒生产设备的制备方法，在制备时，通过进料管6与进液管9分别将石墨烯粉末和离子在机体2内混合，并通过搅拌电机14转动，带动搅拌轴21、搅拌底杆24、搅拌竖杆22和搅拌横杆23的转动，对混合溶液进行搅拌，将石墨烯溶液静置4小时，通过三组出液管19将上层溶液去除，并对电加热板3进行通电，通过温度传感器17将机体2内温度传递到温度显示器18上，控制温度在150℃，干燥8小时，通过进液管9将乙醇与干燥后的石墨烯容易混合，并将进液阀门10、进料阀门7和出液阀门20关闭，通过空气增压泵4向机体2内进行增压，打开搅拌电机14，并调节气缸的升降移动，使搅拌电机14连接的搅拌轴21、搅拌底杆24、搅拌竖杆22和搅拌横杆23在机体2内上下高速搅拌，将对石墨烯直接造粒，得到不规则的石墨烯初生级颗粒，完成对石墨烯颗粒的初步加工，之后通过旋转出料盖26，将出料盖26与顶柱29从出料管25内取出，将初步得到的石墨烯颗粒取出，重新与乙醇混合后喷雾干燥器内进行高压喷涂，得到石墨烯颗粒。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。