石墨换热器、换热器用石墨烯材料及其制备方法与流程

文档序号:37119044发布日期:2024-02-22 21:21阅读:28来源:国知局

本发明属于石墨烯,具体涉及一种石墨换热器、换热器用石墨烯材料及其制备方法。


背景技术:

1、石墨换热器是以石墨为主要换热单元的间壁式换热器,石墨换热器广泛应用于处理盐酸、硫酸、醋酸和磷酸等腐蚀性介质,应用行业包含酸碱农药工艺、化肥、染料、石油、化工、有机合成、金属精炼、金属表面加工、无机药品、制药、食品和原子能等工业部门。用干加热、冷却、冷凝、蒸发、吸收等化工单元的操作。石墨换热器有多种结构形式,核心部件是包含石墨烯材料的石墨组件或石墨换热块,用于换热器的石墨烯材料能够影响换热器的性能。

2、石墨烯是一种只有一个原子厚度的二维碳膜,是人们迄今发现的唯一一种由单层原子构成的材料,碳膜中碳原子之间由化学键连接成六角网络,由于碳原子之间的化学键由sp2杂化轨道组成,因此石墨烯很顽强,具备可弯折、导电性强、机械强度好、透光性好等其他新材料不具备的优良特性。石墨烯具备非比寻常的导电性能,电阻率很小,电子可以极高效地迁移,这方面性能要比传统的导体和半导体高很多;电子在石墨烯中迁移不存在电子与原子的碰撞,可以大大减少能量损耗;石墨烯具备极好的透光性,但是不透气,可以用来开发新一代保护层材料。

3、现有技术中已经对换热器用的石墨材料的制备工艺有研究报道,例如专利cn104893107a公开了一种换热器用换热材料及其制备工艺,选取采用改性聚丙烯-ppr为基料,石墨粉为主料,辅料是由sb2o3、p2o5-zno-mgo-na2o、er3ni、增韧剂ppb-8101、酚醛树脂、抗氧剂1010、偶联剂等为原料制备而成。通过配比、混合、塑化挤出、冷却、切断、袋装、入库等步骤制备产品。该发明产品热交换大,流动阻力小,换热效果好,无污染、成本低,特别适用于热交换技术领域。但是上述换热材料中的石墨烯纯度不高,导致换热器的导热性能、化学稳定性能不能满足生产要求。


技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题,提供了一种石墨换热器、换热器用石墨烯材料及其制备方法,该石墨烯材料纯度高,且具有优良的耐酸碱性能、导热性能和力学性能,能够满足生产要求。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

3、一方面,本发明公开了一种换热器用石墨烯材料,包括以下组分:石墨、陶瓷原料和辅料;所述石墨与陶瓷原料的质量比为25-72:8-12。

4、优选地,按重量份数计,所述换热器用石墨烯材料包括以下组分:25-72份石墨、8-12份陶瓷原料和1-5份辅料。

5、进一步优选地,按重量份数计,所述换热器用石墨烯材料包括以下组分:25-60份石墨、8-10份陶瓷原料和1-3份辅料。

6、最优选地,按重量份数计,所述换热器用石墨烯材料包括以下组分:30份石墨、8份陶瓷原料和1份辅料。

7、优选地,所述陶瓷原料包括y2o3、tin和tio2中的至少一种。

8、优选地,所述辅料包括1,4丁二醇和/或丙酮。

9、优选地,所述石墨与陶瓷原料的质量比为25-48:8。

10、本发明还提供了一种上述换热器用石墨烯材料的制备方法,包括以下步骤:

11、s1、将石墨和陶瓷原料混匀,置于无氧密闭环境下,搅拌、减压、抽滤得到过滤物,将过滤物干燥后研磨;

12、s2、取研磨后的产物,加入醇,降温搅拌,得混悬液;

13、s3、将混悬液离心后取沉淀加入辅料,搅拌后离心,取沉淀干燥后即得所述的石墨烯材料。

14、优选地,步骤s1所述搅拌的条件为:温度30℃-38℃,时间30min-60min。

15、具体地,步骤s1所述无氧的环境指的是充满稀有气体的环境。

16、优选地,步骤s2所述醇为乙醇、乙二醇或丁二醇;所述醇的添加质量为研磨后产物的0.5-2倍。

17、优选地,步骤s2所述醇的浓度为20%-70%。

18、本发明还提供了一种上述换热器用石墨烯材料或上述的制备方法制备得到的换热器用石墨烯材料在制备石墨换热器中的应用。

19、另一方面,本发明提供了一种石墨换热器,包含由上述换热器用石墨烯材料制备的石墨烯换热体和换热器壳体。

20、优选地,所述的石墨烯换热体为石墨烯换热块或石墨烯换热板。

21、相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:

22、本发明的换热器用石墨烯材料纯度极高,且具有优良的耐酸碱性能、导热性能和力学性能,能够满足生产要求;本发明的石墨烯材料创新性的将石墨与陶瓷原料结合,提升了石墨烯材料的热导率和弯折强度,能够用于换热器中,可广泛应用于盐酸、硫酸、醋酸、磷酸和氢氧化钠等腐蚀介质中。



技术特征:

1.一种换热器用石墨烯材料,其特征在于:包括以下组分:石墨、陶瓷原料和辅料;所述石墨与陶瓷原料的质量比为25-72:8-12。

2.根据权利要求1所述的换热器用石墨烯材料,其特征在于:所述陶瓷原料包括y2o3、tin和tio2中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的换热器用石墨烯材料,其特征在于:所述辅料包括1,4丁二醇和/或丙酮。

4.根据权利要求1所述的换热器用石墨烯材料,其特征在于:按重量份数计,包括以下组分:25-72份石墨、8-12份陶瓷原料和1-5份辅料。

5.根据权利要求1所述的换热器用石墨烯材料,其特征在于:所述石墨与陶瓷原料的质量比为25-48:8。

6.一种权利要求1-5任一项所述的换热器用石墨烯材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤s1所述搅拌的条件为:温度30℃-38℃,时间30min-60min。

8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:步骤s2所述醇为乙醇、乙二醇或丁二醇;所述醇的添加质量为研磨后产物的0.5-2倍。

9.权利要求1-5任一项所述的换热器用石墨烯材料或权利要求6-8任一项所述的制备方法制备得到的换热器用石墨烯材料在制备石墨换热器中的应用。

10.一种石墨换热器,其特征在于:包含由权利要求1-5任一项所述的石墨烯材料制备的石墨烯换热体和换热器壳体,所述的石墨烯换热体为石墨烯换热块或石墨烯换热板。


技术总结
本发明涉及石墨烯技术领域,具体公开了一种石墨换热器、换热器用石墨烯材料及其制备方法。该石墨烯材料包括以下组分:石墨、陶瓷原料和辅料;所述石墨与陶瓷原料的质量比为25‑72:8‑12。该石墨烯材料纯度极高,且具有优良的耐酸碱性能、导热性能和力学性能,能够满足生产要求;本发明的石墨烯材料创新性的将石墨与陶瓷原料结合,提升了石墨烯材料的热导率和弯折强度,可广泛应用于盐酸、硫酸、醋酸、磷酸和氢氧化钠等腐蚀介质中。

技术研发人员:单玉楼,钟爱华,李洋,梅德桥,王伯衡
受保护的技术使用者:东台市通港石墨设备有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/2/21
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