本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域，特別涉及一種高粘度石墨烯漿料超聲波強(qiáng)力分散設(shè)備。

背景技術(shù)：

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅(jiān)硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光；導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000cm2/Vs，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8Ω/m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料石墨烯材料是一種二維材料，其優(yōu)異的物理和結(jié)構(gòu)特性使其在電子、傳感和光電器件等多領(lǐng)域表現(xiàn)出非凡的應(yīng)用潛力。現(xiàn)有的石墨烯材料大多采用氧化還原法制備。氧化還原法制備石墨烯材料具有操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物可加工性好等優(yōu)點(diǎn)，但是產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性差。

現(xiàn)有的石墨烯分散設(shè)備一般包括以下兩種：

（1）超聲波分散設(shè)備：非常適合實(shí)驗(yàn)室規(guī)模、低粘度介質(zhì)分散石墨烯，用于中、高粘度介質(zhì)時(shí)會(huì)受到限制。

（2）研磨分散設(shè)備：適合大規(guī)模地分散石墨烯,中粘度介質(zhì)分散石墨烯。

因此，到目前為止還沒有一個(gè)適合高粘度高固含量石墨烯漿料的分散設(shè)備。

申請(qǐng)?zhí)?01320763674.8公開了一種多層石墨烯漿料的雙聯(lián)加藥攪拌設(shè)備，所述多層石墨烯漿料的雙聯(lián)加藥攪拌設(shè)備專用于加藥、攪拌研磨漿料等，它主要包括：雙聯(lián)攪拌桶、擾流裝置、攪拌裝置、輸送泵、輸送管道、支架及控制系統(tǒng)等。該設(shè)備不適于高粘度高固含量石墨烯漿料。

申請(qǐng)?zhí)?01520858922.6公開了一種工業(yè)用石墨烯漿料的攪拌裝置，環(huán)形反應(yīng)釜設(shè)置為雙層環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)層環(huán)形反應(yīng)釜的內(nèi)倉(cāng)壁上設(shè)置有環(huán)形保溫腔，環(huán)形反應(yīng)釜的四周設(shè)置進(jìn)料口，進(jìn)料口上間隔設(shè)置有溫度傳感器和數(shù)個(gè)”W”形結(jié)構(gòu)下料腔，”W”形結(jié)構(gòu)下料腔底部的兩根匯合管道下端設(shè)置有環(huán)形旋轉(zhuǎn)盤，環(huán)形旋轉(zhuǎn)盤的內(nèi)壁上設(shè)置有螺旋形攪拌槳，環(huán)形旋轉(zhuǎn)盤下端連接錐體結(jié)構(gòu)的下料口，環(huán)形旋轉(zhuǎn)盤的外側(cè)壁設(shè)置有從動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪和主動(dòng)齒輪連接，主動(dòng)齒輪通過電機(jī)控制，充分利用了反應(yīng)釜的空間。但是，該裝置對(duì)于高粘度石墨烯的分散效果還是不理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出一種高粘度石墨烯漿料超聲波強(qiáng)力分散設(shè)備，解決現(xiàn)有高粘度高固含量石墨烯漿料分散成本高、漿料不均勻、固含量低，分散效率不高的技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案如下：

一種高粘度石墨烯漿料超聲波強(qiáng)力分散設(shè)備，包括超聲波分散裝置、高壓釜、均質(zhì)機(jī)及低壓釜，所述超聲波分散裝置包括：超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)、分散室和攪拌機(jī)構(gòu)；所述超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)的超聲波振板與所述分散室的外表面相接觸；所述分散室包括外殼和內(nèi)室，所述內(nèi)室形成有分散腔，所述攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌桿延伸入所述分散腔內(nèi)；還包括第一溫度傳感器、控制模塊及調(diào)溫管；所述第一溫度傳感器設(shè)置于所述分散腔內(nèi)；所述調(diào)溫管設(shè)置于所述內(nèi)室外圍，調(diào)溫管上設(shè)有調(diào)溫管進(jìn)水口和調(diào)溫管出水口，所述調(diào)溫管進(jìn)水口依次通過管道、水泵、儲(chǔ)水箱與自來(lái)水龍頭相連，自來(lái)水龍頭上設(shè)有第一電磁閥，儲(chǔ)水箱內(nèi)設(shè)有第二溫度傳感器、加熱裝置，所述調(diào)溫管出水口上設(shè)有第二電磁閥；所述超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌電機(jī)、水泵、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥及加熱裝置均與控制模塊控制連接；所述分散室的出料口經(jīng)管道連接高壓釜上部進(jìn)料口，高壓釜的底部設(shè)有石墨烯漿料出口，石墨烯漿料出口經(jīng)管路連接至均質(zhì)機(jī)，該段管路上安裝有減壓閥，均質(zhì)機(jī)的出料口與低壓釜相連。

所述超聲波分散裝置的分散室與高壓釜上部進(jìn)料口之間的管道中、高壓釜底部石墨烯漿料出口與均質(zhì)機(jī)之間的管路中、以及均質(zhì)機(jī)的出料口與低壓釜之間的管路中均設(shè)有隔膜泵。

所述超聲波分散裝置的外部設(shè)有消音隔層。

所述外殼與所述內(nèi)室之間形成有用于容納用于超聲波傳導(dǎo)液體介質(zhì)的介質(zhì)區(qū)域。

所述攪拌機(jī)構(gòu)由套筒、頂蓋、固定螺釘、對(duì)頂螺母、行星輪系、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、回轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)、可拆卸式攪拌頭組成，套筒上端面空出，下端面開有一定直徑的通孔，內(nèi)嚙合大齒輪與筒壁內(nèi)徑過盈配合，兩個(gè)相同的行星輪與中心輪外嚙合，與大齒輪內(nèi)嚙合，中心齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸通過平鍵連接；回轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)由三對(duì)正裝的角接觸軸承、固定端蓋、螺釘、殼體組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上端與固定軸連接為一體，固定軸的端部攻螺紋，固定軸中部為雙向階梯軸與正裝角接觸軸承內(nèi)圈過盈配合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩側(cè)連桿的下端與行星輪平鍵連接，固定軸為雙向階梯軸結(jié)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的正裝角接觸軸承過盈配合，連桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸靠近齒輪的端部為夾具機(jī)構(gòu)，多種類型攪拌頭隨時(shí)可拆卸安裝，頂蓋外圈開4個(gè)光孔，筒壁在等直徑部位開對(duì)應(yīng)的4個(gè)螺紋孔，依靠固定螺栓實(shí)現(xiàn)頂蓋和套筒固定，頂蓋中心攻內(nèi)螺紋，與固定軸端部構(gòu)成螺紋連接，安裝時(shí)頂蓋內(nèi)螺紋擰到固定軸外螺紋的盡頭，對(duì)頂螺母通過墊片在頂蓋外部與固定軸構(gòu)成螺紋連接。

還包括伸縮機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的攪拌機(jī)構(gòu)在分散腔內(nèi)上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括連接在電機(jī)上部的伸縮桿、以及連接在伸縮桿上部的動(dòng)力裝置，所述動(dòng)力裝置與控制模塊控制連接。

所述動(dòng)力裝置為氣缸或液壓缸。

本實(shí)用新型的有益效果是：

與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：首先，本方法采用球磨方式進(jìn)行預(yù)分散，可將石墨烯粉體與溶劑、分散劑混合均勻，再通過砂磨的方式使?jié){料進(jìn)一步分散，最后采用超聲波分散，本實(shí)用新型裝置整個(gè)分散過程采用控制模塊控制，實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，可以高效、穩(wěn)定地分散得到石墨烯。

另外，本實(shí)用新型中攪拌機(jī)構(gòu)采用了多攪拌頭組合攪拌，那是因?yàn)槌暦稚⒀b置的使用具有一定的局限性，即其對(duì)粘稠的物料的分散效果不佳。粘稠的物料液體含量低，對(duì)于超聲波的傳遞效果不佳，由此使得分散效果不均勻，由于粘稠物料的熱傳導(dǎo)能力差，加之超聲波會(huì)使液體溫度驟然升高，使得反應(yīng)熱以及超聲波產(chǎn)生的熱量集中在物料的一個(gè)面上，造成局部過熱，使反應(yīng)失控，甚至產(chǎn)生安全隱患，因此，采用了多攪拌頭組合攪拌可以最大限度的解決局部過熱的問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一種高粘度石墨烯漿料超聲波強(qiáng)力分散設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，51.超聲波振板；5231.進(jìn)口；5232.出口；52.分散室；521.外殼；522 .介質(zhì)區(qū)域；523.內(nèi)室；524. 保溫層；53.攪拌機(jī)構(gòu)；54.溫度傳感器；55.進(jìn)料管；56.調(diào)溫管；561.調(diào)溫管進(jìn)水口；562.調(diào)溫管出水口；57.伸縮機(jī)構(gòu)；58；消音隔層；6.隔膜泵；7、高壓釜；8、均質(zhì)機(jī)；9、低壓釜；

圖2為攪拌機(jī)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，5301. 左攪拌頭；5302. 中心攪拌頭；5303. 右攪拌頭；5304. 內(nèi)嚙合大齒輪；5305. 左行星齒輪；5306. 右行星齒輪；5307. 中心齒輪；5308. 右連桿； 5309. 左連桿；5310. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)；5311. 固定軸；5312. 下固定端蓋；5313. 殼體；5318. 對(duì)頂螺母；

圖3為攪拌機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖；

其中， 5319.套筒；5320.頂蓋；5321.螺栓；

圖4為回轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)俯視圖；

其中，5316.上固定端蓋；5317.固定螺釘；

圖5為回轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)剖視圖；

其中，5314.下角接觸軸承；5315.上角接觸軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例一

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本實(shí)用新型的一種高粘度石墨烯漿料超聲波強(qiáng)力分散設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，一種高粘度石墨烯漿料超聲波強(qiáng)力分散設(shè)備，包括超聲波分散裝置、高壓釜、均質(zhì)機(jī)及低壓釜，所述超聲波分散裝置包括：超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)、分散室和攪拌機(jī)構(gòu)；所述超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)的超聲波振板與所述分散室的外表面相接觸；所述分散室包括外殼和內(nèi)室，所述內(nèi)室形成有分散腔，所述攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌桿延伸入所述分散腔內(nèi)；還包括第一溫度傳感器、控制模塊及調(diào)溫管；所述第一溫度傳感器設(shè)置于所述分散腔內(nèi)；所述調(diào)溫管設(shè)置于所述內(nèi)室外圍，調(diào)溫管上設(shè)有調(diào)溫管進(jìn)水口和調(diào)溫管出水口，所述調(diào)溫管進(jìn)水口依次通過管道、水泵、儲(chǔ)水箱與自來(lái)水龍頭相連，自來(lái)水龍頭上設(shè)有第一電磁閥，儲(chǔ)水箱內(nèi)設(shè)有第二溫度傳感器、加熱裝置，所述調(diào)溫管出水口上設(shè)有第二電磁閥；所述超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)的攪拌電機(jī)、水泵、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥及加熱裝置均與控制模塊控制連接；所述超聲波分散裝置的分散室經(jīng)管道連接高壓釜上部進(jìn)料口，高壓釜的底部設(shè)有石墨烯漿料出口，石墨烯漿料出口經(jīng)管路連接至均質(zhì)機(jī)，該段管路上安裝有減壓閥，均質(zhì)機(jī)的出料口與低壓釜相連。

作為本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述超聲波分散裝置的分散室與高壓釜上部進(jìn)料口之間的管道中、高壓釜底部石墨烯漿料出口與均質(zhì)機(jī)之間的管路中、以及均質(zhì)機(jī)的出料口與低壓釜之間的管路中均設(shè)有隔膜泵。

作為本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，為了降低超聲波分散裝置工作時(shí)產(chǎn)生的噪音，所述超聲波分散裝置的外部設(shè)有消音隔層。

作為本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外殼與所述內(nèi)室之間形成有用于容納用于超聲波傳導(dǎo)液體介質(zhì)的介質(zhì)區(qū)域。

作為本實(shí)用新型技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述攪拌機(jī)構(gòu)由套筒、頂蓋、固定螺釘、對(duì)頂螺母、行星輪系、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、回轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)、可拆卸式攪拌頭組成，套筒上端面空出，下端面開有一定直徑的通孔，內(nèi)嚙合大齒輪與筒壁內(nèi)徑過盈配合，兩個(gè)相同的行星輪與中心輪外嚙合，與大齒輪內(nèi)嚙合，中心齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸通過平鍵連接；回轉(zhuǎn)固定機(jī)構(gòu)由三對(duì)正裝的角接觸軸承、固定端蓋、螺釘、殼體組成，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的上端與固定軸連接為一體，固定軸的端部攻螺紋，固定軸中部為雙向階梯軸與正裝角接觸軸承內(nèi)圈過盈配合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩側(cè)連桿的下端與行星輪平鍵連接，固定軸為雙向階梯軸結(jié)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的正裝角接觸軸承過盈配合，連桿和驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸靠近齒輪的端部為夾具機(jī)構(gòu)，多種類型攪拌頭隨時(shí)可拆卸安裝，頂蓋外圈開4個(gè)光孔，筒壁在等直徑部位開對(duì)應(yīng)的4個(gè)螺紋孔，依靠固定螺栓實(shí)現(xiàn)頂蓋和套筒固定，頂蓋中心攻內(nèi)螺紋，與固定軸端部構(gòu)成螺紋連接，安裝時(shí)頂蓋內(nèi)螺紋擰到固定軸外螺紋的盡頭，對(duì)頂螺母通過墊片在頂蓋外部與固定軸構(gòu)成螺紋連接。

進(jìn)一步的，還包括伸縮機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的攪拌機(jī)構(gòu)在分散腔內(nèi)上、下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所述伸縮機(jī)構(gòu)包括連接在電機(jī)上部的伸縮桿、以及連接在伸縮桿上部的動(dòng)力裝置，所述動(dòng)力裝置與控制模塊控制連接。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)力裝置為氣缸或液壓缸。

上述生產(chǎn)裝置的使用過程如下：

將待分散的石墨烯漿料從超聲波分散裝置的進(jìn)料口倒入，進(jìn)入分散腔，所述超聲發(fā)生機(jī)構(gòu)的超聲波振板51與所述分散室52的外表面相接觸；所述攪拌機(jī)構(gòu)對(duì)所述分散腔內(nèi)的石墨烯漿料進(jìn)行攪拌；所述第一溫度傳感器設(shè)置于所述分散腔內(nèi)，用于對(duì)分散腔內(nèi)攪拌物料的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；

所述控制模塊內(nèi)預(yù)先設(shè)置有第一溫度閾值和第二溫度閾值，將所述第一溫度傳感器傳來(lái)的分散腔溫度與第一溫度閾值比較，若分散腔溫度超過第一溫度閾值，則啟動(dòng)和水泵，使儲(chǔ)水箱內(nèi)的冷水進(jìn)入調(diào)溫管，給分散腔降溫，當(dāng)分散腔溫度低于第一溫度閾值時(shí)，開啟儲(chǔ)水腔內(nèi)加熱裝置，加熱裝置將儲(chǔ)水箱內(nèi)水溫加熱至第二溫度閾值區(qū)間時(shí)，控制模塊控制加熱裝置停止加熱，并同時(shí)開啟第二電磁閥和水泵，一邊通過第二電磁閥泄掉調(diào)溫管內(nèi)的冷水，一邊通過水泵向調(diào)溫管內(nèi)增加與第二溫度閾值相同水溫的水，從而使分散腔始終保持在一定的溫度范圍，分散效果更好。分散室內(nèi)經(jīng)超聲波分散好后的石墨烯漿料通過管道連接高壓釜上部進(jìn)料口，高壓釜的底部設(shè)有石墨烯漿料出口，石墨烯漿料出口經(jīng)管路連接至均質(zhì)機(jī)，該段管路上安裝有減壓閥，均質(zhì)機(jī)的出料口與低壓釜相連。