本發(fā)明涉及化工領域，特別涉及一種高固含量漿料分散系統(tǒng)。

背景技術：

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硬的納米材料，幾乎完全透明，只吸收2.3%的光；導熱系數(shù)高達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)異的物理和結構特性使其在電子、傳感和光電 器件等多領域表現(xiàn)出非凡的應用潛力?，F(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單，產(chǎn)物可加工性好等優(yōu)點，但是產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性差。

現(xiàn)有的石墨烯分散設備一般包括以下兩種：

（1）超聲波分散設備：非常適合實驗室規(guī)模、低粘度介質(zhì)分散石墨烯，用于中、高粘度介質(zhì)時會受到限制。

（2）研磨分散設備：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適合高粘度高固含量石墨烯漿料的分散設備。

申請?zhí)?01320763674.8公開了一種多層石墨烯漿料的雙聯(lián)加藥攪拌設備，所述多層石墨烯漿料的雙聯(lián)加藥攪拌設備專用于加藥、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。該設備不適于高粘度高固含量石墨烯漿料。

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

技術實現(xiàn)要素：

針對上述技術問題，本發(fā)明提出一種高固含量漿料分散系統(tǒng)，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，分散效率高的問題。

為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用的具體技術方案如下：

一種高固含量漿料分散系統(tǒng)，包括球磨機、第一中轉釜、砂磨機、第二中轉釜, 所述球磨機的出料口通過第一管道連接所述第一中轉釜的進料口，所述第一中轉釜的出料口通過第二管道連接所述砂磨機的進料口，所述砂磨機的出料口通過第三管道與所述第二中轉釜的進料口連接，所述第二中轉釜的出料口通過第四管道連接超聲波分散裝置，所述超聲波分散裝置包括：超聲發(fā)生機構、分散室和攪拌機構；所述分散室包括外殼和內(nèi)室，所述內(nèi)室形成有分散腔，所述攪拌機構的攪拌桿延伸入所述分散腔內(nèi)，所述攪拌機構的攪拌頭為多個；所述超聲發(fā)生機構的超聲波振板與所述分散室的外表面相接觸；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置于所述分散腔內(nèi)；所述調(diào)溫管設置于所述內(nèi)室外圍，調(diào)溫管上設有調(diào)溫管進水口和調(diào)溫管出水口，所述調(diào)溫管進水口依次通過管道、水泵、儲水箱與自來水龍頭相連，自來水龍頭上設有第一電磁閥，儲水箱內(nèi)設有第二溫度傳感器、加熱裝置，所述調(diào)溫管出水口上設有第二電磁閥；所述超聲發(fā)生機構、攪拌機構的攪拌電機、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。所述球磨機設有投料口。

所述第一管道、第二管道和第四管道中均設有隔膜泵。

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液體介質(zhì)的介質(zhì)區(qū)域。

所述攪拌機構由套筒、頂蓋、固定螺釘、對頂螺母、行星輪系、驅(qū)動電機、回轉固定機構、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)動電機輸出軸通過平鍵連接；回轉固定機構由三對正裝的角接觸軸承、固定端蓋、螺釘、殼體組成，驅(qū)動電機的上端與固定軸連接為一體，固定軸端部攻特定距離的螺紋，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)動電機兩側連桿的下端與行星輪平鍵連接，固定軸為雙向階梯軸結構與回轉機構中的正裝角接觸軸承過盈配合，連桿和驅(qū)動電機輸出軸靠近齒輪的端部為夾具機構，多種類型攪拌頭隨時可拆卸安裝，頂蓋外圈開4個光孔，筒壁在等直徑部位開對應的4個螺紋孔，依靠固定螺栓實現(xiàn)頂蓋和套筒固定，頂蓋中心攻內(nèi)螺紋，與固定軸端部構成螺紋 連接，安裝時頂蓋內(nèi)螺紋擰到固定軸外螺紋的盡頭，對頂螺母通過墊片在頂蓋外部與固定軸構成螺紋連接。

還包括伸縮機構，所述伸縮機構帶動旋轉狀態(tài)下的攪拌機構在分散腔內(nèi)上、下往復運動，所述伸縮機構包括連接在電機上部的伸縮桿、以及連接在伸縮桿上部的動力裝置，所述動力裝置與控制模塊控制連接。

所述動力裝置為氣缸或液壓缸。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有技術相比具有以下效果：首先，本方法采用球磨方式進行預分散，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){料進一步分散，最后采用超聲波分散，本發(fā)明裝置整個分散過程采用控制模塊控制，實現(xiàn)完全自動化，可以高效、穩(wěn)定地分散得到石墨烯。

另外，本發(fā)明中攪拌機構采用了多攪拌頭組合攪拌，是因為超聲分散裝置的使用具有一定的局限性，即其對粘稠的物料的分散效果不佳。粘稠的物料液體含量低，對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能力差，加之超聲波會使液體溫度驟然升高，使得反應熱以及超聲波產(chǎn)生的熱量集中在物料的一個面上，造成局部過熱，使反應失控，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為本發(fā)明一種高固含量漿料分散系統(tǒng)結構示意圖；

其中，1.球磨機；2.第一中轉釜；3. 砂磨機；4.第二中轉釜；5.超聲波分散裝置；51.超聲波振板；5231.進口；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.攪拌機構；54.溫度傳感器；55.進料管；56.調(diào)溫管；561.調(diào)溫管進水口；562.調(diào)溫管出水口；57.伸縮機構；6.隔膜泵；

圖2為攪拌機構的內(nèi)部結構示意圖；

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)動電機；5311. 固定軸；5312. 下固定端蓋；5313. 殼體；5318. 對頂螺母；

圖3為攪拌機構整體結構示意圖；

其中， 5319.套筒；5320.頂蓋；5321.螺栓；

圖4為回轉固定機構俯視圖；

其中，5316.上固定端蓋；5317.固定螺釘；

圖5為回轉固定機構剖視圖；

其中，5314.下角接觸軸承；5315.上角接觸軸承。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例以本發(fā)明技術方案為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例一

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的一種高固含量漿料分散系統(tǒng)的結構示意圖。

如圖1所示，一種高固含量漿料分散系統(tǒng)，包括球磨機、第一中轉釜、砂磨機、第二中轉釜, 所述球磨機的出料口通過第一管道連接所述第一中轉釜的進料口，所述第一中轉釜的出料口通過第二管道連接所述砂磨機的進料口，所述砂磨機的出料口通過第三管道與所述第二中轉釜的進料口連接，所述第二中轉釜的出料口通過第四管道連接超聲波分散裝置，所述超聲波分散裝置包括：超聲發(fā)生機構、分散室和攪拌機構；所述超聲發(fā)生機構的超聲波振板與所述分散室的外表面相接觸；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置于所述分散腔內(nèi)；所述調(diào)溫管設置于所述內(nèi)室外圍，調(diào)溫管上設有調(diào)溫管進水口和調(diào)溫管出水口，所述調(diào)溫管進水口依次通過管道、水泵、儲水箱與自來水龍頭相連，自來水龍頭上設有第一電磁閥，儲水箱內(nèi)設有第二溫度傳感器、加熱裝置，所述調(diào)溫管出水口上設有第二電磁閥；所述超聲發(fā)生機構、攪拌機構的攪拌電機、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；所述分散室包括外殼和內(nèi)室，所述內(nèi)室形成有分散腔，所述攪拌機構的攪拌桿延伸入所述分散腔內(nèi)，所述攪拌機構的攪拌頭為多個。

作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述球磨機設有投料口。

作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述第一管道、第二管道和第四管道中均設有隔膜泵。

作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，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液體介質(zhì)的介質(zhì)區(qū)域。

作為本發(fā)明技術方案的進一步改進，所述攪拌機構由套筒、頂蓋、固定螺釘、對頂螺母、行星輪系、驅(qū)動電機、回轉固定機構、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)動電機輸出軸通過平鍵連接；回轉固定機構由三對正裝的角接觸軸承、固定端蓋、螺釘、殼體組成，驅(qū)動電機的上端與固定軸連接為一體，固定軸端部攻特定距離的螺紋，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)動電機兩側連桿的下端與行星輪平鍵連接，固定軸為雙向階梯軸結構與回轉機構中的正裝角接觸軸承過盈配合，連桿和驅(qū)動電機輸出軸靠近齒輪的端部為夾具機構，多種類型攪拌頭隨時可拆卸安裝，頂蓋外圈開4個光孔，筒壁在等直徑部位開對應的4個螺紋孔，依靠固定螺栓實現(xiàn)頂蓋和套筒固定，頂蓋中心攻內(nèi)螺紋，與固定軸端部構成螺紋 連接，安裝時頂蓋內(nèi)螺紋擰到固定軸外螺紋的盡頭，對頂螺母通過墊片在頂蓋外部與固定軸構成螺紋連接。

進一步的，還包括伸縮機構，所述伸縮機構帶動旋轉狀態(tài)下的攪拌機構在分散腔內(nèi)上、下往復運動，所述伸縮機構包括連接在電機上部的伸縮桿、以及連接在伸縮桿上部的動力裝置，所述動力裝置與控制模塊控制連接。

進一步的，所述動力裝置為氣缸或液壓缸。

上述生產(chǎn)裝置的使用過程如下：

球磨機1頂端設有投料口，由投料口先投入溶劑與分散劑，先球磨分散分散液，再由投料口投入石墨烯粉體，球磨分散一段時間，將混合物混合均勻；由球磨機1上隔膜泵6將物料抽至第一中轉釜2中，由砂磨機3上隔膜泵6將第一中轉釜2中物料抽至砂磨機3中進行砂磨，將砂磨后的物料打至第二中轉釜4中，期間控制砂磨機3轉速與物料流速 ( 泵速 ) 來控制分散時間，分散完成后通過第二中轉釜3配備隔膜泵6將物料抽至超聲波分散裝置5中進行進一步分散，所述超聲波分散裝置5包括：超聲發(fā)生機構、分散室52和攪拌機構；所述超聲發(fā)生機構的超聲波振板51與所述分散室52的外表面相接觸；所述分散室52包括外殼和內(nèi)室，所述內(nèi)室形成有分散腔，所述攪拌機構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56；所述第一溫度傳感器設置于所述分散腔內(nèi)，用于對分散腔內(nèi)攪拌物料的溫度進行實時檢測；所述調(diào)溫管設置于所述內(nèi)室外圍，調(diào)溫管上設有調(diào)溫管進水口561和調(diào)溫管出水口562，所述調(diào)溫管進水口561依次通過管道及儲水箱57與自來水龍頭相連，自來水龍頭上設有第一電磁閥，儲水箱57內(nèi)設有第二溫度傳感器和加熱裝置，所述調(diào)溫管出水口562上設有第二電磁閥；所述控制模塊內(nèi)預先設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，則啟動和水泵，使儲水箱內(nèi)的冷水進入調(diào)溫管，給分散腔降溫，當分散腔溫度低于第一溫度閾值時，開啟儲水腔內(nèi)加熱裝置，加熱裝置將儲水箱內(nèi)水溫加熱至第二溫度閾值區(qū)間時，控制模塊控制加熱裝置停止加熱，并同時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。