一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯制造技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体的说是一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯，包括壳体、电动机和超声发生器；所述壳体上方固连有进料管；所述壳体底部固连有电动机；所述电动机输出轴贯穿壳体延伸至壳体内部设置；所述电动机输出轴位于壳体内部一端固连有循环杆；所述循环杆内部开设有螺旋形循环槽；所述循环槽于循环管上下两端均开口设置；所述循环杆远离电动机一端套接有振动阀；所述壳体内腔正对振动阀处固连有辅助块；本发明专利技术通过设置电动机带动循环杆和涡轮转动，进而使经超声波剥离后的溶液形成统一的转动的方向，进而形成涡流，并利用涡流内外转速的差异使石墨与石墨烯之间进行分离，进而加快超声波加快石墨烯的剥离速度。

【技术实现步骤摘要】
一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯
本专利技术属于高分子材料
，具体的说是一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯。
技术介绍
目前石墨烯的制备方法有机械剥离法、外延生长法、氧化还原法、有机合成法、溶剂热法、化学气相沉积法等。在这些方法中，由于机械剥离法制备方法简单，制备过程环保无污染，生产成本较为低廉，在工业生产中备受青睐。通过超声波剥离石墨烯，过程中不引入杂质，能够有效保护石墨烯的结构完整性，提高石墨烯产量，是石墨烯大规模工业化生产的选择方案之一。中国专利公告号为203128206的专利技术专利公开了一种石墨烯制备用插层剥离设备，包括超声波发生器、超声波分散罐和用于对分散罐内的石墨悬浮液进行分散的搅拌装置，搅拌装置包括搅拌电机、搅拌旋转轴和搅拌旋转叶片，搅拌旋转轴一端连接搅拌电机另一端连接搅拌旋转叶片，超声波分散罐的侧壁安装有复数个超声波换能器，超声波分散罐的底部设置有排料口，整个石墨烯制备用插层剥离设备放置在机架上，该方案中石墨烯制备用插层剥离设备将机械搅拌与超声处理结合在一起，实现石墨烯制备过程中插层和剥离的协同有效进行，但是在实际工作过程中，经过超声波换能器转化得到的超声波传导至石墨悬浮液内，其能量被石墨悬浮液迅速吸收，衰减速度较快，因此，超声波在石墨悬浮液内所能传播的距离有限，即超声波换能器的有效工作距离较短，这大大制约了石墨烯超声波剥离装置的体积，也意味着制备石墨烯的工作效率难以提升，不利于石墨烯的工业化生产。鉴于此，本专利技术研制一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯以及制备该石墨烯时使用的剥离器，用于解决上述技术问题。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，解决基于超声波的扩散机制，超声波在石墨液体中传播时其传播速度衰减度较大，因此使用超声波制备石墨烯存在效率低、不利用工业化大规模生产的问题，本专利技术提出的一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述的一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯，该氯乙烯聚合专用的改性石墨烯制备方法包括以下步骤：S1：将天然鳞片石墨通入高速破碎机中，控制高速破碎机转速为360-420r/min，进行高速破碎分离制得石墨粉，将石墨粉通入微波炉中，使用微波处理15-25s后即制得膨胀石墨粉末；将天然鳞片石墨经过高速破碎机破碎为粉末便于石墨的剥离，同时将石墨粉通入微波炉中，利用微波使石墨内部形成强大的涡流，进而利用这种涡流效应，使石墨内部快速升温加热，进而释放出大量的气体，进而使得石墨层迅速膨胀，膨胀的石墨片层之间的距离大幅度增加，进而有效的降低石墨的剥离难度；S2：将S1中制得的膨胀石墨粉末通入添加了高锰酸钾的浓硫酸溶液中，常温下搅拌混合反应1-2h后制得膨胀氧化石墨粉末；将膨胀石墨粉末通入添加了高锰酸钾的浓硫酸溶液中，利用高锰酸钾作为催化剂，使用浓硫酸对膨胀石墨粉进行氧化处理，进而形成质地均匀的氧化石墨，进一步降低石墨剥离难度；S3：将S2中制得的膨胀氧化石墨粉末通入145-150℃的氢氧化钠溶液中水浴处理1.5-2h，将水预处理后的膨胀石墨溶液调节PH至中性后与十二烷基苯磺酸钠进行共混，并通入通入剥离器中超声剥离，制得粗制石墨烯溶液；使用强碱进行水浴一方面中和氧化过程中残留的酸性物质，同时对石墨表面进行改性，降低石墨粉末之间的团聚性，同时使用剥离器，利用超声波将氧化石墨表层逐渐剥离，进而形成单层的氧化石墨烯，溶于水中，进而便于氧化石墨与氧化石墨烯之间的分离；S4：向S3中制备的石墨烯溶液添加比例为3:1的羟丙基甲基纤维素与硬脂酸钠，并均匀搅拌混合后通入喷雾干燥机中，利用喷雾干燥技术制得改性石墨烯粉末；将氧化石墨烯使用羟丙基甲基纤维素与硬脂酸钠进行表面改性处理，由于羟丙基甲基纤维素还可以用于氯乙烯的聚合反应，使用羟丙基甲基纤维素与硬脂酸钠包覆在石墨烯表面一方面可以有效的降低石墨烯之间的聚合效果，同时还可以有效地促进氯乙烯的聚合反应的进程；其中S3中所述剥离器包括壳体、电动机和超声发生器；所述壳体圆柱形空腔结构体；所述壳体上方固连有进料管；所述壳体底部固连有电动机；所述电动机输出轴贯穿壳体延伸至壳体内部设置；所述电动机输出轴位于壳体内部一端固连有循环杆；所述循环杆内部开设有螺旋形循环槽；所述循环槽于循环管上下两端均开口设置；所述循环杆远离电动机一端套接有振动阀；所述壳体内腔正对振动阀处固连有辅助块；所述辅助块与振动阀相对一侧均倾斜设置；所述辅助块内部开设有第一空腔；所述第一空腔环形设计；所述第一空腔靠近振动阀一侧开口设置；所述第一空腔开口处固连有震板；所述震板靠近振动阀一侧开设有均匀分布的剥离腔；所述剥离腔均为弧形设计；所述超声发生器复数设计且安装于第一空腔内；所述超声发生器振子与震板之间固连；所述振动阀上开设有导通槽；所述导通槽用于将竖直方向上相邻的两个剥离腔之间导通；所述壳体底部固连有旋涡盘；所述旋涡盘台阶式圆锥形设计；所述旋涡盘顶部开设有均匀分布的出液口；所述循环杆对应旋涡盘处套接有涡轮；所述壳体位于旋涡盘下方开设有静置腔；所述静置腔底端固连有出液管；现有技术中使用超声波剥离石墨进而形成石墨烯，由于制备出的石墨烯层数较少、质地较为均匀，因此被广泛应用，但是基于超声波的扩散机制，超声波在石墨液体中传播时其传播速度衰减度较大，因此使用超声波制备石墨烯存在效率较低的问题，现有技术中针对超声波制备石墨烯效率的提升多数为在制备过程中添加搅拌装置，进而加速石墨烯的剥离速率，搅拌装置加速石墨烯制备的原理为使溶液中石墨与石墨烯分布的更加均匀，进而使与超声波震源处接触的溶液中石墨成分更多，进而加速石墨的剥离速度，但是该方法效率较低，且随着剥离的持续进行，剥离难度逐渐增加，工作时，将石墨溶液通过进料管通入壳体空腔内，石墨溶液落在振动阀上表面与壳体内腔之间并顺着振动阀上开设的导通槽进入剥离腔中，此时启动电动机和超声发生器，电动机转动，带动循环杆进行转动，进而使振动阀在壳体空腔内进行匀速转动，在振动阀转动的过程中，振动阀上开设的导通槽将石墨溶液逐渐导入均匀分布的剥离腔内，超声发生器将超声波通过振子传导入震板内，超生波在震板中传播，进而带动震板进行高频振动，由于剥离腔腔室类结构，超声波在震板上传递时于剥离腔内汇聚，进而对剥离腔内的石墨溶液进行高频振动剥离，随着振动阀的逐渐旋转，溶液逐渐通过辅助块上开设的均匀分布的剥离腔，并在剥离腔内经超声波多次振动剥离，进而逐渐分散形成氧化石墨烯并溶于水溶液中，溶液顺着导通槽逐渐下流，直至汇聚在旋涡盘中，电动机在转动时带动循环杆进行转动，循环杆外套接的涡轮随着转动，涡轮在旋涡盘中迅速转动，逐渐使汇聚在旋涡盘中的溶液形成定向转动，并随着转动的进行，旋涡盘中的溶液逐渐形成一个涡流，由于氧化石墨不溶于水，进而使氧化石墨在涡流的中心处汇聚，循环杆在进行转动时，由于其内部螺旋槽的开设，汇聚在循环杆底部的氧化石墨随着水流进入螺旋槽中，并随着循环杆的持续转动，石墨颗粒随水溶液通过循环杆重新回流至振动阀上方，进而使石墨颗粒再次经超声波剥离，同时，旋涡盘中溶液形成涡流，进而使涡流边缘氧化石墨烯悬浮液液位逐渐升高，升高的液体通过旋涡盘上开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯，其特征在于：该氯乙烯聚合专用的改性石墨烯制备方法包括以下步骤：/nS1：将天然鳞片石墨通入高速破碎机中，控制高速破碎机转速为360-420r/min，进行高速破碎分离制得石墨粉，将石墨粉通入微波炉中，使用微波处理15-25s后即制得膨胀石墨粉末；/nS2：将S1中制得的膨胀石墨粉末通入添加了高锰酸钾的浓硫酸溶液中，常温下搅拌混合反应1-2h后制得膨胀氧化石墨粉末；/nS3：将S2中制得的膨胀氧化石墨粉末通入145-150℃的氢氧化钠溶液中水浴处理1.5-2h，将水预处理后的膨胀石墨溶液调节PH至中性后与十二烷基苯磺酸钠进行共混，并通入通入剥离器中超声剥离，制得粗制石墨烯溶液；/nS4：向S3中制备的石墨烯溶液添加比例为3:1的羟丙基甲基纤维素与硬脂酸钠，并均匀搅拌混合后通入喷雾干燥机中，利用喷雾干燥技术制得改性石墨烯粉末；/n其中S3中所述剥离器包括壳体(1)、电动机(2)和超声发生器；所述壳体(1)圆柱形空腔结构体；所述壳体(1)上方固连有进料管(11)；所述壳体(1)底部固连有电动机(2)；所述电动机(2)输出轴贯穿壳体(1)延伸至壳体(1)内部设置；所述电动机(2)输出轴位于壳体(1)内部一端固连有循环杆(21)；所述循环杆(21)内部开设有螺旋形循环槽；所述循环槽于循环管上下两端均开口设置；所述循环杆(21)远离电动机(2)一端套接有振动阀(22)；所述壳体(1)内腔正对振动阀(22)处固连有辅助块(23)；所述辅助块(23)与振动阀(22)相对一侧均倾斜设置；所述辅助块(23)内部开设有第一空腔；所述第一空腔环形设计；所述第一空腔靠近振动阀(22)一侧开口设置；所述第一空腔开口处固连有震板(24)；所述震板(24)靠近振动阀(22)一侧开设有均匀分布的剥离腔(3)；所述剥离腔(3)均为弧形设计；所述超声发生器复数设计且安装于第一空腔内；所述超声发生器振子与震板(24)之间固连；所述振动阀(22)上开设有导通槽；所述导通槽用于将竖直方向上相邻的两个剥离腔(3)之间导通；所述壳体(1)底部固连有旋涡盘(4)；所述旋涡盘(4)台阶式圆锥形设计；所述旋涡盘(4)顶部开设有均匀分布的出液口；所述循环杆(21)对应旋涡盘(4)处套接有涡轮(41)；所述壳体(1)位于旋涡盘(4)下方开设有静置腔；所述静置腔底端固连有出液管(72)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种氯乙烯聚合专用的改性石墨烯，其特征在于：该氯乙烯聚合专用的改性石墨烯制备方法包括以下步骤：
S1：将天然鳞片石墨通入高速破碎机中，控制高速破碎机转速为360-420r/min，进行高速破碎分离制得石墨粉，将石墨粉通入微波炉中，使用微波处理15-25s后即制得膨胀石墨粉末；
S2：将S1中制得的膨胀石墨粉末通入添加了高锰酸钾的浓硫酸溶液中，常温下搅拌混合反应1-2h后制得膨胀氧化石墨粉末；
S3：将S2中制得的膨胀氧化石墨粉末通入145-150℃的氢氧化钠溶液中水浴处理1.5-2h，将水预处理后的膨胀石墨溶液调节PH至中性后与十二烷基苯磺酸钠进行共混，并通入通入剥离器中超声剥离，制得粗制石墨烯溶液；
S4：向S3中制备的石墨烯溶液添加比例为3:1的羟丙基甲基纤维素与硬脂酸钠，并均匀搅拌混合后通入喷雾干燥机中，利用喷雾干燥技术制得改性石墨烯粉末；
其中S3中所述剥离器包括壳体(1)、电动机(2)和超声发生器；所述壳体(1)圆柱形空腔结构体；所述壳体(1)上方固连有进料管(11)；所述壳体(1)底部固连有电动机(2)；所述电动机(2)输出轴贯穿壳体(1)延伸至壳体(1)内部设置；所述电动机(2)输出轴位于壳体(1)内部一端固连有循环杆(21)；所述循环杆(21)内部开设有螺旋形循环槽；所述循环槽于循环管上下两端均开口设置；所述循环杆(21)远离电动机(2)一端套接有振动阀(22)；所述壳体(1)内腔正对振动阀(22)处固连有辅助块(23)；所述辅助块(23)与振动阀(22)相对一侧均倾斜设置；所述辅助块(23)内部开设有第一空腔；所述第一空腔环形设计；所述第一空腔靠近振动阀(22)一侧开口设置；所述第一空腔开口处固连有震板(24)；所述震板(24)靠近振动阀(22)一侧开设有均匀分布的剥离腔(3)；所述剥离腔(3)均为弧形设计；所述超声发生器复数设计且安装于第一空腔内；所述超声发生器振子与震板(24)之间固连；所述振动阀(22)上开设有导通槽；所述导通槽用于将竖直方向上相邻的两个剥离...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋欣雨，姜超，
申请(专利权)人：蒋欣雨，
类型：发明
国别省市：安徽;34