一种高导电的金属复合材料，及其制备方法和设备技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，尤其涉及一种高导电的金属复合材料，及其制备方法和设备。本发明专利技术通过先超声波混料，再加热搅拌，接着烘干，最后熔化搅拌的方式，将石墨烯、碳纳米管和金属粉复合成高导电的的新型材料，而且制备过程中所采用的搅拌设备，其结构包括开孔筒体单元、浮动开孔环单元、连接弹性管、安装管、充气软管以及卡合夹紧单元，用于在搅拌前对金属粉进行预先吹散混合。本发明专利技术具有金属复合材料的导电性能好，制备方法简单高效，所采用的搅拌设备结构合理有效，金属粉预先均匀吹散的方式大大节省了搅拌时间，可控的吹散动作可以避免金属粉大量贴附在搅拌柱上，以及整体搅拌动作高效、均匀的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高导电的金属复合材料，及其制备方法和设备
本专利技术属于复合材料
，尤其涉及一种高导电的金属复合材料，及其制备方法和设备。
技术介绍
复合材料，一般指的是多种不同类型的物料混合在一起制得的新型材料，目的是可以兼具多种物料的优点，例如现有的高导电金属复合材料，即为金属物料和碳材料的混合产品，兼具高导电、质量轻以及高导热等诸多优点。但是另一方面，目前的高导电金属复合材料生产线，大多都存在一定程度的以下三个问题：第一，生产流程复杂、耗能高、耗时长，整体效率低。第二，缺少专用的生产设备，因此整体生产效率提不上去。第三，最终得到的复合材料自身导电性能提升不明显，电导率始终维持在3.3-3.5*107S/m这个范围内，不能突破。综上所述，市场上急需一种简单高效的高导电金属复合材料生产方法、生产设备，以及最终导电性能优异的新型高导电金属复合材料。专利公开号为CN103602850A，公开日为2014.02.26的中国专利技术专利公开了一种高导电碳纳米管金属基复合材料，组成成分及其体积百分数为碳纳米管0.1～30%，金属70～99.9%，所述金属为铜、铝或者铜铝的合金。但是该专利技术专利中的金属基复合材料存在导电性能相对较差的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高导电的金属复合材料，及其制备方法和设备，其能通过先超声波混料，再加热搅拌，接着烘干，最后熔化搅拌的方式，将石墨烯、碳纳米管和金属粉复合成高导电的的新型材料，而且制备过程中所采用的搅拌设备，其结构包括开孔筒体单元、浮动开孔环单元、连接弹性管、安装管、充气软管以及卡合夹紧单元，用于在搅拌前对金属粉进行预先吹散混合。本专利技术具有金属复合材料的导电性能好，制备方法简单高效，所采用的搅拌设备结构合理有效，金属粉预先均匀吹散的方式大大节省了搅拌时间，可控的吹散动作可以避免金属粉大量贴附在搅拌柱上，以及整体搅拌动作高效、均匀的优点。本专利技术解决上述问题采用的技术方案是一种高导电的金属复合材料，包括按重量计的以下各组分：石墨烯15-18份、碳纳米管2-8份、金属粉75-78份、膨化剂0.2-0.3份。进一步优选的技术方案在于包括按重量计的以下各组分：石墨烯15份、碳纳米管2份、金属粉76份、膨化剂0.2份。进一步优选的技术方案在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管中的任意一种或两种组合物；所述金属粉的粒径为0.1-5.0μm，为铝、金、锡、锌、钛、钴、锰以及钼中的任意一种；所述膨化剂为氯化钾、二氧化硅或氟化钙中的任意一种。一种高导电的金属复合材料的制备方法，依次包括以下步骤：S1、超声波混料：在超声波反应器中添加有机溶剂、石墨烯、碳纳米管以及膨化剂，超声波混合后，得到分散体；S2、加热搅拌：在所述分散体中加入部分金属粉，加热搅拌，得到湿料；S3、烘干：对所述湿料进行烘干操作，得到复合金属粉；S4、熔化搅拌：对剩余金属粉进行熔化操作，加入所述复合金属粉，搅拌均匀后冷却，就得到所述高导电的金属复合材料。进一步优选的技术方案在于S1中，超声波的频率为15-22kHz，处理时间为1.5-2.2h；S2中，加热温度为150-220℃；S3中，烘干温度为250-280℃，烘干时间为0.5-0.6h；S4中，熔化温度为2800-3500℃，并在氮气氛围下进行搅拌和冷却操作。一种用于生产高导电的金属复合材料的设备，包括搅拌机主体，搅拌柱，加料口以及加料盖，还包括竖直设置在所述搅拌机主体内底面上且位于搅拌区域外侧并用于对待搅拌物料进行充气混合的开孔筒体单元，套接设置在所述开孔筒体单元上并用于在待搅拌物料液面上方进行金属粉均匀吹散操作的浮动开孔环单元，设置在所述浮动开孔环单元环形上表面上并用于封盖所述浮动开孔环单元上方的所述开孔筒体单元的出气结构的连接弹性管，插入设置在所述加料盖内且外连充气设备的安装管，两端分别连接所述安装管和所述开孔筒体单元的充气软管，以及设置在所述开孔筒体单元上并用于卡合固定所述连接弹性管上端和所述充气软管下端的卡合夹紧单元。进一步优选的技术方案在于所述开孔筒体单元包括圆筒主体，设置在所述圆筒主体环形下端面上并用于预留下端充气孔的安装柱，设置在所述圆筒主体上并用于对待搅拌物料进行充气混合的下方出气孔，设置在所述圆筒主体上并用于在待搅拌物料液面上方进行金属粉均匀吹散操作的上方出气孔，设置在所述下方出气孔和所述上方出气孔上的插入管，设置在所有所述插入管外侧端上且横向截面形状为扇环形并用于环向卡合固定所述浮动开孔环单元的竖向条，以及设置在所述竖向条上并对齐所述上方出气孔的条上出气孔。进一步优选的技术方案在于所述浮动开孔环单元包括套在所述圆筒主体上且可以在待搅拌物料液面上浮动的圆环主体，设置在所述圆环主体上并用于所述竖向条卡合插入的弧形槽口，以及从所述弧形槽口向外开设并对齐所述条上出气孔和所述上方出气孔的外扩式出气孔。进一步优选的技术方案在于所述上方出气孔的数量为3-4个，待搅拌物料添加至所述外扩式出气孔对齐任意一个所述上方出气孔，位于液面以下的所述上方出气孔进行待搅拌物料的充气混合操作，位于液面以上的所述上方出气孔通过被所述连接弹性管封盖后密封的方式以用于减少金属粉被吹起后贴附在所述搅拌柱的量。进一步优选的技术方案在于所述卡合夹紧单元包括设置在所述圆筒主体外环面上且位于所述充气软管下端管口内部上方位置处的上凸起圆环，设置在所述圆筒主体外环面上且位于所述连接弹性管上端管口内部下方位置处的下凸起圆环，以及位于所述上凸起圆环和所述下凸起圆环之间并用于在外侧弹力夹紧所述充气软管和所述连接弹性管的弹性绳环。本专利技术通过先超声波混料，再加热搅拌，接着烘干，最后熔化搅拌的方式，将石墨烯、碳纳米管和金属粉复合成高导电的的新型材料，而且制备过程中所采用的搅拌设备，其结构包括开孔筒体单元、浮动开孔环单元、连接弹性管、安装管、充气软管以及卡合夹紧单元，用于在搅拌前对金属粉进行预先吹散混合。本专利技术具有金属复合材料的导电性能好，制备方法简单高效，所采用的搅拌设备结构合理有效，金属粉预先均匀吹散的方式大大节省了搅拌时间，可控的吹散动作可以避免金属粉大量贴附在搅拌柱上，以及整体搅拌动作高效、均匀的优点。附图说明图1为本专利技术中制备方法的流程图。图2为本专利技术中搅拌机的结构示意图。图3为本专利技术中浮动开孔环单元未触发金属粉吹散动作时的位置示意图，其中标记L为液面。图4为本专利技术中其中一个上方出气孔对齐外扩式出气孔，金属粉均匀吹散动作生效时浮动开孔环单元的位置结构示意图，其中标记L为液面。图5为本专利技术中竖向条在俯视角度下的位置结构示意图。图6为本专利技术中竖向条的安装位置示意图。图7为本专利技术中竖向条的结构示意图。图8为本专利技术中卡合夹紧单元的位置结构示意图。具体实施方式以下所述仅为本专利技术的较佳实施例，并非对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高导电的金属复合材料，其特征在于包括按重量计的以下各组分：/n石墨烯15-18份、/n碳纳米管2-8份、/n金属粉75-78份、/n膨化剂0.2-0.3份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高导电的金属复合材料，其特征在于包括按重量计的以下各组分：
石墨烯15-18份、
碳纳米管2-8份、
金属粉75-78份、
膨化剂0.2-0.3份。


2.根据权利要求1所述的一种高导电的金属复合材料，其特征在于包括按重量计的以下各组分：
石墨烯15份、
碳纳米管2份、
金属粉76份、
膨化剂0.2份。


3.根据权利要求1所述的一种高导电的金属复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管中的任意一种或两种组合物；所述金属粉的粒径为0.1-5.0μm，为铝、金、锡、锌、钛、钴、锰以及钼中的任意一种；所述膨化剂为氯化钾、二氧化硅或氟化钙中的任意一种。


4.一种如权利要求1所述的高导电的金属复合材料的制备方法，其特征在于依次包括以下步骤：
S1、超声波混料：在超声波反应器中添加有机溶剂、石墨烯、碳纳米管以及膨化剂，超声波混合后，得到分散体；
S2、加热搅拌：在所述分散体中加入部分金属粉，加热搅拌，得到湿料；
S3、烘干：对所述湿料进行烘干操作，得到复合金属粉；
S4、熔化搅拌：对剩余金属粉进行熔化操作，加入所述复合金属粉，搅拌均匀后冷却，就得到所述高导电的金属复合材料。


5.根据权利要求4所述的一种高导电的金属复合材料的制备方法，其特征在于：S1中，超声波的频率为15-22kHz，处理时间为1.5-2.2h；S2中，加热温度为150-220℃；S3中，烘干温度为250-280℃，烘干时间为0.5-0.6h；S4中，熔化温度为2800-3500℃，并在氮气氛围下进行搅拌和冷却操作。


6.一种用于生产如权利要求1所述的高导电的金属复合材料的设备，包括搅拌机主体（11），搅拌柱（12），加料口（13）以及加料盖（14），其特征在于：还包括竖直设置在所述搅拌机主体（11）内底面上且位于搅拌区域外侧并用于对待搅拌物料进行充气混合的开孔筒体单元（1），套接设置在所述开孔筒体单元（1）上并用于在待搅拌物料液面上方进行金属粉均匀吹散操作的浮动开孔环单元（2），设置在所述浮动开孔环单元（2）环形上表面上并用于封盖所述浮动开孔环单元（2）上方的所述开孔筒体单元（1）的出气结构的连接弹性管（3），插入设置在所述加料盖（14）内且外连充气设备的安装管（4），两端分别连接所述安装管（4）和所述开孔筒体单元（1）的充气软管（5），...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩绿，
申请(专利权)人：上海超诚科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31