制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】一種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤及其制備方法和應(yīng)用，包括上磨盤、下磨盤和驅(qū)動上磨盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述上磨盤為上磨本體底部連接固定耐磨橡膠上磨盤，所述下磨盤為下磨本體頂部連接固定耐磨橡膠下磨盤。所述耐磨橡膠上磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成，所述耐磨橡膠下磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成。本發(fā)明的耐磨橡膠上、下磨盤摩擦力大，剝離石墨效率高，而且所得石墨烯厚度薄，耐磨橡膠上、下磨盤以純剪切力為主，沖擊力小，能有效避免對石墨晶格造成的破壞，減少石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷，制得的石墨烯質(zhì)量高。
【專利說明】
制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯憑借其獨(dú)特的性質(zhì)引起了世界各國科學(xué)家的廣泛關(guān)注，成為近年來的研究熱點。目前石墨烯的制備方法主要有機(jī)械剝離法、氧化石墨-還原法、化學(xué)氣相沉積法、外延生長法等，目前能夠規(guī)?；a(chǎn)石墨烯的方法，主要是氧化石墨-還原法，但是氧化石墨-還原法在氧化還原的過程中，石墨烯的電子結(jié)構(gòu)以及晶體的完整性容易受到強(qiáng)氧化劑的破壞，造成石墨烯的結(jié)構(gòu)存在較多的缺陷，而導(dǎo)致其部分電學(xué)、熱學(xué)性能損失；因此迫切需要開發(fā)一種低成本、高質(zhì)量、規(guī)模化制備石墨烯方法。
[0003]與其他方法相比，機(jī)械剝離法是最簡單的方法，容易獲得高質(zhì)量的石墨烯，機(jī)械剝離法有著巨大的潛力，機(jī)械法制備石墨烯的最大特點就是在剝離過程中沒有對石墨進(jìn)行氧化作用，避免了化學(xué)方法所需要的有毒有害的化學(xué)試劑和對石墨烯晶體的破壞，因此能夠獲得高質(zhì)量的石墨烯，制備方法工藝簡單，過程易于控制;但是，現(xiàn)有的機(jī)械剝離石墨制備石墨烯效率較低，例如，傳統(tǒng)的制備石墨烯的球磨設(shè)備，主要采用不銹鋼珠、鋯珠、陶瓷珠等材料作為磨介，機(jī)械轉(zhuǎn)動，研磨石墨，存在珠子與珠子之間的接觸面較小，對石墨的剝離效果不好，其次，現(xiàn)有的球磨設(shè)備除了提供剝離石墨的剪切力外，同時也帶來了對石墨很大的沖擊力，石墨片不可避免受到了磨球的強(qiáng)烈沖擊，造成了一些結(jié)構(gòu)缺陷；因而能提供純剪切力的碾磨法受到重視，中國專利201410567235公開了碾磨剝離石墨裝置制備石墨烯的方法，利用上、下磨盤之間形成水平的接觸面，上、下磨盤在其靠近相互接觸面的一端覆蓋一層耐磨陶瓷或耐磨塑料層，通過上下磨盤地轉(zhuǎn)動，平行地研磨石墨片層，從而使石墨烯以保持石墨原始片層尺寸的方式被剝離出來，并減少了毛刺和結(jié)構(gòu)缺陷，該法較一般的球磨法有所改進(jìn)，減少了對石墨的沖擊力，對制備高質(zhì)量石墨烯有利，但是該裝置磨盤由陶瓷或耐磨塑料層構(gòu)成，沒有提供足夠的摩擦力，對石墨剝離仍然有限，有鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術(shù)中的碾磨法制備石墨烯的方法予以改進(jìn)，尋求足夠大的摩擦力的碾磨裝置很有必要，以解決上述問題。以耐磨橡膠制作磨盤剝離石墨制備石墨烯未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤及其制備方法和應(yīng)用，磨盤的耐磨橡膠層上、下接觸面層摩擦力大，剝離石墨效率高，而且所得石墨烯厚度薄，耐磨橡膠上、下磨盤以純剪切力為主，沖擊力小，能有效避免對石墨晶格造成的破壞，減少石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷，制得的石墨烯質(zhì)量尚O
[0005 ]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤，包括上磨盤、下磨盤和驅(qū)動上磨盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述上磨盤為上磨本體底部連接固定耐磨橡膠上磨盤，所述下磨盤為下磨本體頂部連接固定耐磨橡膠下磨盤。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述上磨本體和下磨本體為金屬構(gòu)件。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述的耐磨橡膠上磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成，所述耐磨橡膠下磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成。
[0008]上述技術(shù)方案中，所述的耐磨橡膠上磨盤的底面和耐磨橡膠下磨盤的頂面帶有凹槽形磨紋。
[0009]—種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤的制備方法，包括:
1、用金屬機(jī)加工常規(guī)工藝制備金屬的上磨本體和金屬的下磨本體；
2、采用耐磨橡膠制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤，將金屬的上、下磨本體固定在刻有凸槽形磨紋的金屬模具中，澆注或模壓耐磨橡膠，固化，脫模，即可得到與上、下磨本體粘合在一起的具有凹槽形磨紋的上、下磨盤；
3、將上、下磨盤安裝固定于碾磨裝置中；
4、安裝電機(jī)、減速機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，即構(gòu)成碾磨機(jī)。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述的耐磨橡膠采用合成橡膠和/或天然橡膠制備而成。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述的合成橡膠包括下述中的一種或多種:聚氨酯橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠。
[0012]上述技術(shù)方案中，采用聚氨酯耐磨橡膠制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤的方法如下:
聚氨酯彈性體可在較寬的硬度范圍具有較高的彈性及強(qiáng)度、優(yōu)異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動性，具有“耐磨橡膠”之稱，由于橡膠摩擦系數(shù)都比鋼材、巖石、塑料、砂輪、陶瓷大，即提供剝離石墨的剪切力大，適合作剝離石墨的磨盤材料，具體制作方法如下:
(1)聚四亞甲基二醇脫水:
在裝備有攪拌器、溫度計、真空接管的三口瓶中，加入適量的聚四亞甲基二醇，升溫至100 0C?140 0C ,在0.08 MPa?0.09 MPa真空度下脫水2 h?3 h后，冷卻至40 °C?60 °C，待用；
(2)預(yù)聚體合成:
在三口瓶中按配方量加入適量的脫水后的聚四亞甲基二醇和甲苯二異氰酸酯(TDI)，聚四亞甲基二醇:TDI =1:0.18-0.28(質(zhì)量比)，攪拌均勻后升溫至80-85 °C，保持此溫度使其反應(yīng)2h，脫泡15-30 min，出料，密閉保存；
(3)上、下磨盤的制備:
將上、下磨盤模具預(yù)熱至80-100 °C，計算磨盤制品的用膠量，將計量的預(yù)聚體升溫至80 0C?90 °C,真空脫泡15 min?40 min;然后，將計量并熔化的3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷(MOCA)加入到上述預(yù)聚體中，MOCA投料量按聚四亞甲基二醇:MOCA=1:
0.16-0.25(質(zhì)量比)計，快速攪拌均勻，迅速澆注到涂有脫模劑并已預(yù)熱刻有凸槽形磨紋的模具中，立刻放入鼓風(fēng)干燥烘箱中，在100 0C?110 °C溫度下后硫化3 h?10 h,使反應(yīng)趨于完全;冷卻出模，即得與上、下磨本體粘合在一起的耐磨橡膠上、下磨盤。
[0013]上述技術(shù)方案中，采用天然橡膠和合成橡膠混合制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤的方法如下:
1)配方:質(zhì)量比，橡膠100:天然橡膠46-50，順丁橡膠50-54，促進(jìn)劑1_2，硫化劑1-2，氧化鋅4-6，防老劑2-3，軟化劑適量，耐磨爐黑50-58;
2)制作工藝主要由塑煉、配料、混煉、壓延、成型、硫化常規(guī)操作組成，通過上述操作即可以得到與上、下磨本體粘合在一起的耐磨橡膠上、下磨盤。
[0014]耐磨橡膠與上、下磨本體在橡膠制備過程中，澆注時就自動與金屬的上、下磨本體粘合，不需要另外固定。
[0015]應(yīng)用本發(fā)明的高剪切力耐磨橡膠磨盤制備石墨烯的方法如下:
將制好的耐磨橡膠上、下磨盤制品，安裝固定到碾磨機(jī)上，即可進(jìn)行石墨烯制備的碾磨作業(yè);首先稱取一定量的十二烷基苯磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉、0P-10復(fù)配分散劑和一定數(shù)量的去離子水，攪拌混合均勻，分散劑的濃度0.4-1.0mg/ml，加入一定量的鱗片石墨或膨脹石墨、可膨脹石墨，石墨的濃度20-40mg/ml，攪拌混合均勻，然后啟動碾磨機(jī)，緩慢逐步加入石墨懸浮液，石墨懸浮液加完后，將石墨懸浮液重新進(jìn)行第二次碾磨，重復(fù)循環(huán)操作，碾磨
6-30小時后，停止操作;將物料取出，進(jìn)行離心分離，離心轉(zhuǎn)速設(shè)定為4000-9000轉(zhuǎn)/分，時間5-30分鐘，去除離心管底部未剝離的石墨，返回作下一次碾磨原料，得到石墨分散液，可以直接應(yīng)用，或干燥得到石墨烯粉末，經(jīng)檢測，石墨烯層數(shù)小于10層。
[0016]本發(fā)明的原理:
石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，在層內(nèi)，碳原子排列成六邊形，原子之間以共價鍵結(jié)合，結(jié)合力很強(qiáng)，形成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在層與層之間，是靠較弱的范德華力相結(jié)合的，極易滑動和剝離，因此在適合的擠壓以及摩擦作用下，石墨表現(xiàn)為極完全解離，摩擦力的大小對剝離石墨效果產(chǎn)生不同的影響，摩擦力大剝離石墨效果高，反之則低，碾磨裝置摩擦力的大小來源于上、下磨盤接觸的表面的材質(zhì)，不同的材質(zhì)有著不同的摩擦力，不同材質(zhì)摩擦副材料的摩擦系數(shù):鋼-鋼0.1，耐磨塑料例如聚酰胺(尼龍66) 0.12-0.25，聚四氟乙烯0.04，陶瓷材料約為0.2，聚氨酯橡膠的摩擦系數(shù)是0.9，丁腈橡膠1.5，乙丙橡1.2，氟橡膠0.85;迄今為止現(xiàn)有的碾磨裝置的磨盤材質(zhì)多數(shù)是鋼材，其次是石材和砂輪，塑料應(yīng)用較少，橡膠未見有應(yīng)用;眾所周知，一般橡膠摩擦系數(shù)都比鋼材、巖石、塑料如聚四氟乙烯以及尼龍、砂輪、陶瓷等大;石墨有著優(yōu)良的潤滑性能，其本身具有自潤滑性，沒有足夠的剪切力很難剝離石墨制備石墨烯。本發(fā)明利用橡膠的摩擦系數(shù)大的特點，提供強(qiáng)大的剪切力，以耐磨橡膠為原料制備上、下磨盤，通過上下磨盤地轉(zhuǎn)動，平行地研磨石墨片層，提供環(huán)向足夠大摩擦力，使得具有弱層間結(jié)構(gòu)的石墨在磨盤產(chǎn)生強(qiáng)大剪切力場的作用下，實現(xiàn)石墨層間剝離，所得石墨烯厚度比較簿；由于橡膠摩擦力大，剝離石墨效率比其他材質(zhì)制作的磨盤高，而且由于磨盤以純剪切力為主，沖擊力很小，能有效地避免撞擊對石墨晶格造成的破壞，減少了石墨烯結(jié)構(gòu)缺陷，可以制得高質(zhì)量石墨烯。
[0017]采用本發(fā)明上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果:
1、本發(fā)明采用耐磨橡膠作磨盤剝離石墨，磨盤以純剪切力為主，沖擊力很小，減少了石墨稀結(jié)構(gòu)缺陷，可以制得高質(zhì)量石墨?。?br> 2、本發(fā)明不需要氧化還原法制備石墨烯所需大量的無機(jī)酸及氧化劑，對環(huán)境無污染；
3、制備過程簡單，設(shè)備少，常溫常壓，投資少，適用于規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)；
4、由于橡膠摩擦力大，剝離石墨效率比其他材質(zhì)制作的磨盤效率高，可以高效率生產(chǎn)石墨稀;
5、生產(chǎn)成本低，有利于下游產(chǎn)品發(fā)展。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記:I一下磨本體，2—耐磨橡膠下磨盤，3—耐磨橡膠上磨盤，4一上磨本體，
5—加料管，6—轉(zhuǎn)動軸。
[0020]【具體實施方式】:
參見圖1，本發(fā)明的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤，包括上磨盤、下磨盤和驅(qū)動上磨盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述上磨盤為上磨本體底部連接固定耐磨橡膠上磨盤，所述下磨盤為下磨本體頂部連接固定耐磨橡膠下磨盤，所述上磨本體和下磨本體為金屬構(gòu)件，所述的耐磨橡膠上磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成，所述耐磨橡膠下磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成，所述耐磨橡膠上磨盤的底面和耐磨橡膠下磨盤的頂面帶有凹槽形磨紋。
[0021 ] 一種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤的制備方法，包括:
1、用金屬機(jī)加工常規(guī)工藝制備金屬的上磨本體和金屬的下磨本體；
2、采用耐磨橡膠制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤，將金屬的上、下磨本體固定在刻有凸槽形磨紋的金屬模具中，澆注或模壓耐磨橡膠，固化，脫模，即可得到與上、下磨本體粘合在一起的帶有凹槽形磨紋的上、下磨盤；
3、將上、下磨盤安裝固定于碾磨裝置中；
4、安裝電機(jī)、減速機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，即構(gòu)成碾磨機(jī)；
所述的耐磨橡膠采用合成橡膠和/或天然橡膠制備而成，所述的合成橡膠包括下述中的一種或多種:聚氨酯橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠。采用聚氨酯耐磨橡膠制備上、下磨盤的方法如下:
聚氨酯彈性體可在較寬的硬度范圍具有較高的彈性及強(qiáng)度、優(yōu)異的耐磨性、耐油性、耐疲勞性及抗震動性，具有“耐磨橡膠”之稱，由于橡膠摩擦系數(shù)都比鋼材、巖石、塑料、砂輪、陶瓷大，即提供剝離石墨的剪切力大，適合作剝離石墨的磨盤裝置，具體制作方法如下:
(1)聚四亞甲基二醇脫水:
在裝備有攪拌器、溫度計、真空接管的三口瓶中，加入適量的聚四亞甲基二醇，升溫至100 0C?140 0C ,在0.08 MPa?0.09 MPa真空度下脫水2 h?3 h后，冷卻至40 °C?60 °C，待用；
(2)預(yù)聚體合成:
在三口瓶中按配方量加入適量的脫水后的聚四亞甲基二醇和甲苯二異氰酸酯(TDI)，聚四亞甲基二醇:TDI =1:0.18-0.28(質(zhì)量比)，攪拌均勻后升溫至80-85 °C，保持此溫度使其反應(yīng)2h，脫泡15-30 min，出料，密閉保存；
(3)上、下磨盤的制備:
將磨盤模具預(yù)熱至80-100 °C，計算磨盤制品的用膠量，將計量的預(yù)聚體升溫至80 V?90 °C,真空脫泡15 min?40 min;然后，將計量并熔化的3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷(MOCA)加入到上述預(yù)聚體中，MOCA投料量按聚四亞甲基二醇:MOCA=1:0.16-0.25(質(zhì)量比)計，快速攪拌均勻，迅速澆注到涂有脫模劑并已預(yù)熱刻有凸槽形磨紋的模具中，立刻放入鼓風(fēng)干燥烘箱中，在100 0C?110 °C溫度下后硫化3 h?10 h,使反應(yīng)趨于完全;冷卻出模，即得耐磨橡膠上、下磨盤。
[0022]采用天然橡膠和合成橡膠混合制備上磨盤和下磨盤的方法如下:
①配方:質(zhì)量比，橡膠100:天然橡膠46-50，順丁橡膠50-54，促進(jìn)劑1_2，硫化劑1-2，氧化鋅4-6，防老劑2-3，軟化劑適量，耐磨爐黑50-58;
②制作工藝主要由塑煉、配料、混煉、壓延、成型、硫化常規(guī)操作組成，通過上述操作即可以得到耐磨橡膠上、下磨盤。
[0023]應(yīng)用本發(fā)明的高剪切力耐磨橡膠磨盤制備石墨烯的方法如下:
將制好的耐磨橡膠上、下磨盤制品，安裝固定到碾磨機(jī)上，即可進(jìn)行制備石墨烯的碾磨作業(yè);首先稱取一定量的十二烷基苯磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉、0P-10復(fù)配分散劑和一定數(shù)量的去離子水，攪拌混合均勻，分散劑的濃度0.4-1.0mg/ml，加入一定量的鱗片石墨或膨脹石墨、可膨脹石墨，石墨的濃度20-40mg/ml，攪拌混合均勻，然后啟動磨盤機(jī)，緩慢逐步加入石墨懸浮液，石墨懸浮液加完后，將石墨懸浮液重新進(jìn)行第二次磨盤，重復(fù)循環(huán)操作，磨盤
6-30小時后，停止操作;將物料取出，進(jìn)行離心分離，離心轉(zhuǎn)速設(shè)定為4000-9000轉(zhuǎn)/分，時間5-30分鐘，去除離心管底部未剝離的石墨，返回作下一次磨盤原料，得到石墨分散液，可以直接應(yīng)用，或干燥得到石墨烯粉末，經(jīng)檢測，石墨烯層數(shù)小于10層。
[0024]原料:原料均為市售工業(yè)級產(chǎn)品。
[0025]實施例1:采用聚氨酯耐磨橡膠制備上、下磨盤:
(1)、聚四亞甲基二醇脫水:
在裝備有攪拌器、溫度計、真空接管的三口瓶中，加入適量的聚四亞甲基二醇，升溫至100 °C、120°C或 140 0C ,在0.08 Mpa、0.085Mpa或0.09 MPa真空度下脫水2 h、2.5h或3 h后，冷卻至40 °C、50 °(:或60 °C,待用；
(2)、預(yù)聚體合成:
在三口瓶中按配方量加入適量脫水后的聚四亞甲基二醇和TDI，聚四亞甲基二醇:TDI=1:0.2-0.26(質(zhì)量比)，攪拌均勻后升溫至80 0C、82 °C或85 V，保持此溫度使其反應(yīng)2h，脫泡15-30 min，出料，密閉保存；
(3)、上、下磨盤的制備:
將磨盤模具預(yù)熱至80°C、90°C或100 V，計算磨盤制品的用膠量，將計量的預(yù)聚體升溫至80 °C、85°C或90 °C,真空脫泡15 min?40 min;然后，將計量并熔化的MOCA加入到上述預(yù)聚體中，MOCA投料量按聚四亞甲基二醇:MOCA=1:0.18-0.21(質(zhì)量比)計，快速攪拌均勻，迅速澆注到涂有脫模劑并已預(yù)熱的刻有凸槽形磨紋的模具中，立刻放入鼓風(fēng)干燥烘箱中，在100 °C、105°C或110 °C溫度下后硫化3 h、5h或10 h,使反應(yīng)趨于完全，冷卻出模，即得與上、下磨本體粘合在一起的耐磨橡膠上、下磨盤。
[0026]實施例2:采用天然橡膠和合成橡膠混合制備耐磨橡膠磨盤:
天然橡膠和順丁橡膠及各種助劑市場上可以購到；
(I)、配方:質(zhì)量比，橡膠100:天然橡膠48，順丁橡膠52，促進(jìn)劑1.5，硫化劑1.5，氧化鋅5，防老劑2.5，軟化劑適量，耐磨爐黑55；制作工藝按塑煉、配料、混煉、壓延、成型、硫化常規(guī)操作進(jìn)行；
(2 )、塑煉和配料:按常規(guī)操作；
(3)、混煉:天然橡膠與順丁橡膠并用，在密煉機(jī)上進(jìn)行，嚴(yán)格控制加料順序與排膠溫度，加料完畢后要充分翻煉，薄通次數(shù)不少于8次；
(4)、壓延、成型:壓延垵常規(guī)操作，成型在成型機(jī)上進(jìn)行；
(5)、硫化:在硫化機(jī)進(jìn)行操作；
通過上述操作可以得到與上、下磨本體粘合在一起的耐磨橡膠上、下磨盤。
[0027]實施例3:應(yīng)用本發(fā)明聚氨酯耐磨橡膠磨盤制備石墨烯
將上述實施例1制得的上、下磨盤安裝到碾磨機(jī)上，將天然鱗片石墨20_40g，去離子水適量，使石墨懸浮液濃度為2-4%，加入十二烷基苯磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉、0P-10復(fù)配分散劑，使十二烷基苯磺酸鈉濃度達(dá)到0.5%，攪拌20分鐘，加入到碾磨機(jī)上部的加料漏斗中，漏斗配置有攪拌機(jī)，啟動碾磨機(jī)，開始加料，並調(diào)節(jié)好加料速度，當(dāng)?shù)谝槐槟肽ネ瓿珊?，重?fù)操作，碾磨18小時，碾磨結(jié)束后，進(jìn)行離心，離心轉(zhuǎn)速4000-9000rpm/min，時間5min-30min，去除離心管底部未剝離的石墨，得到石墨烯分散液，經(jīng)檢測，濃度為4.2mg/ml，石墨烯層數(shù)小于10層。
[0028]實施例4:應(yīng)用本發(fā)明天然橡膠和合成橡膠混合制作的耐磨橡膠磨盤制備石墨烯:將上述實施例2制備的上、下磨盤安裝到碾磨機(jī)上，其他操作條件同實施例3，得到石墨稀分散液，濃度為3.8mg/ml，石墨稀層數(shù)小于1層。
[0029]對比例:
將磨盤換成同樣大小的石磨，其他操作條件同實施例3，碾磨32小時，后處理與實施例3相同，得到石墨烯分散液，經(jīng)檢測，濃度為0.6mg/ml。
【主權(quán)項】
1.一種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤，包括上磨盤、下磨盤和驅(qū)動上磨盤轉(zhuǎn)動的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述上磨盤為上磨本體底部連接固定耐磨橡膠上磨盤，所述下磨盤為下磨本體頂部連接固定耐磨橡膠下磨盤。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤，其特征在于:所述上磨本體和下磨本體為金屬構(gòu)件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤，其特征在于:所述的耐磨橡膠上磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成，所述耐磨橡膠下磨盤為合成橡膠和/或天然橡膠制備而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤，其特征在于:所述耐磨橡膠上磨盤的底面和耐磨橡膠下磨盤的頂面帶有凹槽形磨紋。5.—種制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤的制備方法，其特征在于:包括: (1)、用金屬機(jī)加工常規(guī)工藝制備金屬的上磨本體和金屬的下磨本體； (2)、采用耐磨橡膠制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤，將金屬的上、下磨本體固定在刻有凸槽形磨紋的金屬模具中，澆注或模壓耐磨橡膠，固化，脫模，即可得到與上、下磨本體粘合在一起的具有凹槽形磨紋的上、下耐磨橡膠磨盤； (3)、將上、下磨盤安裝固定于碾磨裝置中； (4)、安裝電機(jī)、減速機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，即可構(gòu)成碾磨機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤的制備方法，其特征在于:所述的耐磨橡膠采用合成橡膠和/或天然橡膠制備而成。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤制備方法，其特征在于:所述的合成橡膠包括下述中的一種或多種:聚氨酯橡膠、丁苯橡膠、順丁橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠、異戊橡膠、乙丙橡膠。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備石墨稀的高剪切力耐磨橡膠磨盤的制備方法，其特征在于:采用聚氨酯耐磨橡膠制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤的方法如下: (1)聚四亞甲基二醇脫水: 在裝備有攪拌器、溫度計、真空接管的三口瓶中，加入適量的聚四亞甲基二醇，升溫至100 0C?140 0C ,在0.08 MPa?0.09 MPa真空度下脫水2 h?3 h后，冷卻至40 °C?60 °C，待用； (2)預(yù)聚體合成: 在三口瓶中按配方量加入適量的脫水后的聚四亞甲基二醇和甲苯二異氰酸酯(TDI)，聚四亞甲基二醇:TDI =1:0.18-0.28(質(zhì)量比)，攪拌均勻后升溫至80-85 °C，保持此溫度使其反應(yīng)2h，脫泡15-30 min，出料，密閉保存； (3)上、下磨盤的制備: 將上、下磨盤模具預(yù)熱至80-100 V，計算磨盤制品的用膠量，將計量的預(yù)聚體升溫至80 0C?90 °C,真空脫泡15 min?40 min;然后，將計量并熔化的3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷(MOCA)加入到上述預(yù)聚體中，MOCA投料量按聚四亞甲基二醇:MOCA=1:0.16-0.25(質(zhì)量比)計，快速攪拌均勻，迅速澆注到涂有脫模劑并已預(yù)熱的刻有凸槽形磨紋的模具中，立刻放入鼓風(fēng)干燥烘箱中，在100 0C?110 °C溫度下后硫化3 h?10 h,使反應(yīng)趨于完全;冷卻出模，即得與上、下磨本體粘合在一起的耐磨橡膠上、下磨盤。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備石墨烯的高剪切力耐磨橡膠磨盤的制備方法，其特征在于:采用天然橡膠和合成橡膠混合制備耐磨橡膠上磨盤和耐磨橡膠下磨盤的方法如下: ①配方:質(zhì)量比，橡膠100:天然橡膠46-50，順丁橡膠50-54，促進(jìn)劑1_2，硫化劑1-2，氧化鋅4-6，防老劑2-3，軟化劑適量，耐磨爐黑50-58; ②制作工藝由塑煉、配料、混煉、壓延、成型、硫化常規(guī)操作組成，通過上述操作即可以得到與上、下磨本體粘合在一起的耐磨橡膠上、下磨盤。10.—種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的高剪切力耐磨盤橡膠磨盤制備石墨烯的方法，如下: 將制好的耐磨橡膠上、下磨盤制品，安裝固定到碾磨機(jī)上，即可進(jìn)行制備石墨烯的碾磨作業(yè);首先稱取一定量的十二烷基苯磺酸鈉、羧甲基纖維素鈉、0P-10復(fù)配分散劑和一定數(shù)量的去離子水，攪拌混合均勻，分散劑的濃度0.4-1.0mg/ml，加入一定量的鱗片石墨或膨脹石墨、可膨脹石墨，石墨的濃度20-40mg/ml，攪拌混合均勻，然后啟動碾磨機(jī)，緩慢逐步加入石墨懸浮液，石墨懸浮液加完后，將石墨懸浮液重新進(jìn)行第二次碾磨，重復(fù)循環(huán)操作，碾磨6-30小時后，停止操作;將物料取出，進(jìn)行離心分離，離心轉(zhuǎn)速設(shè)定為4000-9000轉(zhuǎn)/分，時間5-30分鐘，去除離心管底部未剝離的石墨，返回作下一次碾磨原料，得到石墨分散液，可以直接應(yīng)用，或干燥得到石墨烯粉末，經(jīng)檢測，石墨烯層數(shù)小于10層。
【文檔編號】C01B31/04GK106044761SQ201610616503
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月1日
【發(fā)明人】鄧仟菀
【申請人】鄧仟菀