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機械法超高速石墨烯剝離設備及石墨烯分散技術三要素

IKN 2018-01-04 | 閱讀：4144

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機械法超高速石墨烯剝離設備及石墨烯分散技術三要素

IKN研磨分散機設計獨特，能夠延長易損件的使用時間,，因此尤其適合高硬度和高純度物料的粉碎,?？梢砸粰C多用，也可以單獨使用,，且粉碎粒度范圍廣,，成品粒徑可以進行調整。

石墨烯分散的技術三要素：分散介質,、分散劑和分散設備,，這里主要向大家介紹石墨烯分散過程中比較重要的一個要素——石墨烯分散設備

分散設備

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

（2）研磨分散設備：適合大規(guī)模地分散石墨烯,中粘度介質分散石墨烯

（3）采用“先研磨分散,、后超聲波分散”組合方法，可以高效,、穩(wěn)定地分散石墨烯

IKN石墨烯研磨分散設備是由電動機通過皮帶傳動帶動轉齒（或稱為轉子）與相配的定齒（或稱為定子）作相對的高速旋轉，被加工物料通過本身的重量或外部壓力（可由泵產(chǎn)生）加壓產(chǎn)生向下的螺旋沖擊力,，透過膠體磨定,、轉齒之間的間隙（間隙可調）時受到強大的剪切力、摩擦力,、高頻振動等物理作用,，使物料被有效地乳化、分散和粉碎,，達到物料超細粉碎及分散的效果,。

石墨烯分散包括水性和油性漿料分散

石墨烯應用的研究中，一個重要的問題就是如何實現(xiàn)其可控功能化,。結構完整的石墨烯是由不含任何不穩(wěn)定鍵的碳六元環(huán)組合而成，化學穩(wěn)定性高,，其表面呈惰性狀態(tài),，與其他介質(如溶劑等)的相互作用較弱,，并且石墨烯片與片之間有較強范德華力,。容易產(chǎn)生聚集，使其難溶于水及常用的有機溶劑，這給石墨烯的進一步研究和應用造成了極大的困難,。為了充分發(fā)揮其優(yōu)良性質,，并改善其成型加工性(如提高溶解性、在基體中的分散性等),，必須對石墨烯進行有效的功能化,。通過引入特定的官能團，還可以賦予石墨烯新的性質,，進一步拓展其應用領域,。功能化是實現(xiàn)石墨烯分散、溶解和成型加工的最重要手段,。如果說石墨烯二維晶體的發(fā)現(xiàn)為凝聚態(tài)物理研究開啟了激動人心的一頁, 那么功能化石墨烯及其應用將為化學和材料領域提供新的橋梁和手段,。

石墨烯的功能化是目前研究最為廣泛的功能化方法．盡管石墨烯的主體部分由穩(wěn)定的六元環(huán)構成，但其邊沿及缺陷部位具有較高的反應活性,，可以通過化學氧化的方法制備石墨烯氧化物（Graphen oxide）．由于石墨烯氧化物中含有大量的羧基,、羥基和環(huán)氧鍵等活性基團，可以利用多種化學反應對石墨烯進行共價鍵功能化．例如,，利特納米使用功能化石墨烯對環(huán)境水質進行處理,，清除重金屬離子的效果優(yōu)于現(xiàn)有水處理劑。

通過對石墨烯進行功能化,，不僅可以提高其溶解性,，而且可以賦予石墨烯新的性質，使其在聚合物復合材料,，光電功能材料與器件以及生物醫(yī)藥等領域有很好的應用前景

多種功能化石墨烯,，包括羥基化石墨烯、羧基化石墨烯,、鍍銀石墨烯,、鍍銅石墨烯、負載磁性粒子石墨烯,、半導體雜化石墨烯等,。開發(fā)了各類石墨烯宏觀體，包括石墨烯纖維,、石墨烯海綿,、石墨烯氣凝膠、石墨烯同軸納米線,、石墨烯織物

石墨烯分散設備,石墨烯分散機,石墨烯設備,IKN石墨烯分散設備是由研磨機機和分散機組合而成的高科技產(chǎn)品,。

第一級由具有精細度遞升的多級鋸齒突起和凹槽。定子可以無限制的被調整到所需要的與轉子之間的距離,。在增強的流體湍流下,，凹槽在每級都可以改變方向

第二級由轉定子組成,。分散頭的設計也很好地滿足不同粘度的物質以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子和轉子（乳化頭）和批次式機器的工作頭設計的不同主要是因為在對輸送性的要求方面,，特別要引起注意的是：在粗精度,、中等精度、細精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是指定轉子齒的排列,，還有一個很重要的區(qū)別是不同工作頭的幾何學特征不一樣,。狹槽數(shù)、狹槽寬度以及其他幾何學特征都能改變定子和轉子工作頭的不同功能,。根據(jù)以往的慣例,，依據(jù)以前的經(jīng)驗指定工作頭來滿足一個具體的應用。在大多數(shù)情況下,，機器的構造是和具體應用相匹配的,，因而它對制造出最終產(chǎn)品是很重要。當不確定一種工作頭的構造是否滿足預期的應用,。

CMD2000系列的線速度很高,，剪切間隙非常小，這樣當物料經(jīng)過的時候,，形成的摩擦力就比較劇烈,，結果就是通常所說的濕磨。定轉子被制成圓椎形,，具有精細度遞升的多級鋸齒突起和凹槽,。定子可以無限制的被調整到所需要的與轉子之間的距離。在增強的流體湍流下,，凹槽在每級都可以改變方向,。高質量的表面拋光和結構材料，可以滿足不同行業(yè)的多種要求,。

IKN石墨烯研磨設備采用德國先進的高速研磨分散技術，通過超高轉速（最高可達14000rpm）帶動超高精密的磨頭定轉子（通常配CM+8SF,，定轉子間隙在0.2-0.3之間）使石墨烯漿料在設備的高線速度下形成湍流,，在定轉子間隙里不斷的撞擊、破碎,、研磨,、分散、均質,，從而得出超細的顆粒（當然也需要合適的分散劑做助劑）,。綜合以上幾點可以得出理想的導電石墨烯漿料。氧化石墨烯薄片是石墨粉末經(jīng)化學氧化及剝離后的產(chǎn)物,，氧化石墨烯是單一的原子層,，可以隨時在橫向尺寸上擴展到數(shù)十微米,，因此，其結構跨越了一般化學和材料科學的典型尺度,。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料,，具有聚合物、膠體,、薄膜,，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長久以來被視為親水性物質,，因為其在水中具有優(yōu)越的分散性,，但是，相關實驗結果顯示,，氧化石墨烯實際上具有兩親性,，從石墨烯薄片邊緣到中央呈現(xiàn)親水至疏水的性質分布。因此,，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面,，并降低界面間的能量。其親水性被廣泛認知,。

氧化石墨烯一般由石墨經(jīng)強酸氧化而得,。主要有三種制備氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法,。其中Hummers法的制備過程的時效性相對較好而且制備過程中也比較安全,，是目前最常用的一種,。它采用濃硫酸中的高錳酸鉀與石墨粉末經(jīng)氧化反應之后，得到棕色的在邊緣有衍生羧酸基及在平面上主要為酚羥基和環(huán)氧基團的石墨薄片,，此石墨薄片層可以經(jīng)超聲或高剪切劇烈攪拌剝離為氧化石墨烯,，并在水中形成穩(wěn)定、淺棕黃色的單層氧化石墨烯懸浮液,。由于共軛網(wǎng)絡受到嚴重的官能化,，氧化石墨烯薄片具有絕緣的特質。經(jīng)還原處理可進行部分還原,，得到化學修飾的石墨烯薄片,。雖然最后得到的石墨烯產(chǎn)物或還原氧化石墨烯都具有較多的缺陷，導致其導電性不如原始的石墨烯,，不過這個氧化?剝離?還原的制程可有效地讓不可溶的石墨粉末在水中變得可加工,，提供制作還原氧化石墨烯的途徑。而且其簡易的制程及其溶液可加工性,，考慮量產(chǎn)的工業(yè)制程中,，上述工藝已成為制造石墨烯相關材料及組件的極具吸引力的工藝過程,。