[发明专利]石墨烯、碳纳米管复合材料的制备工艺

说明书

本发明涉及石墨烯、碳纳米管复合材料的制备工艺，其包括将石墨烯和碳纳米管原料按比例输送至配料罐；将配料罐的物料混合后进行粗磨；将粗磨后的物料脱水处理；对脱水后的物料进行精磨；对精磨后的物料再次脱水处理；对再次脱水处理物料进行烘干、包装。本发明可将原料通过多台粗磨砂磨机同时粗磨，然后对粗磨后的物料进行脱水，再经多台精磨砂磨机同时精磨，最后对精磨的物料再次脱水、干燥，实现了在线连续批量生产；且采用粗磨与精磨结合的方式，通过瞬间释放的压力，破坏石墨烯层与层之间的范德华力，使得石墨烯不容易团聚，从而得到碳纳米管和石墨烯均匀分散混合的复合材料。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯、碳纳米管复合结构材料在线连续批量化的工业制备工艺。

背景技术

英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆 (Andre K.Geim) 等在 2004 年制备出石墨烯材料，由于其独特的结构和光电性质受到了人们广泛的重视。单层石墨由于其大的比表面积、优良的导电、导热性能和低的热膨胀系数而被认为是理想的材料，尤其是其高导电性质，大的比表面性质和其单分子层二维的纳米尺度的结构性质，可在超级电容器和锂离子电池中用作电极材料。碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有很多优异的力学、电学和化学性能。石墨烯 (Graphene) 是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以 sp2 杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。通常情况下5层以内均可称为石墨烯。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，导热系数高达 5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，且常温下其电子迁移率超过 15000cm2/V·s，比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约 10-6Ω·cm，比铜或银低，其成为世上电阻率最小的材料。

现有的石墨烯、碳纳米管复合材料一般通过石墨烯直接与碳纳米管超声混合制取，但由于石墨烯和碳纳米管均较难在溶剂中分散，容易导致分散不均匀。目前生产石墨烯、碳纳米管复合材料采取的方式仍是间歇批次式的生产模式，均无法实现连续生产，无法达到工业化规模。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可获得粒度均匀且分散均匀的石墨烯、碳纳米管复合材料的在线连续批量制备工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：石墨烯、碳纳米管复合材料的制备工艺，其包括以下步骤：

（1）将石墨烯和碳纳米管原料按比例输送至配料罐；

（2）将配料罐的物料混合后进行粗磨；

（3）将粗磨后的物料脱水处理；

（4）对脱水后的物料进行精磨；

（5）对精磨后的物料再次脱水处理；

（6）对再次脱水处理的物料进行烘干、包装。

作为优选，所述配料罐采用负压的方式从该配料罐罐底抽取石墨烯和碳纳米管原材料。

作为优选，所述配料罐内的混合原料先分别输送至数个粗磨循环罐，然后将每一粗磨循环罐内的原料输送至对应的一台粗磨砂磨机进行粗磨，再将每一台所述粗磨砂磨机粗磨后的物料返回至对应的粗磨循环罐，然后对每一粗磨循环罐内粗磨后的物料进行脱水处理。

作为优选，每一所述粗磨循环罐内粗磨后的物料可输送至对应的粗磨砂磨机再次粗磨，再次粗磨后的物料返回至对应的粗磨循环罐，如此循环粗磨，然后对每一粗磨循环罐内粗磨后的物料进行脱水处理。

作为优选，所述脱水处理是先将每一所述粗磨循环罐内粗磨后的物料输送至粗磨中间罐，再将粗磨中间罐内的物料采用粗磨离心机进行离心脱水处理，然后将该粗磨离心机滤饼箱内的物料进行精磨。

作为优选，所述粗磨离心机滤饼箱内的物料先输送至离心中转罐，再将离心中转罐内的物料进行精磨。