[发明专利]一种石墨烯碳刷及其制备方法和装置

权利要求书

1.一种石墨烯碳刷，其特征在于，所述碳刷由以下重量份的原料制成：鳞片石墨粉30～40、石墨烯1.2～2.0、超高分子量聚乙烯纤维3～4、纳米铜粉1～2、铜粉50～60、铜钴合金粉1～2、硼改性酚醛树脂10～20以及去离子水80～90。

2.如权利要求1所述的一种石墨烯碳刷，其特征在于，所述石墨烯的重量份为1.2～1.7。

3.一种石墨烯碳刷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

球形化处理鳞片石墨粉，得到表面改性的鳞片石墨粉；

将超高分子量聚乙烯纤维磨盘至打浆度为80°～90°，过滤后除去水分，得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维；

将预处理的超高分子量聚乙烯纤维加入去离子水中搅拌均匀，得到超高分子量聚乙烯纤维分散液；

将石墨烯加入所述超高分子量聚乙烯纤维分散液中，搅拌混合均匀后静置50～60h，静置后过滤，产物经水洗后干燥，得到负载石墨烯的超高分子量聚乙烯纤维；

将硼改性酚醛树脂以溶剂溶解，得到硼改性酚醛树脂溶液；

将所述表面改性的鳞片石墨粉、所述负载石墨烯的超高分子量聚乙烯纤维、所述纳米铜粉、所述铜粉以及所述铜钴合金粉混合均匀，得到预混合液，将所述硼改性酚醛树脂溶液以喷射的方式射入所述预混合液中，蒸除溶剂，得到初混碳刷粉末；

将初混碳刷干燥处理4～5h，得到干燥初混碳刷粉末；

将初混碳刷粉末用粉碎机粉碎，过300目的分样筛，得到经筛选的初混碳刷粉末；

将经筛选的初混碳刷粉末在模压机上压模成型，得到坯体，烘焙坯体，得到所述石墨烯碳刷。

4.如权利要求3所述的一种石墨烯碳刷的制备方法，其特征在于，所述球形化处理鳞片石墨粉的步骤包括：采用高速气流冲击设备对所述鳞片石墨粉球形化处理，所述高速气流冲击设备的气流的线速度为80m/s，处理时间为2h。

5.如权利要求3所述的一种石墨烯碳刷的制备方法，其特征在于，所述将超高分子量聚乙烯纤维磨盘至打浆度为80°～90°，过滤后除去水分的步骤包括：将过滤后除去水分的过滤物进行超重离心处理后，得到预处理的超高分子量聚乙烯纤维；

所述将超高分子量聚乙烯纤维磨盘至打浆度为80°～90°，过滤后除去水分的步骤之前包括：将超高分子量量聚乙烯树脂在140℃～275℃温度下加热1min～30min。

6.一种石墨烯碳刷的制备装置，用于将硼改性酚醛树脂溶液以喷射的方式射入所述预混合液，其特征在于，包括：容置管（1）、水平进液管（2）、出液管（3）以及竖直进液管（4），所述水平进液管（2）与所述出液管（3）水平设置于所述容置管（1）的两端，所述竖直进液管（4）设置于所述容置管（1）的顶部，所述容置管（1）内部设置有溶液容置腔（11），所述水平进液管（2）、所述出液管（3）以及所述竖直进液管（4）均呈空心管状，所述水平进液管（2）、所述出液管（3）以及所述竖直进液管（4）均与所述溶液容置腔（11）相连通；

所述水平进液管（2）位于所述溶液容置腔（11）的内部的一段设置有喷嘴（21），所述喷嘴（21）呈圆锥台形，所述喷嘴（21）的表面设置有多个喷头（22），所述喷头（22）呈空心管状，所述喷头（22）与所述水平进液管（2）相连通。

7.如权利要求6所述的一种石墨烯碳刷的制备装置，其特征在于，所述出液管（3）呈空心圆锥管状，所述出液管（3）与所述容置管（1）可拆卸连接。

8.如权利要求6所述的一种石墨烯碳刷的制备装置，其特征在于，多个所述喷头（22）在所述喷嘴（21）表面呈圆周分布。

9.如权利要求6所述的一种石墨烯碳刷的制备装置，其特征在于，所述竖直进液管（4）的顶部一端设置有支撑凸台（41）。

10.如权利要求6至9任意一项权利要求所述的一种石墨烯碳刷的制备装置，其特征在于，所述喷头（22）呈弧形空心管状。