[发明专利]一种石墨烯/导电炭黑复合材料的制备方法及其装置和应用

权利要求书

1.一种石墨烯/导电炭黑复合材料制备方法，其特征是：

(1)将固态石墨烯或石墨烯水系悬浮液在石墨烯配置罐中与水配制成质量百分比为10%-15%的石墨烯悬浮液，通过机械搅拌或超声波分散形成稳定的悬浮液；石墨烯悬浮液配置用水的硬度≤3µmol/l、碱度≤3µmol/l；

(2)将稳定的石墨烯悬浮液加入导电炭黑造粒水中，通过混合器混合均匀形成混合液，所述导电炭黑造粒水的硬度≤3µmol/l、碱度≤3µmol/l；石墨烯占混合液质量百分比为1%-6%；

(3)将上述混合液加入到湿法造粒机中，包覆吸附到粉状导电炭黑的表面，在湿法造粒机搅齿的作用下形成石墨烯/导电炭黑复合材料湿粒子；粉状导电炭黑与混合液之质量比为1：1；

(4)石墨烯/导电炭黑复合材料湿粒子在滚筒干燥机中干燥脱去水分，形成石墨烯/导电炭黑复合材料；石墨烯占该复合材料的质量百分比为1%-6%。

2.如权利要求1所述的石墨烯/导电炭黑复合材料制备方法，其特征是石墨烯与水混合形成石墨烯悬浮液，按照石墨烯悬浮液总质量百分比的0.1%-0.5%加入分散剂，提高悬浮液稳定性。

3.如权利要求1或2所述的石墨烯/导电炭黑复合材料制备方法，其特征是所述滚筒干燥机由来自尾气燃烧炉的热烟气与石墨烯/导电炭黑复合材料湿粒子进行换热而脱去其水分，滚筒干燥机炭黑出口温度150-300℃。

4.如权利要求1所述的石墨烯/导电炭黑复合材料制备方法，其特征是所生产的石墨烯/导电炭黑复合材料DBP的吸收值：120-180 10^-5m³/Kg、氮吸附比表面积：40-80 10³m²/Kg、挥发分：≤0.8%、加热减量：≤0.3%、颗粒平均硬度15-21cN、灰分≤0.20%。

5.如权利要求1所述的石墨烯/导电炭黑复合材料的制备装置，其特征是包括石墨烯悬浮液系统、造粒水系统、混合器、湿法造粒机、粉状炭黑储罐、滚筒干燥机和尾气燃烧炉；造粒水系统包括造粒水泵和造粒水管道；石墨烯悬浮液系统包括石墨烯配置罐、定量泵、流量计和悬浮液管道；石墨烯悬浮液系统通过悬浮液管道与造粒水管道连接，定量泵、流量计依次装在悬浮液管道上；混合器安装在悬浮液管道与造粒水管道接口的后方；混合器通过混合液管道与湿法造粒机连接；粉状炭黑储罐通过气密阀与湿法造粒机连接；滚筒干燥机通过下料管道与湿法造粒机连接；尾气燃烧炉通过烟气管道与滚筒干燥机外围火箱连接；滚筒干燥机上设有石墨烯/导电炭黑复合材料出口。

6.如权利要求5所述的石墨烯/导电炭黑复合材料的制备装置，其特征是所述混合器为静态混合器。

7.如权利要求5或6所述的石墨烯/导电炭黑复合材料的制备装置，其特征是混合液管道上在混合器后方依次装有用于调节混合液流量的流量计和流量调节阀。

8.如权利要求1或5所述的石墨烯/导电炭黑复合材料的应用，其特征是用于生产电缆用半导电屏蔽料，半导电屏蔽料按照质量单位份计的配方是：乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA100份；石墨烯/导电炭黑复合材料40-45份；润滑剂5-8份；抗氧剂0.1-0.3份；交联剂1.5-1.8份；其生产方法是通过密炼机混炼，螺杆挤出机造粒形成半导电屏蔽料，半导电屏蔽料通过挤出机形成电缆线的屏蔽层，石墨烯/导电炭黑复合材料在半导电屏蔽料层中形成导电通路，改善半导电屏蔽料导电性能；该半导电屏蔽料20℃体积电阻率≤20Ω·cm；90℃体积电阻率≤50Ω·cm。