一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置

摘要

本发明涉及石墨烯制备技术领域，具体公开了一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置,包括支撑机构、提拉机构、提拉机构下端所设的高压冲击机构与高压冲击机构下端所设的分离震荡机构，所述支撑机构由上支撑与上支撑底部所设的下支撑组件构成，所述提拉机构由提拉缸与提拉缸下端固定连接的提拉架构成，所述高压冲击机构由充气组件、充气组件下端所设的气阀与气阀下端固定连接的高压喷射组件构成，所述分离震荡机构由分离组件、分离组件侧面所设的加热组件与震动电机构成，所述分离组件的下端设有回收槽组件；本发明中，生产方式较为简单，时间短，效率高，无废气产生，更加环保；生产过程中，紧需要提供氮气源，降低生产成本。

权利要求

1.一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置,包括支撑机构、提拉机构、提拉机构下端所设的高压冲击机构与高压冲击机构下端所设的分离震荡机构，其特征在于：所述支撑机构由上支撑（1）与上支撑（1）底部所设的下支撑组件（2）构成，所述提拉机构由提拉缸（3）与提拉缸（3）下端固定连接的提拉架（4）构成，所述高压冲击机构由充气组件（5）、充气组件（5）下端所设的气阀（6）与气阀（6）下端固定连接的高压喷射组件（7）构成，所述分离震荡机构由分离组件（8）、分离组件（8）侧面所设的加热组件（9）与震动电机（10）构成，所述分离组件（8）的下端设有回收槽组件（11），所述上支撑（1）的上端设有上支撑板（101），所述提拉缸（3）固定安装在上支撑板（101）的上端，且在上支撑板（101）下端面的四角处固定设有四根支撑柱I（102），所述下支撑组件（2）的上端设有下支撑板（201），且在下支撑板（201）下端面的四角处固定设有四根支撑柱II（202），所述下支撑板（201）上端面的中间开设有限位安装槽（203），所述分离组件（8）固定安装在限位安装槽（203）上端口的中间。

2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述提拉架（4）的上端设有板状结构的提拉顶板（401），所述提拉顶板（401）的上端面与提拉缸（3）活塞杆的下端面固定相连，且在提拉顶板（401）上端的四角位置处向上固定设有四根导柱（402），所述提拉顶板（401）下端的左右两侧对称设有提拉侧板（403），且在提拉侧板（403）的下端设有与高压喷射组件（7）固定相连的连接座I（404）。

3.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述充气组件（5）的上端设有充气瓶（501），且在充气瓶（501）下端口的侧面固定连通有充气头（502），所述充气瓶（501）的下端口处设有与气阀（6）的上端固定相连的连接法兰I（503）。

4.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述高压喷射组件（7）的中间设有高压出气头（701），且在高压出气头（701）的中上端开设有排气腔（702），所述排气腔（702）的上端口与气阀（6）的下端固定相连，所述高压出气头（701）外侧面的两侧对称设有两个与连接座I（404）固定相连的连接座II（705）。

5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述排气腔（702）的下端口设有高压释放板（703），且在高压释放板（703）的中间均布开设有气弹发射孔（704）。

6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述分离组件（8）的中间设有分离头（801），且在分离头（801）的上端环向设有与高压释放板（703）下端面相扣合的连接法兰II（802），所述分离头（801）上端面的中间开设有承压槽（803）。

7.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：由承压槽（803）的槽底向分离头（801）的底面开设有均布排列的物料分离孔（804），所述分离头（801）外侧面的中间环向设有与限位安装槽（203）相配合的导向固定法兰座（805）。

8.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述加热组件（9）对称扣设在分离头（801）的外侧面上，所述加热组件（9）由加热板（901）与加热板（901）中间所设的电加热杆（903）构成，所述加热板（901）的中间开设有腔体结构的加热槽（902），所述电加热杆（903）固定安装在加热槽（902）内。

9.根据权利要求6所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述回收槽组件（11）的中间设有桶状结构的回收槽（1101），所述回收槽（1101）的上端与分离头（801）的下端固定相连，所述回收槽（1101）的下端口处扣合有出料门板（1102）。

10.根据权利要求9所述的一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，其特征在于：所述出料门板（1102）的两侧设有铰接头（1103），且在回收槽（1101）下端口的外侧对应铰接头（1103）的位置处设有铰接座（1104），所述铰接头（1103）与铰接座（1104）相铰接。

说明书

一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置

技术领域

[0001] 本发明涉及石墨烯制备技术领域，具体为一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置。

背景技术

[0002] 现有技术中，石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生
物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，现有技术中的石墨烯的制备方法分为物理
方法与化学方法，通过物理方法剥离制备石墨烯，通过取向复生法制备石墨烯，通过化学氧
化还原的方法制备石墨烯，而石墨烯涂料的原料所采用的石墨烯是粉末状的石墨烯，现有
技术中所采用较为突出的制备方式为取向复生法制备石墨烯；

[0003] 如发明专利号为CN107572508A所公开的一种生产石墨烯粉体的设备，该发明包括：微波腔室，包括微波源；进出气系统，包括将碳源气体和惰性气体引入所述微波腔室的
进气系统和将反应废气排出所述设备的出气系统；以及产物接收系统，用于接受和存储产
生的石墨烯粉体。本发明的设备在碳源持续通入的条件下，可以实现连续接收石墨烯粉体，
从而实现连续制备石墨烯粉体的目标；

[0004] 但是其在实际的使用过程中仍存在以下缺点：

[0005] 1.现有技术中的石墨烯粉体制备设备，其生产方式虽然较为环保，但是其生产速度慢，远远不能满足庞大的市场需求，无法高效率的实现石墨烯粉体的制备；

[0006] 2.现有技术中的石墨烯粉体制备设备，其生产过程中需要通入惰性气体，而惰性气体的造价高，提高了生产成本。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0008] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置,包括支撑机构、提拉机构、提拉机构下端所设的高压冲击机构与高压冲击机构下端所
设的分离震荡机构，所述支撑机构由上支撑与上支撑底部所设的下支撑组件构成，所述提
拉机构由提拉缸与提拉缸下端固定连接的提拉架构成，所述高压冲击机构由充气组件、充
气组件下端所设的气阀与气阀下端固定连接的高压喷射组件构成，所述分离震荡机构由分
离组件、分离组件侧面所设的加热组件与震动电机构成，所述分离组件的下端设有回收槽
组件，所述上支撑的上端设有上支撑板，所述提拉缸固定安装在上支撑板的上端，且在上支
撑板下端面的四角处固定设有四根支撑柱I，所述下支撑组件的上端设有下支撑板，且在下
支撑板下端面的四角处固定设有四根支撑柱II，所述下支撑板上端面的中间开设有限位安
装槽，所述分离组件固定安装在限位安装槽上端口的中间。

[0009] 优选的，所述提拉架的上端设有板状结构的提拉顶板，所述提拉顶板的上端面与提拉缸活塞杆的下端面固定相连，且在提拉顶板上端的四角位置处向上固定设有四根导
柱，所述提拉顶板下端的左右两侧对称设有提拉侧板，且在提拉侧板的下端设有与高压喷
射组件固定相连的连接座I。

[0010] 优选的，所述充气组件的上端设有充气瓶，且在充气瓶下端口的侧面固定连通有充气头，所述充气瓶的下端口处设有与气阀的上端固定相连的连接法兰I。

[0011] 优选的，所述高压喷射组件的中间设有高压出气头，且在高压出气头的中上端开设有排气腔，所述排气腔的上端口与气阀的下端固定相连，所述高压出气头外侧面的两侧
对称设有两个与连接座I固定相连的连接座II。

[0012] 优选的，所述排气腔的下端口设有高压释放板，且在高压释放板的中间均布开设有气弹发射孔。

[0013] 优选的，所述分离组件的中间设有分离头，且在分离头的上端环向设有与高压释放板下端面相扣合的连接法兰II，所述分离头上端面的中间开设有承压槽。

[0014] 优选的，由承压槽的槽底向分离头的底面开设有均布排列的物料分离孔，所述分离头外侧面的中间环向设有与限位安装槽相配合的导向固定法兰座。

[0015] 优选的，所述加热组件对称扣设在分离头的外侧面上，所述加热组件由加热板与加热板中间所设的电加热杆构成，所述加热板的中间开设有腔体结构的加热槽，所述电加
热杆固定安装在加热槽内。

[0016] 优选的，所述回收槽组件的中间设有桶状结构的回收槽，所述回收槽的上端与分离头的下端固定相连，所述回收槽的下端口处扣合有出料门板。

[0017] 优选的，所述出料门板的两侧设有铰接头，且在回收槽下端口的外侧对应铰接头的位置处设有铰接座，所述铰接头与铰接座相铰接。

[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构设置合理，功能性强，具有以下优点：

[0019] 1.本发明中，生产方式较为简单，时间短，效率高，无废气产生，更加环保；

[0020] 2.本发明中，生产过程中，紧需要提供氮气源，降低生产成本。

附图说明

[0021] 图1为本发明整体结构轴侧视图；

[0022] 图2为本发明整体结构主视图；

[0023] 图3为图2中A‑A处剖面结构轴侧视图；

[0024] 图4为本发明整体结构左视图；

[0025] 图5为图4中B‑B处剖面结构轴侧视图；

[0026] 图6为图5中C处局部结构放大示意图；

[0027] 图7为图5中D处局部结构放大示意图。

[0028] 图中：1、上支撑；2、下支撑组件；3、提拉缸；4、提拉架；5、充气组件；6、气阀；7、高压喷射组件；8、分离组件；9、加热组件；10、震动电机；11、回收槽组件；101、上支撑板；102、支
撑柱I；201、下支撑板；202、支撑柱II；203、限位安装槽；401、提拉顶板；402、导柱；403、提拉
侧板；404、连接座I；501、充气瓶；502、充气头；503、连接法兰I；701、高压出气头；702、排气
腔；703、高压释放板；704、气弹发射孔；705、连接座II；801、分离头；802、连接法兰II；803、
承压槽；804、物料分离孔；805、导向固定法兰座；901、加热板；902、加热槽；903、电加热杆；
1101、回收槽；1102、出料门板；1103、铰接头；1104、铰接座。

具体实施方式

[0029] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0030] 请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种基于石墨烯涂料的石墨烯制备装置,包括支撑机构、提拉机构、提拉机构下端所设的高压冲击机构与高压冲击机构下端所
设的分离震荡机构，支撑机构由上支撑1与上支撑1底部所设的下支撑组件2构成，提拉机构
由提拉缸3与提拉缸3下端固定连接的提拉架4构成，高压冲击机构由充气组件5、充气组件5
下端所设的气阀6与气阀6下端固定连接的高压喷射组件7构成，分离震荡机构由分离组件
8、分离组件8侧面所设的加热组件9与震动电机10构成，分离组件8的下端设有回收槽组件
11，上支撑1的上端设有上支撑板101，提拉缸3固定安装在上支撑板101的上端，且在上支撑
板101下端面的四角处固定设有四根支撑柱I 102，下支撑组件2的上端设有下支撑板201，
且在下支撑板201下端面的四角处固定设有四根支撑柱II 202，下支撑板201上端面的中间
开设有限位安装槽203，分离组件8固定安装在限位安装槽203上端口的中间；

[0031] 其中，上支撑1相对提拉机构起到一个上端支撑作用，下支撑组件2相对震荡分离机构起到一个下端支撑作用，启动提拉缸3可带动提拉架4进行升降动作，进而使提拉架4带
动高压喷射组件7、气阀6与充气组件5做上下方向上的提拉动作，充气组件5相对高压喷射
组件7起到一个储气充能作用，而气阀6则在充气组件5与高压喷射组件7之间起到一个开关
作用，高压喷射组件7则将充气组件5内的超高压气体分流成空气弹对分离组件8内的物料
进行轰击，加热组件9在分离组件8的外侧对分离组件8内的物料起到一个加热作用，提高其
内部活性，使其更容易分离开来，而震动电机10则对分离组件8内的物料施加震动，使其内
部产生震动势能，各个层级之间更容易分离。

[0032] 进一步的，提拉架4的上端设有板状结构的提拉顶板401，提拉顶板401的上端面与提拉缸3活塞杆的下端面固定相连，且在提拉顶板401上端的四角位置处向上固定设有四根
导柱402，提拉顶板401下端的左右两侧对称设有提拉侧板403，且在提拉侧板403的下端设
有与高压喷射组件7固定相连的连接座I 404，其中，导柱402相对在提拉架4整体升降时起
到一个导向作用，提拉顶板403则起到一个提拉支撑作用，而连接座I 404则起到一个与高
压喷射组件7的固定连接作用。

[0033] 进一步的，充气组件5的上端设有充气瓶501，且在充气瓶501下端口的侧面固定连通有充气头502，充气瓶501的下端口处设有与气阀6的上端固定相连的连接法兰I 503，此
处，充气头502与外接高压气管相连通，关闭气阀6，通过高压气管向充气头502内输入高压
氮气，使充气瓶501内部储存高压氮气，当气阀6打开时，充气组件5向下输送超高压氮气。

[0034] 进一步的，高压喷射组件7的中间设有高压出气头701，且在高压出气头701的中上端开设有排气腔702，排气腔702的上端口与气阀6的下端固定相连，当气阀6打开时，充气瓶
501与排气腔702相连通，使充气组件5内超高压氮气涌入到排气腔702内。

[0035] 进一步的，排气腔702的下端口设有高压释放板703，且在高压释放板703的中间均布开设有气弹发射孔704，高压出气头701外侧面的两侧对称设有两个与连接座I 404固定
相连的连接座II 705，进入到排气腔702内的高压氮气从气弹发射孔704下端口喷出，当高
压氮气进入到气弹发射孔704内时，其压力被进一步的增强，当高压氮气从气弹发射孔704
下端口喷出时，形成超高压的气流弹。

[0036] 进一步的，分离组件8的中间设有分离头801，且在分离头801的上端环向设有与高压释放板703下端面相扣合的连接法兰II 802，分离头801上端面的中间开设有承压槽803，
工作时，在承压槽803内放置层间纹理与承压槽803底面垂直的石墨原料段，当气弹发射孔
704喷出的超高压氮气流弹打到石墨原料段上时，石墨原料段内的石墨烯层被快速分离崩
解成粉末，整个过程为瞬间动作。

[0037] 进一步的，由承压槽803的槽底向分离头801的底面开设有均布排列的物料分离孔804，分离头801外侧面的中间环向设有与限位安装槽203相配合的导向固定法兰座805，在
超高压氮气流压力的作用下，承压槽803内的石墨烯粉末从物料分离孔804向下输送，整个
过程为瞬间动作。

[0038] 进一步的，加热组件9对称扣设在分离头801的外侧面上，加热组件9由加热板901与加热板901中间所设的电加热杆903构成，加热板901的中间开设有腔体结构的加热槽
902，电加热杆903固定安装在加热槽902内，在气阀6打开前，先启动加热组件9内的电加热
杆903对承压槽803内的物料进行加热，加热温度控制在500℃‑600℃，使其获得足够的热
能，增强其层间脱离能力。

[0039] 进一步的，回收槽组件11的中间设有桶状结构的回收槽1101，回收槽1101的上端与分离头801的下端固定相连，回收槽1101的下端口处扣合有出料门板1102，工作时，粉碎
后的石墨烯粉从物料分离孔804排出到回收槽1101内进行存储。

[0040] 进一步的，出料门板1102的两侧设有铰接头1103，且在回收槽1101下端口的外侧对应铰接头1103的位置处设有铰接座1104，铰接头1103与铰接座1104相铰接，此处，出料门
板1102一端的铰接头1103与回收槽1101下端口处一端的铰接座1104通过固定销相铰接，而
出料门板1102另一端的铰接头1103与回收槽1101下端口处另一端的铰接座1104通过快插
活动销相铰接，当回收槽1101内储存足够多的石墨烯粉后，可将出料门板1102侧面铰接头
1103处的快插活动销取下，进而将出料门板1102在回收槽1101下端口一侧打开，然后将石
墨烯粉转移投放到其他容器内。

[0041] 工作原理：工作前，先关闭气阀6并通过充气头502向充气瓶501内充氮气到一定阈值，然后先启动提拉缸3使其活塞杆带动提拉顶板401上移，进而使提拉侧板403提拉高压喷
射组件7上移，使高压喷射组件7与分离组件8分离一端距离后暂停提拉缸3，然后将成段的
石墨烯原料段放置到承压槽803内，放置时注意保证原料段的层间方向与承压槽803底部垂
直，然后启动提拉缸3将高压喷射组件7下放到与分离组件8上端面扣合，注意保证提拉缸3
向下的一个压紧力，此时启动电加热杆903，当电加热杆903相对承压槽803内的物料加热一
段时间后，启动震动电机10对承压槽803内物料进行震动处理，电加热杆903继续加热到500
℃‑600℃时，关停电加热杆903与震动电机10，打开气阀6，使充气组件5与高压喷射组件7连
通，此时充气瓶501内超高压氮气快速进入到排气腔702内并继续通过气弹发射孔704射向
承压槽803内的物料，当超高压氮气弹喷射到物料上后，将处于高能状态下的物料内的石墨
烯层瞬间分离并崩裂成石墨烯粉，然后顺着物料分离孔804进入到回收槽1101内，整个分离
与粉碎过程瞬间完成，获得的石墨烯粉末较为均，制作过程快，可重复使用，成本低，适合大
规模生产制备。

[0042] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。