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機(jī)械剝離法制備石墨烯分散機(jī)

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詳細(xì)介紹

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石墨晶體中層與層之間相隔0.340nm，距離較大，是以范德華力結(jié)合起來(lái)的。計(jì)算結(jié)果表明，在石墨晶體中相鄰兩層石墨烯之間的范德華力作用力約2eV/nm2，因此石墨片層很容易在機(jī)械力的作用下剝離。

液相直接剝離法,石墨烯研磨分散機(jī),德國(guó)液相直接剝離法制備石墨烯研磨分散機(jī),ZKE液相直接剝離法制備石墨烯研磨分散機(jī)是是利用剪切力（shear force）、摩擦力或沖擊力（impactforce）將粉體由大顆粒粉碎剝離成小顆粒。

分散：納米粉體被其所添加溶劑、助劑、分散劑、樹(shù)脂等包覆住，以便達(dá)到顆粒*被分離（separating）、潤(rùn)濕（wetting）、分布（distributing）均勻及穩(wěn)定（stabilization）目的。

液相直接剝離法制備石墨烯研磨分散機(jī)通常直接把石墨或膨脹石墨（EG)（一般通過(guò)快速升溫至1000℃以上把表面含氧基團(tuán)除去來(lái)獲?。┘釉谀撤N有機(jī)溶劑或水中, 借助超聲波、加熱或氣流的作用制備一定濃度的單層或多層石墨烯溶液。Coleman等參照液相剝離碳納米管的方式將石墨分散在N-甲基吡咯烷酮（NMP）中, 超聲1h后單層石墨烯的產(chǎn)率為1%, 而長(zhǎng)時(shí)間的超聲(462h)可使石墨烯濃度高達(dá)1.2mg/mL, 單層石墨烯的產(chǎn)率也提高到4%[17]。他們的研究表明, 當(dāng)溶劑的表面能與石墨烯相匹配時(shí), 溶劑與石墨烯之間的相互作用可以平衡剝離石墨烯所需的能量, 而能夠較好地剝離石墨烯的溶劑表面張力范圍為40~50mJ/m²；Hamilton 等。把石墨直接分散在鄰二氯苯（表面張力:36.6mJ/m²）中, 超聲、離心后制備了大塊狀（100~500nm）的單層石墨烯；Drzal 等[利用液−液界面自組裝在中制備了表面高度疏水、高電導(dǎo)率和透明度較好的單層石墨烯。為提高石墨烯的產(chǎn)率, 近Hou 等發(fā)展了一種稱為溶劑熱插層（solvothermal-asssisted exfoliation）制備石墨烯的新方法（圖2-5），該法是以EG為原料, 利用強(qiáng)極性有機(jī)溶劑乙腈與石墨烯片的雙偶極誘導(dǎo)作用（dipoleinduceddipole interaction）來(lái)剝離、分散石墨, 使石墨烯的總產(chǎn)率提高到10%~12%。同時(shí), 為增加石墨烯溶液的穩(wěn)定性, 人們往往在液相剝離石墨片層過(guò)程中加入一些穩(wěn)定劑以防止石墨烯因片層間的范德華力而重新聚集。

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分散方法主要有：
研磨分散：利用三輥機(jī)或多輥機(jī)的輥與輥速度的不同，將研磨料投入加料輥(后輥)和中輥之間的加料溝，二輥以不同速度內(nèi)向旋轉(zhuǎn)，部分研磨料進(jìn)入加料縫并受到強(qiáng)大的剪切作用，通過(guò)加料縫，研磨料被分為兩部分，一部分附加在加料輥上回到加料溝，另一部分由中輥帶到中輥和前輥之間的刮漆縫，在此又一次受到更強(qiáng)大的剪切力作用。經(jīng)過(guò)刮漆縫，研磨料又分成兩部分，一部分由前輥帶到刮處，落入刮漆盤(pán)，另一部分再回到加料溝，如此經(jīng)幾次循環(huán)，可達(dá)到分散的目的。但用三輥機(jī)或多輥機(jī)進(jìn)行處理效率低，能耗高，滿足不了大生產(chǎn)的需求。

球磨分散：通過(guò)球磨機(jī)中磨球之間及磨球與缸體間相互滾撞作用，使接觸鋼球的粉體粒子被撞碎或磨碎，同時(shí)使混合物在球的空隙內(nèi)受到高度湍動(dòng)混合作用而被均勻地分散。

砂磨分散：砂磨是球磨的外延。只不過(guò)研磨介質(zhì)是用微細(xì)的珠或砂。砂磨機(jī)可連續(xù)進(jìn)料，納米粉體的預(yù)混合漿通過(guò)圓筒時(shí)，在筒中受到激烈攪拌的砂粒所給予的猛烈的撞擊和剪切作用，使得納米氧化物能很好地分散在涂料中，分散后的漿離開(kāi)砂粒研磨區(qū)通過(guò)出口篩，溢流排出，出口篩可擋住砂粒，并使其回到筒中。通過(guò)球磨機(jī)和砂磨機(jī)分散能取得較好的分散效果及物料細(xì)度，但球磨機(jī)和砂磨機(jī)同樣無(wú)法避免處理效率低，能耗高的缺點(diǎn)。

分散機(jī)的特點(diǎn)及作用：
1.分散機(jī)的分散盤(pán)下方呈層流狀態(tài)，不同流速的漿料層互相擴(kuò)散，起到分散作用。高速分散機(jī)具有液壓升降、360度回轉(zhuǎn)、無(wú)級(jí)調(diào)速等多種功能?？赏瑫r(shí)配置2-4只容器，液壓升降行程1000﹍、360度回轉(zhuǎn)功能能更好的滿足一機(jī)多用，能夠在很短的時(shí)間內(nèi)從一個(gè)缸變換到另一個(gè)缸進(jìn)行作業(yè)，分散機(jī)*的提高了工作效率，同時(shí)也降低了人工勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.分散機(jī)主要是針對(duì)不同粘度漿狀的液體原料進(jìn)行粉碎、分散、乳化、混合，通過(guò)分散盤(pán)上下劇齒的高速運(yùn)轉(zhuǎn)的新型高效攪拌設(shè)備，對(duì)物料進(jìn)行高速的強(qiáng)烈的剪切、撞擊、粉碎、分散，達(dá)到迅速混合、溶解、分散、細(xì)化的功能。進(jìn)料區(qū)，同時(shí)從軸向吸人工作腔。
(1)分散機(jī)物料不斷地從徑向高速射出，在物料本身和容器壁的阻力下改變流向，與此同時(shí)在轉(zhuǎn)子區(qū)產(chǎn)生的上、下軸向抽吸力的作用下，又形成上、下兩股強(qiáng)烈的翻動(dòng)紊流。物料經(jīng)過(guò)數(shù)次循環(huán)，終完成分散過(guò)程。
(2)強(qiáng)勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)子之間狹窄精密的間隙中，同時(shí)受到離心擠壓、液層摩擦、液力撞擊等綜合作用力，物料被初步分散。
(3)分散機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生至少15m/s以上的線速度，物料在強(qiáng)烈的液力剪切、液層磨擦、撕裂碰撞等作用下被充分分散破碎，同時(shí)通過(guò)定子槽高速射出。
3.分散機(jī)采用無(wú)級(jí)調(diào)速：有電磁調(diào)速、變頻調(diào)速（如用于水性涂料）及防爆變頻調(diào)速（如用于油性涂料）等多種形式。無(wú)級(jí)調(diào)速功能能充分滿足各工藝過(guò)程中不同的工藝要求，可以根據(jù)不同的工藝階段選擇不同的轉(zhuǎn)速。粉體不加助劑、對(duì)晶包完整性要求較高的物料不適用。
4.分散機(jī)在分散盤(pán)邊緣2.5-5mm處形成湍流區(qū)，漿料及粒子受到強(qiáng)烈剪切及沖擊。