一种石墨烯导电浆料的制备装置及工艺

技术领域

本发明属于石墨烯导电浆料领域，具体的说是一种石墨烯导电浆料的制备装置及工艺。

背景技术

石墨烯是一种以sp

石墨烯是一种新型二维纳米材料，具有优异的导电性、超高的电子迁移率、热导率，且比表面积较大，当其在活性材料中分散后将会是一种极具应用前景的导电剂；

将石墨烯其分散制备出导电浆料，可以形成良好的三维导电网络，能有效缩短电池充放电过程中离子及电子的传输路径，在制备过程中需要使用混合反应罐，将各种材料混合加热和得到石墨烯导电浆料。

石墨烯导电浆料在制备时，对温度的要求较高，原料与碳纳米管结合时要求的温度是六十～八十度，而后续与有机结合剂混合时，要求的温度四十～五十度，传统的蒸汽加热方法控制困难，很容易让温度上限浮动过大，且传统的测温方式是放在罐体的底部，测量内部空气温度，不够精准。

为此，本发明提供一种石墨烯导电浆料的制备装置及工艺。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决背景技术中所提出的至少一个技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种石墨烯导电浆料的制备装置，包括混合罐，所述混合罐的内侧中部设置有搅拌杆，所述混合罐的顶端靠一侧固结有驱动电机，所述驱动电机的输出端固结有传动杆，所述传动杆与搅拌杆之间套接有传动皮带，所述搅拌杆的外侧设置有多组混合片，所述混合片的外侧固接有测温模块，所述混合片的内侧设置有电热管，所述混合罐的顶端设置有供电组件，所述供电组件用一个电热管供电，工作时，石墨烯导电浆料在制备时，对温度的要求较高，原料与碳纳米管结合时要求的温度是六十～八十度，而后续与有机结合剂混合时，要求的温度四十～五十度，传统的蒸汽加热方法控制困难，很容易让温度上限浮动过大，且传统的测温方式是放在罐体的底部，测量内部空气温度，不够精准，通过混合片外侧的电热管进行通电加热，电热管浸泡在导电浆料中，同时测温模块也泡在浆料中，且由于搅拌杆不断的搅拌，测温模块和电热管可以更加全面的加热和测量溶液的温度，保证制备过程的精准性，当温度到达是关闭电热管，降温采用水冷技术或者自然降温，通过此种设置，可以更加有效精准的控制反应过程内部升温的情况，且内壁套内单纯用来降温，相比于传统先将蒸汽排出，再输入冷水降温要来的更迅速，而驱动电机与传动皮带的设置，可以减少搅拌杆反作用力损伤驱动电机。

优选的，所述混合罐的外侧设置有配料箱，所述混合罐的一侧设置有进料窗，所述配料箱与混合罐之间连接有传输管，所述传输管呈倾斜设置，且传输管的底端设置有间歇阀门组件，所述间歇阀门组件用于间歇开启和关闭传输管底部，工作时，在添加其余配料时，传统的方式是通过从进料窗一次性将物料倒入，不仅加料不便，同时一次性全部倒入容易导致添加聊结块混合不均匀，通过传输管和间歇阀门组件的设置，只需将配料放入配料箱中，在传输管的倾斜作用下，就能让配料滑到传输管的出口处，此时通过间歇阀门组件的间歇式开启效果，就能让原料间歇性落入混合罐中进行混合，有效的提高了混合效果。

优选的，所述混合片的横截面呈半椭圆设置，所述混合片的中部开设有贯穿至底部的椭圆槽，所述电热管位于椭圆槽内侧，所述椭圆槽的内壁边缘转动连接有隔离盘，所述隔离盘位于电热管的外侧，所述隔离盘的外侧设置有动力组件，所述动力组件用于带动隔离盘转动，工作时，一直频繁的开关电热管或者频繁改变电热管功率容易其导致使用寿命急速降低，通过混合片和隔离盘的设置，将电热管一直开启在同一功率类，在原料加入需要升温是，启动动力组件让隔离盘旋转开启，让那电热管与原料直接接触，让测温模块检测到原料温度接近或达到预定温度时，将隔离盘关闭，此时电热管不予液体直接接触，而是加热隔离盘速度缓慢，且隔离盘与电热管之间不直接接触，热量无法有效传递，但是可以起到保温效果，可以维持混合罐的溶液温度，通过此种设置，进一步保证了温控的准确性。

优选的，所述动力组件包括固定管，所述固定管与搅拌杆的外侧固定连接，所述混合片靠近搅拌杆的一端固接有脱离管，所述固定管的一端套接在脱离管的内侧，所述隔离盘靠近混合片的一侧固接有钢索，所述钢索穿过脱离管、固定管和搅拌杆的外壁，所述混合罐的顶端设置有伺服电机，多根钢索的顶端转动连接有连接套绳，所述连接套绳与伺服电机的输出端缠绕连接，所述混合片远离隔离盘的一侧固结有弧形片，工作时，当加料需要升温时，启动伺服电机将钢索放开，此时由于混合片在液体中搅拌，由于弧形片的设置在水流作用下，会导致混合片旋转倾斜，此时隔离盘在冲刷下，也会向下旋转展开一定距离，不过被钢索限制着，不会开启过大的距离，同时脱离管中有挡块，是的脱离管只能向一个方向旋转三十左右的度数，此时由于混合片倾斜，让搅拌面积组件，不仅让搅拌物料的效果增加，且此时电热管直接接触物料，可以有效升温物料，当测温模块检测到温度合适后，启动伺服电机将钢索收卷，由于钢索被绷直，加上脱离管中挡块的设置，使的钢索拉至绷直时，混合片处于水平状态，同时由于钢索和隔离盘固结，拉至状态下。

优选的，所述隔离盘靠近电热管的一端开设有内凹槽，所述隔离盘的顶面上固接有多个伸缩杆，所述混合片的表面固结有保护管，所述钢索穿过保护管，工作时，当隔离盘倾斜后，在水流冲击下，伸缩杆会向外伸长，让流过的液体与伸缩杆接触，通过增加物理接触，可以起到消泡效果，配合后续增加的消泡剂，可以保证成品质量，当隔离盘归位，伸缩杆的受力方向变成垂直状态，自身会收缩，正常进行搅拌工作。

优选的，所述供电组件包括供电箱，所述供电箱固接在混合罐的上方，所述伺服电机固接在供电箱中，多根所述电热管的外侧连接有电线，多根所述电线穿过固定管和搅拌杆的外壁，且多个所述电线的顶端滑动连接有传电盘，所述钢索穿过传电盘的中部，工作时，多根电线的顶端与传电盘的底面滑动连接，而每一个划过的地方都设置有环形的通电金属圈，保证了电力可以传递给下方的电热管。

优选的，所述搅拌杆的中部固接有多个稳定盘，多个稳定盘呈等距排列，多个所述电线穿过稳定盘，所述电线的顶端外侧套接有固体的硬管，工作时，多根硬管的设置用于减少电线顶端弯曲，可以保证电线与传电盘可以温度传输电流，而稳定盘的设置，既可以保证搅拌杆的整体强度，同时可以限制电线和钢索的位置，减少相互纠缠的问题。

优选的，所述固定管靠近混合片的一端固接有椭圆盘，所述钢索穿过椭圆盘的边缘，工作时，由于椭圆盘的形状设置，可以很好的与固定管内侧的挡块配合，可以限制混合片的转动角度，无需复杂的结构，就能让固定管只能单向旋转，且就算单向旋转也无法旋转过多的角度。

优选的，所述间歇阀门组件包括分离盘，所述分离盘为圆形薄片状设置，且分离盘的一侧与传输管的出口端固接，所述分离盘为柔性金属材料，所述分离盘的外侧边缘固接有凸块，所述分离盘靠近配料箱的一端固接有弹性金属绳，工作时，锁着搅拌杆和混合片的不断转动，混合片会不断的接触分离盘外侧的凸块，将分离盘打开，当混合片经过后，在自身弹性材料下，分离盘就会归位，实现了无需其他动力就能完成间歇性开启和闭合的效果，而内侧的金属绳，在分离盘开启和关闭是，金属绳可以搅动传输管内部，让物流可以顺利流出。

一种石墨烯导电浆料的制备工艺，该制备工艺适用于上述所述的一种石墨烯导电浆料的制备装置，该工艺具体为：

S1：将碳纳米管与石墨烯相互结合，让碳纳米管形成表面吸附剂，同时准备导电石墨和银粉的混合物、丁二酸二甲酯、环氧树脂、氧化铝粉体和乙醇溶液；

S2：将S中的材料以8:32:50:6:3:1的比例放入混合罐中进行混合加热搅拌，其中碳纳米管与石墨烯的结合产物为原料，导电石墨和银粉的混合物为导电填料，丁二酸二甲酯为溶剂，环氧树脂为有机粘结剂，氧化铝粉体为辅助填料，乙醇溶液为消泡剂；

S3：将原料和溶剂通过进料窗放入混合罐，将其他原料依次放入配料箱中，随着搅拌杆的搅拌，配合电热管和测温模块的配合，可以保证混合罐中的加工温度在预定范围内，而配料箱和传输管的组合，可以让配料均匀等量的逐步注入到混合罐中进行混合。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种石墨烯导电浆料的制备装置及工艺，通过混合片外侧的电热管进行通电加热，电热管浸泡在导电浆料中，同时测温模块也泡在浆料中，且由于搅拌杆不断的搅拌，测温模块和电热管可以更加全面的加热和测量溶液的温度，保证制备过程的精准性，当温度到达是关闭电热管，降温采用水冷技术或者自然降温，通过此种设置，可以更加有效精准的控制反应过程内部升温的情况，且内壁套内单纯用来降温，相比于传统先将蒸汽排出，再输入冷水降温要来的更迅速，而驱动电机与传动皮带的设置，可以减少搅拌杆反作用力损伤驱动电机。

2.本发明所述的一种石墨烯导电浆料的制备装置及工艺，通过传输管和间歇阀门组件的设置，只需将配料放入配料箱中，在传输管的倾斜作用下，就能让配料滑到传输管的出口处，此时通过间歇阀门组件的间歇式开启效果，就能让原料间歇性落入混合罐中进行混合，有效的提高了混合效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明中供电箱和驱动电机的立体图；

图4是本发明中搅拌杆和混合片的结构示意图；

图5是本发明中混合片的第一视角立体图；

图6是本发明中混合片的第二视角立体图；

图7是本发明中固定管的立体图；

图8是本发明中配料箱的立体图；

图9是本发明工艺的流程框图；

图中：1、混合罐；2、供电箱；3、驱动电机；4、配料箱；5、传输管；6、搅拌杆；7、混合片；8、传动杆；9、传电盘；10、钢索；11、传动皮带；12、伸缩杆；13、电线；14、电热管；15、保护管；16、脱离管；17、固定管；19、椭圆盘；20、分离盘；21、隔离盘；22、椭圆槽；23、测温模块；24、稳定盘。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一

如图1至图4所示，本发明实施例所述的一种石墨烯导电浆料的制备装置，包括混合罐1，所述混合罐1的内侧中部设置有搅拌杆6，所述混合罐1的顶端靠一侧固结有驱动电机3，所述驱动电机3的输出端固结有传动杆8，所述传动杆8与搅拌杆6之间套接有传动皮带11，所述搅拌杆6的外侧设置有多组混合片7，所述混合片7的外侧固接有测温模块23，所述混合片7的内侧设置有电热管14，所述混合罐1的顶端设置有供电组件，所述供电组件用一个电热管14供电，工作时，石墨烯导电浆料在制备时，对温度的要求较高，原料与碳纳米管结合时要求的温度是六十～八十度，而后续与有机结合剂混合时，要求的温度四十～五十度，传统的蒸汽加热方法控制困难，很容易让温度上限浮动过大，且传统的测温方式是放在罐体的底部，测量内部空气温度，不够精准，通过混合片7外侧的电热管14进行通电加热，电热管14浸泡在导电浆料中，同时测温模块23也泡在浆料中，且由于搅拌杆6不断的搅拌，测温模块23和电热管14可以更加全面的加热和测量溶液的温度，保证制备过程的精准性，当温度到达是关闭电热管14，降温采用水冷技术或者自然降温，通过此种设置，可以更加有效精准的控制反应过程内部升温的情况，且内壁套内单纯用来降温，相比于传统先将蒸汽排出，再输入冷水降温要来的更迅速，而驱动电机3与传动皮带11的设置，可以减少搅拌杆6反作用力损伤驱动电机3。

如图1至图2所示，所述混合罐1的外侧设置有配料箱4，所述混合罐1的一侧设置有进料窗，所述配料箱4与混合罐1之间连接有传输管5，所述传输管5呈倾斜设置，且传输管5的底端设置有间歇阀门组件，所述间歇阀门组件用于间歇开启和关闭传输管5底部，工作时，在添加其余配料时，传统的方式是通过从进料窗一次性将物料倒入，不仅加料不便，同时一次性全部倒入容易导致添加聊结块混合不均匀，通过传输管5和间歇阀门组件的设置，只需将配料放入配料箱4中，在传输管5的倾斜作用下，就能让配料滑到传输管5的出口处，此时通过间歇阀门组件的间歇式开启效果，就能让原料间歇性落入混合罐1中进行混合，有效的提高了混合效果。

如图2至图6所示，所述混合片7的横截面呈半椭圆设置，所述混合片7的中部开设有贯穿至底部的椭圆槽22，所述电热管14位于椭圆槽22内侧，所述椭圆槽22的内壁边缘转动连接有隔离盘21，所述隔离盘21位于电热管14的外侧，所述隔离盘21的外侧设置有动力组件，所述动力组件用于带动隔离盘21转动，工作时，一直频繁的开关电热管14或者频繁改变电热管14功率容易其导致使用寿命急速降低，通过混合片7和隔离盘21的设置，将电热管14一直开启在同一功率类，在原料加入需要升温是，启动动力组件让隔离盘21旋转开启，让那电热管14与原料直接接触，让测温模块23检测到原料温度接近或达到预定温度时，将隔离盘21关闭，此时电热管14不予液体直接接触，而是加热隔离盘21速度缓慢，且隔离盘21与电热管14之间不直接接触，热量无法有效传递，但是可以起到保温效果，可以维持混合罐1的溶液温度，通过此种设置，进一步保证了温控的准确性。

如图3至图8所示，所述动力组件包括固定管17，所述固定管17与搅拌杆6的外侧固定连接，所述混合片7靠近搅拌杆6的一端固接有脱离管16，所述固定管17的一端套接在脱离管16的内侧，所述隔离盘21靠近混合片7的一侧固接有钢索10，所述钢索10穿过脱离管16、固定管17和搅拌杆6的外壁，所述混合罐1的顶端设置有伺服电机，多根钢索10的顶端转动连接有连接套绳，所述连接套绳与伺服电机的输出端缠绕连接，所述混合片7远离隔离盘21的一侧固结有弧形片，工作时，当加料需要升温时，启动伺服电机将钢索放开，此时由于混合片7在液体中搅拌，由于弧形片的设置在水流作用下，会导致混合片7旋转倾斜，此时隔离盘21在冲刷下，也会向下旋转展开一定距离，不过被钢索10限制着，不会开启过大的距离，同时脱离管16中有挡块，是的脱离管16只能向一个方向旋转三十左右的度数，此时由于混合片7倾斜，让搅拌面积组件，不仅让搅拌物料的效果增加，且此时电热管10直接接触物料，可以有效升温物料，当测温模块23检测到温度合适后，启动伺服电机将钢索10收卷，由于钢索10被绷直，加上脱离管16中挡块的设置，使的钢索10拉至绷直时，混合片7处于水平状态，同时由于钢索10和隔离盘21固结，拉至状态下。

如图3至图8所示，所述隔离盘21靠近电热管14的一端开设有内凹槽，所述隔离盘21的顶面上固接有多个伸缩杆12，所述混合片7的表面固结有保护管15，所述钢索10穿过保护管15，工作时，当隔离盘21倾斜后，在水流冲击下，伸缩杆12会向外伸长，让流过的液体与伸缩杆12接触，通过增加物理接触，可以起到消泡效果，配合后续增加的消泡剂，可以保证成品质量，当隔离盘21归位，伸缩杆12的受力方向变成垂直状态，自身会收缩，正常进行搅拌工作。

如图2至图7所示，所述供电组件包括供电箱2，所述供电箱2固接在混合罐1的上方，所述伺服电机固接在供电箱2中，多根所述电热管14的外侧连接有电线13，多根所述电线13穿过固定管17和搅拌杆6的外壁，且多个所述电线13的顶端滑动连接有传电盘9，所述钢索10穿过传电盘9的中部，工作时，多根电线13的顶端与传电盘9的底面滑动连接，而每一个划过的地方都设置有环形的通电金属圈，保证了电力可以传递给下方的电热管14。

如图3至图8所示，所述搅拌杆6的中部固接有多个稳定盘24，多个稳定盘24呈等距排列，多个所述电线13穿过稳定盘24，所述电线13的顶端外侧套接有固体的硬管，工作时，多根硬管的设置用于减少电线13顶端弯曲，可以保证电线13与传电盘9可以温度传输电流，而稳定盘24的设置，既可以保证搅拌杆6的整体强度，同时可以限制电线13和钢索10的位置，减少相互纠缠的问题。

如图3至图8所示，所述固定管17靠近混合片7的一端固接有椭圆盘19，所述钢索10穿过椭圆盘19的边缘，工作时，由于椭圆盘19的形状设置，可以很好的与固定管17内侧的挡块配合，可以限制混合片7的转动角度，无需复杂的结构，就能让固定管17只能单向旋转，且就算单向旋转也无法旋转过多的角度。

如图9所示，一种石墨烯导电浆料的制备工艺，该制备工艺适用于上述所述的一种石墨烯导电浆料的制备装置，该工艺具体为：

S1：将碳纳米管与石墨烯相互结合，让碳纳米管形成表面吸附剂，同时准备导电石墨和银粉的混合物、丁二酸二甲酯、环氧树脂、氧化铝粉体和乙醇溶液；

S2：将S1中的材料以8:32:50:6:3:1的比例放入混合罐1中进行混合加热搅拌，其中碳纳米管与石墨烯的结合产物为原料，导电石墨和银粉的混合物为导电填料，丁二酸二甲酯为溶剂，环氧树脂为有机粘结剂，氧化铝粉体为辅助填料，乙醇溶液为消泡剂；

S3：将原料和溶剂通过进料窗放入混合罐1，将其他原料依次放入配料箱4中，随着搅拌杆6的搅拌，配合电热管14和测温模块23的配合，可以保证混合罐1中的加工温度在预定范围内，而配料箱4和传输管5的组合，可以让配料均匀等量的逐步注入到混合罐1中进行混合。

上述原料通过严格的控比，加上混合罐1中电热管14和测温模块23的贴合式测温和加热，可以有效精准的控制反应过程内部升温的情况，且内壁套内单纯用来降温，相比于传统先将蒸汽排出，再输入冷水降温要来的更迅速。

实施例二

如图8所示，对比实施例一，其中本发明的另一种实施方式为：所述间歇阀门组件包括分离盘20，所述分离盘20为圆形薄片状设置，且分离盘20的一侧与传输管5的出口端固接，所述分离盘20为柔性金属材料，所述分离盘20的外侧边缘固接有凸块，所述分离盘20靠近配料箱4的一端固接有弹性金属绳，工作时，锁着搅拌杆6和混合片7的不断转动，混合片7会不断的接触分离盘20外侧的凸块，将分离盘20打开，当混合片7经过后，在自身弹性材料下，分离盘20就会归位，实现了无需其他动力就能完成间歇性开启和闭合的效果，而内侧的金属绳，在分离盘20开启和关闭是，金属绳可以搅动传输管5内部，让物流可以顺利流出。

工作时，石墨烯导电浆料在制备时，对温度的要求较高，原料与碳纳米管结合时要求的温度是六十～八十度，而后续与有机结合剂混合时，要求的温度四十～五十度，传统的蒸汽加热方法控制困难，很容易让温度上限浮动过大，且传统的测温方式是放在罐体的底部，测量内部空气温度，不够精准，通过混合片7外侧的电热管14进行通电加热，电热管14浸泡在导电浆料中，同时测温模块23也泡在浆料中，且由于搅拌杆6不断的搅拌，测温模块23和电热管14可以更加全面的加热和测量溶液的温度，保证制备过程的精准性，当温度到达是关闭电热管14，降温采用水冷技术或者自然降温，通过此种设置，可以更加有效精准的控制反应过程内部升温的情况，且内壁套内单纯用来降温，相比于传统先将蒸汽排出，再输入冷水降温要来的更迅速，而驱动电机3与传动皮带11的设置，可以减少搅拌杆6反作用力损伤驱动电机3；在添加其余配料时，传统的方式是通过从进料窗一次性将物料倒入，不仅加料不便，同时一次性全部倒入容易导致添加聊结块混合不均匀，通过传输管5和间歇阀门组件的设置，只需将配料放入配料箱4中，在传输管5的倾斜作用下，就能让配料滑到传输管5的出口处，此时通过间歇阀门组件的间歇式开启效果，就能让原料间歇性落入混合罐1中进行混合，有效的提高了混合效果；一直频繁的开关电热管14或者频繁改变电热管14功率容易其导致使用寿命急速降低，通过混合片7和隔离盘21的设置，将电热管14一直开启在同一功率类，在原料加入需要升温是，启动动力组件让隔离盘21旋转开启，让那电热管14与原料直接接触，让测温模块23检测到原料温度接近或达到预定温度时，将隔离盘21关闭，此时电热管14不予液体直接接触，而是加热隔离盘21速度缓慢，且隔离盘21与电热管14之间不直接接触，热量无法有效传递，但是可以起到保温效果，可以维持混合罐1的溶液温度，通过此种设置，进一步保证了温控的准确性；当加料需要升温时，启动伺服电机将钢索放开，此时由于混合片7在液体中搅拌，由于弧形片的设置在水流作用下，会导致混合片7旋转倾斜，此时隔离盘21在冲刷下，也会向下旋转展开一定距离，不过被钢索10限制着，不会开启过大的距离，同时脱离管16中有挡块，是的脱离管16只能向一个方向旋转三十左右的度数，此时由于混合片7倾斜，让搅拌面积组件，不仅让搅拌物料的效果增加，且此时电热管10直接接触物料，可以有效升温物料，当测温模块23检测到温度合适后，启动伺服电机将钢索10收卷，由于钢索10被绷直，加上脱离管16中挡块的设置，使的钢索10拉至绷直时，混合片7处于水平状态，同时由于钢索10和隔离盘21固结，拉至状态下；当隔离盘21倾斜后，在水流冲击下，伸缩杆12会向外伸长，让流过的液体与伸缩杆12接触，通过增加物理接触，可以起到消泡效果，配合后续增加的消泡剂，可以保证成品质量，当隔离盘21归位，伸缩杆12的受力方向变成垂直状态，自身会收缩，正常进行搅拌工作；多根电线13的顶端与传电盘9的底面滑动连接，而每一个划过的地方都设置有环形的通电金属圈，保证了电力可以传递给下方的电热管14；多根硬管的设置用于减少电线13顶端弯曲，可以保证电线13与传电盘9可以温度传输电流，而稳定盘24的设置，既可以保证搅拌杆6的整体强度，同时可以限制电线13和钢索10的位置，减少相互纠缠的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。