低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法

技术领域

本发明涉及塑料加工技术领域，具体为低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法。

背景技术

石墨烯是一种以sp

但是即使在高分子材料的生产过程中使用添加剂以增强高分子材料制品的物理性能，但是改善的效果并不明显，只能够小幅度的提升高分子材料制品的物理性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法，解决了添加剂对高分子材料制品的物理性能增幅较小的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法，以下步骤：

S1.配料

取1％-5％石墨、5％-15％塑料回收料、70％-90％非金属颗粒和4％-10％添加剂，按照比例进行配备；

S2.球磨机研磨

将配备好的原料依次投入球磨机中进行研磨，并使用分级机与球磨机配成闭路循环，研磨完成后物料进入分级机内，分级机的粒径数值为D97，通过分级机对物料进行采选，可得到平均粒径为1.5μm的亚微米级石墨烯；

S3.高温强压

将分级机内的物料取出后放入高压流化床中，并向流化床内持续的通入高温蒸汽，物料处在流化床内的压力处于1.0-1.3MPa时，持续超高速每秒1000米的速度通入高温蒸汽，并使流化床内的储料仓内的压力维持高速运转，并实现稳定的操作；

S4.强剪、微爆

将聚合分解好的球状物料二次放入高速高压剪切机上进行二次剪切处理，使剪切后的物料放入催化燃烧装置中，使得物料在较低的起燃温度条件下进行无焰燃烧，充分燃烧后即可得到粒径为200nm的石墨烯塑料产品。

优选的，所述非金属颗粒为硅、钡、镁、钙等所有非金属材料，所述添加剂为酞酸酯偶联剂等其它酯类偶联剂。

本发明提供了低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法。

具备以下有益效果：

1、本发明通过将石墨原材料与塑料回收料进行混合加工，石墨在经过球磨、强压、强剪和微爆后形成粒径大小为200纳米的石墨烯，由于石墨烯超大的表面积以及极轻的重量，在经过塑料回收料受热分解后的高分子的作用下，石墨烯不再处于游离状态，使其包裹在无机填料的表面，被高分子材料相互链接，石墨烯使得塑料制品具备金属材料的导电、导热能力，使得塑料高分子材料具有更加强大的力学作用，以全新的环保、经济实用等形式替代金属料材在未来的应用；利用高分子材料的复制粘贴功能实现对石墨的层进行分离、再分离等循环处理；通过非金属材料实现载体被动结合进行无限次重组，从而实现石墨烯在低成本的工艺实现生产和广泛的应用。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

实施例一：

本发明实施例提供低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法，包括以下步骤：

S1.配料

取5％石墨、15％塑料回收料、70％非金属颗粒和10％添加剂，按照比例进行配备；

S2.球磨机研磨

将配备好的原料依次投入球磨机中进行研磨，并使用分级机与球磨机配成闭路循环，研磨完成后物料进入分级机内，分级机的粒径数值为D97，通过分级机对物料进行采选，可得到平均粒径为1.5μm的亚微米级石墨烯；

S3.高温强压

将分级机内的物料取出后放入高压流化床中，并向流化床内持续的通入高温蒸汽，物料处在流化床内的压力处于1.0MPa时，持续超高速每秒1000米的速度通入高温蒸汽，并使流化床内的储料仓内的压力维持高速运转，并实现稳定的操作；

S4.强剪、微爆

将聚合分解好的球状物料二次放入高速高压剪切机上进行二次剪切处理，使剪切后的物料放入催化燃烧装置中，使得物料在较低的起燃温度条件下进行无焰燃烧，充分燃烧后即可得到粒径为200nm的石墨烯塑料产品。将石墨原材料与塑料回收料进行混合加工，石墨在经过球磨、强压、强剪和微爆后形成粒径大小为200纳米的石墨烯，由于石墨烯超大的表面积以及极轻的重量，在经过塑料回收料受热分解后的高分子的作用下，石墨烯不再处于游离状态，使其包裹在无机填料的表面，被高分子材料相互链接，石墨烯使得塑料制品具备金属材料的导热能力。

非金属颗粒为硅、钡、镁、钙等所有非金属材料，添加剂为酞酸酯偶联剂等其它酯类偶联剂。通过添加的硅使得塑料制品具有一定的导电性能，并且还增加了塑料制品的硬度，并且传统的成品石墨烯每公斤成本超过200元，并且由于石墨烯的比重较轻，导致其在塑料回收料中无法将其的功能发挥到最大化，而采用本方法将石墨原材料应用在塑料回收料的处理中，不仅可以将石墨烯的功能发挥到最大化，还有效的降低了生产成本；利用高分子材料的复制粘贴功能实现对石墨的层进行分离、再分离等循环处理；通过非金属材料实现载体被动结合进行无限次重组，从而实现石墨烯在低成本的工艺实现生产和广泛的应用。

实施例二：

本发明实施例提供低成本的石墨烯生产工艺及在高分子材料中的应用方法，包括以下步骤：

S1.配料

取1％石墨、5％塑料回收料、90％非金属颗粒和4％添加剂，按照比例进行配备；

S2.球磨机研磨

将配备好的原料依次投入球磨机中进行研磨，并使用分级机与球磨机配成闭路循环，研磨完成后物料进入分级机内，分级机的粒径数值为D97，通过分级机对物料进行采选，可得到平均粒径为1.5μm的亚微米级石墨烯；

S3.高温强压

将分级机内的物料取出后放入高压流化床中，并向流化床内持续的通入高温蒸汽，物料处在流化床内的压力处于1.3MPa时，持续超高速每秒1000米的速度通入高温蒸汽，并使流化床内的储料仓内的压力维持高速运转，并实现稳定的操作；

S4.强剪、微爆

将聚合分解好的球状物料二次放入高速高压剪切机上进行二次剪切处理，使剪切后的物料放入催化燃烧装置中，使得物料在较低的起燃温度条件下进行无焰燃烧，充分燃烧后即可得到粒径为200nm的石墨烯塑料产品。将石墨原材料与塑料回收料进行混合加工，石墨在经过球磨、强压、强剪和微爆后形成粒径大小为200纳米的石墨烯，由于石墨烯超大的表面积以及极轻的重量，在经过塑料回收料受热分解后的高分子的作用下，石墨烯不再处于游离状态，使其包裹在无机填料的表面，被高分子材料相互链接，石墨烯使得塑料制品具备金属材料的导热能力。

非金属颗粒为硅、钡、镁、钙等所有非金属材料，添加剂为酞酸酯偶联剂等其它酯类偶联剂。通过添加的硅使得塑料制品具有一定的导电性能，并且还增加了塑料制品的硬度，并且传统的成品石墨烯每公斤成本超过200元，并且由于石墨烯的比重较轻，导致其在塑料回收料中无法将其的功能发挥到最大化，而采用本方法将石墨原材料应用在塑料回收料的处理中，不仅可以将石墨烯的功能发挥到最大化，还有效的降低了生产成本；利用高分子材料的复制粘贴功能实现对石墨的层进行分离、再分离等循环处理；通过非金属材料实现载体被动结合进行无限次重组，从而实现石墨烯在低成本的工艺实现生产和广泛的应用。

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。