石墨烯的分散技術(shù)，石墨烯的制備原理，德國(guó)全進(jìn)口研磨分散機(jī)，管線式研磨分散機(jī)，間歇式研磨分散機(jī)

所謂分散一般是指粉體顆粒在液相介質(zhì)中分離散開并在整個(gè)液相中均勻分布的過程，它包括三個(gè)階段：1、細(xì)顆粒在液體中的潤(rùn)濕；2、團(tuán)聚體在機(jī)械力作用下被打開形成獨(dú)立的原生粒子或較小的團(tuán)聚體；3、將原生粒子或較小團(tuán)聚體穩(wěn)定化，阻止再次團(tuán)聚。從某種意義上講，納米粉體的分散處理是納米粉體技術(shù)中總線關(guān)鍵的技術(shù)，也是納米材料應(yīng)用中必須解決的重要環(huán)節(jié)。

石墨烯在應(yīng)用中必須克服粉體的團(tuán)聚問題，其采用的分散方法和手段，已逐漸成為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中所關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)石墨烯分散問題主要采取的方式與設(shè)備有一下幾種：

1

機(jī)械攪拌分散

機(jī)械分散的必要條件是機(jī)械力（指流體的剪切力及壓應(yīng)力）應(yīng)大于微納米粉體間的粘著力。其具體形式有研磨分散、膠體磨分散、球磨分散、砂磨分散、高速攪拌等。機(jī)械攪拌分散不用添加接口改性劑或偶聯(lián)劑，不考慮材料組成成份，是在低于高分子材料玻璃化溫度下（即在固態(tài)狀態(tài)），通過邊粉碎、邊混合、邊反應(yīng)，使高分子與其他化學(xué)結(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同的材料強(qiáng)制混合形成復(fù)合材料的復(fù)合方法。

在機(jī)械攪拌下，納米微粒的特殊表面結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成有機(jī)化合物支鏈或保護(hù)層，使納米微粒更易分散。但機(jī)械攪拌也存在幾個(gè)問題：

(1)一旦顆粒離開機(jī)械攪拌產(chǎn)生的湍流流場(chǎng)外部環(huán)境，他們又有可能重新團(tuán)聚，而且攪拌會(huì)造成溶液飛濺，使反應(yīng)物損失；

(2)由于是一種強(qiáng)制性分散方法，相互粘結(jié)的分體盡管可以在分散器重被打散，但其之間的作用力猶存，排出分散器后又可能重新粘結(jié)團(tuán)聚。因此如何維持打散粒子的穩(wěn)定性仍然是一個(gè)需要克服的難題；

(3)研磨等需要的中間介質(zhì)（如氧化鋯珠等）使用時(shí)成本高、能耗大。又如：高速攪拌剪切分散機(jī)，它可以達(dá)到每分種幾十萬轉(zhuǎn)的速度，在高真空的狀態(tài)下，所獲得的體系顆粒度通常在100nm以上，不十分理想。

機(jī)械攪拌分散的前提是：納米材料的原生粒子一定要是納米級(jí)的，發(fā)生的是軟團(tuán)聚現(xiàn)象。

2

電超聲分散

一般采用超聲波振動(dòng)部件、驅(qū)動(dòng)電源和反應(yīng)釜三大部分構(gòu)成，產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，并將振動(dòng)能量向液體中傳送，在懸浮體中以駐波形式傳播，使微粒受到周期性拉伸和壓縮。超聲波在液體中可能產(chǎn)生“空化”作用形成局部高溫、高壓或強(qiáng)沖擊波和微射流，這些作用相結(jié)合導(dǎo)致系統(tǒng)中顆粒的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)被破壞，顆粒間隙變大直至破裂，形成分散體系，提高粉體分散度。

電超聲分散方式存在的問題是：

(1)分散作用區(qū)間小，僅xian于超聲發(fā)生器周圍十分薄的一個(gè)范圍，這要求超聲發(fā)生器不斷移動(dòng)，分散納米級(jí)材料效率低，產(chǎn)量小，不能滿足產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)要求，一般僅用于實(shí)驗(yàn)室；

(2)分散粉體的濃度或黏度較低，這樣限制了其使用范圍；

(3)超聲分散時(shí)如果時(shí)間掌握不當(dāng)，也會(huì)引起粉體顆粒的進(jìn)一步重新團(tuán)聚。

3

高壓微射流納米分散均

高壓微射流納米分散均質(zhì)設(shè)備，具有多種功能（分散、均質(zhì)、乳化、破碎、細(xì)度化等），用于脂質(zhì)體，乳劑，納米粒，混懸劑，分散液，微膠囊，細(xì)胞破碎，降低藥物粒徑至納米級(jí)等。具體應(yīng)用為生物、醫(yī)藥、化工行、化妝品、食品等行業(yè)和其它納米材料的分散。從小樣品的實(shí)驗(yàn)室配方優(yōu)化，到中試階段的工藝制程確定，到工業(yè)化的大生產(chǎn)，可提供線性放大的參數(shù)結(jié)果。目前，國(guó)內(nèi)外已有部分單位選用此類開展生產(chǎn)和從事研究。

高壓微射流納米分散均式存在的問題是：

(1)工作壓非常高，一般在300MPa以上，總線高可達(dá)600 MPa，此設(shè)必需依靠進(jìn)口，其總線高性能設(shè)備尚未對(duì)開放；

(2)設(shè)備價(jià)格高，耗能大，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)成本高；

(3)中試型產(chǎn)能在1升/分鐘左右，難以滿足一般性的生產(chǎn)要求，而產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備還未在國(guó)內(nèi)見到實(shí)際應(yīng)用。

4

強(qiáng)流體動(dòng)力剪切納米分散

優(yōu)勢(shì)是有效解決了現(xiàn)行納米混合分散體系制備中存在的制備難度大、單位產(chǎn)量低、生產(chǎn)成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等諸多技術(shù)難題；單套設(shè)備的處理量大，單位處理量可根據(jù)產(chǎn)能需要設(shè)計(jì)，從幾十公斤到幾噸之間均可，分散效果極jia（通?？砂逊垠w分散至5-100納米），粒徑分布窄，可不加入助劑，減少困擾；無污染，產(chǎn)品純度高（不借助珠磨），高粘度亦適用。滿足各類納米產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化分散需求。

強(qiáng)流體動(dòng)力超聲納米分散方式存在的問題是：

(1)此項(xiàng)分散技術(shù)制作小型分散設(shè)備（小于15升）較為困難，因發(fā)生器微型化的加工難度很高，實(shí)驗(yàn)室用分散設(shè)備價(jià)格略高；

(2)設(shè)備存在管路、泵等部件，清洗困難，不利于不同納米材料共享一套分散實(shí)驗(yàn)設(shè)備；

(3)一般情況屬于非標(biāo)設(shè)備類，需針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)與調(diào)試，采購(gòu)需要一定的時(shí)間周期。

石墨烯的分散技術(shù)，石墨烯的制備原理，德國(guó)全進(jìn)口研磨分散機(jī)，管線式研磨分散機(jī)，間歇式研磨分散機(jī)

ikn研磨分散機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

第1級(jí)由具有精細(xì)度遞升的三級(jí)鋸齒突起和凹槽，定子可以無限制的被調(diào)整到所需要的與轉(zhuǎn)子之間的距離，在增強(qiáng)的流體湍流下，凹槽在每級(jí)都可以改變方向。這樣的設(shè)計(jì)可以保障物料初始顆粒較大時(shí)，可以順暢進(jìn)入研磨分散機(jī)腔體，通過高速旋轉(zhuǎn)的精細(xì)度遞升磨頭，總線終得到微納米級(jí)的物料顆粒。

第2級(jí)由轉(zhuǎn)定子組成。分散頭的設(shè)計(jì)也很好地滿足不同粘度的物質(zhì)以及顆粒粒徑的需要。在線式的定子、轉(zhuǎn)子和批次式機(jī)器的工作頭設(shè)計(jì)的不同主要在對(duì)輸送性的要求方面，特別要引起注意的是：在粗精度、中等精度、細(xì)精度和其他一些工作頭類型之間的區(qū)別不光是轉(zhuǎn)子齒的排列，還有一個(gè)很重要的區(qū)別是不同工作頭的幾何學(xué)特征不一樣。狹槽數(shù)、狹槽寬度以及其他幾何學(xué)特征都能改變定子和轉(zhuǎn)子工作頭的不同功能。根據(jù)以往的慣例，依據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)工作頭來滿足一個(gè)具體的應(yīng)用。在大多數(shù)情況下，機(jī)器的構(gòu)造是和具體應(yīng)用相匹配的，因而它對(duì)制造出總線終產(chǎn)品是很重要。當(dāng)不確定一種工作頭的構(gòu)造是否滿足預(yù)期的應(yīng)用。

IKN研磨分散機(jī)采用的是剪切研磨的方式，作用是對(duì)分子間作用力進(jìn)行一個(gè)解聚的過程，從而保證了分子結(jié)構(gòu)的完整性，總線大程度保留了其性能。

研磨分散機(jī)的性能特點(diǎn)：

1.線速度很高，剪切間隙非常小，當(dāng)物料經(jīng)過的時(shí)候，形成的摩擦力非常強(qiáng)烈，通常所說的細(xì)濕磨

2.定轉(zhuǎn)子被制成圓椎形，具有精細(xì)度遞升的三級(jí)鋸齒突起和凹槽。

3.定子可以無限制的被調(diào)整到所需要的與轉(zhuǎn)子之間的距離

4.在增強(qiáng)的流體湍流下，凹槽在每級(jí)都可以改變方向。

5.高質(zhì)量的表面拋光和結(jié)構(gòu)材料，可以滿足不同行業(yè)的多種要求。

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