氧化石墨烯的高速噴射注入設備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種氧化石墨烯的高速噴射注入設備，其特征是：包括沉降池，沉降池上部分布多個能夠進行升降的噴射器，噴射器通過輸送管路與氧化石墨烯水溶液儲槽連接，在氧化石墨烯水溶液儲槽中設置超聲波發(fā)生器。在所述輸送管路上設置加壓泵。本實用新型能夠使氧化石墨烯最大程度地在天然膠乳中分散，同時氧化石墨烯水溶液的強酸性能可使天然膠乳沉降。
【專利說明】
氧化石墨烯的高速噴射注入設備
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種氧化石墨烯的高速噴射注入設備，尤其是一種能夠獲得良好分散的天然膠-氧化石墨烯材料的設備。
【背景技術】
[0002]天然橡膠是橡膠樹分泌的乳汁經凝固，加工制得的彈性固體狀物。鮮膠乳的加工工序大致為膠乳保存、清除雜質、混合、凝固、凝塊脫水或壓片、造粒、干燥、檢驗、包裝，其中鮮膠乳的凝固是影響天然膠質量的重要環(huán)節(jié)之一。酸凝固是膠乳凝固的一種工藝。主要是指在鮮膠乳中加入一定量的氨作保存劑，再運回到加工廠集中凝固加工，加入的酸用來中和氨以及凝固膠乳。該凝固工藝使用的酸主要有甲酸、醋酸和硫酸。
[0003]石墨烯是近幾年新出現(xiàn)的一類碳材料，廣泛應用于改性材料、生物醫(yī)藥等領域。其發(fā)現(xiàn)者于2010年獲得諾貝爾物理學獎。氧化石墨烯是石墨烯制備過程中的前驅體，其表面具有豐富的含氧官能團，大量實驗研究證實氧化石墨烯的加入對各類高分子材料性能均有顯著提升作用，同時產品價格大大低于石墨烯。
[0004]對于氧化石墨烯可采用在密煉機中直接加入進行混煉。但是商業(yè)化的氧化石墨烯單層率較低，并且團聚問題嚴重，影響了其效果的體現(xiàn)。為了獲得分散度及單層率更高的石墨烯摻雜橡膠材料尚需開發(fā)更為高效簡單的分散方法。
[0005]工業(yè)化量產的氧化石墨烯在制備過程中需要用硫酸等強氧化劑進行氧化，反應完成后再進行清洗除酸，否則最終的產品溶于水后呈強酸性質。但是清洗過程會造成成本大幅上升，這對石墨稀類碳材料的推廣造成一定影響。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種氧化石墨烯的高速噴射注入設備，能夠使氧化石墨烯最大程度地在天然膠乳中分散，同時氧化石墨烯水溶液的強酸性能可使天然膠乳沉降。
[0007]按照本實用新型提供的技術方案，所述氧化石墨烯的高速噴射注入設備，其特征是:包括沉降池，沉降池上部分布多個能夠進行升降的噴射器，噴射器通過輸送管路與氧化石墨烯水溶液儲槽連接，在氧化石墨烯水溶液儲槽中設置超聲波發(fā)生器。
[0008]進一步的，在所述輸送管路上設置加壓栗。
[0009]本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0010](I)現(xiàn)有技術中輪胎混煉工藝一般將物料直接加入到密煉機中，由于氧化石墨烯用量較少，采用該方法損失嚴重，而且容易造成局部聚集。本實用新型以氧化石墨烯水溶液的形式加入膠乳即保證了分散效果，又不會使昂貴的氧化石墨烯材料在混煉過程中損失。
[0011](2)傳統(tǒng)凝固方法成本較高，由于氧化石墨烯產品水溶液本身呈酸性，本實用新型省去了凝固過程中其他酸的使用，合理利用了酸性資源。
[0012](3)本實用新型采用高速噴射方法將氧化石墨烯水溶液高速注入膠乳溶液，氧化石墨烯與膠乳分子和水分子發(fā)生劇烈碰撞，可大幅提高氧化石墨烯的單層率及在膠乳中的分散度。
[0013](4)氧化石墨烯與天然膠乳分子和水分子發(fā)生劇烈碰撞后，氧化石墨烯在膠乳中的分散過程和氧化石墨烯單層剝離過程可同時進行，并達到良好的效果。
[0014](5)氧化石墨烯水溶液本身呈酸性，高速注入天然膠乳后，天然膠乳會迅速發(fā)生凝固，此時氧化石墨烯的剝離、分散達到最佳，凝固后的膠乳保留了氧化石墨烯較高的單層率及較高的分散度，防止放置過久氧化石墨烯的團聚問題。
[0015](6)采用高速噴射方法氧化石墨烯分散度較高，可根據需要制備較高含量的氧化石墨烯-天然膠復合材料。
[0016](7)該設備及工藝較簡單，與常規(guī)膠乳凝固工藝差別不大，無需大額設備資金投入。
[0017](8)天然膠乳凝固后壓片脫水時無黑褐色液體流出，表明天然膠分子與氧化石墨稀分子結合良好。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型所述氧化石墨烯的高速噴射注入設備的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合具體附圖對本實用新型作進一步說明。
[0020]如圖1所示:所述氧化石墨烯的高速噴射注入設備包括氧化石墨烯水溶液儲槽1、超聲波發(fā)生器2、加壓栗3、輸送管路4、噴射器5、沉降池6等。
[0021]如圖1所示，本實用新型所述氧化石墨烯的高速噴射注入設備，包括沉降池6，沉降池6上部分布多個能夠進行升降的噴射器5，噴射器5通過輸送管路4與氧化石墨烯水溶液儲槽I連接，在輸送管路4上設置加壓栗3，在氧化石墨烯水溶液儲槽I中設置超聲波發(fā)生器2。
[0022]本發(fā)明實施例中所使用的氧化石墨烯產品由常州第六元素材料科技股份有限公司提供。
[0023]實施例1:一種天然膠膠乳的凝固方法，主要包括以下步驟:
[0024]( I)配置和處理氧化石墨烯水溶液:氧化石墨烯水溶液的配置和處理主要在氧化石墨烯水溶液儲槽I中進行，根據需求量計算氧化石墨烯粉末使用量，人工初步進行攪拌，使其完全溶于水，氧化石墨烯水溶液的質量百分濃度為5%。;開啟超聲波發(fā)生器2，大約處理I小時，超聲功率為1500W，處理過程中，氧化石墨烯水溶液的溫度控制在40°C ；
[0025](2)步驟(I)處理完畢后，開啟加壓栗3，氧化石墨烯水溶液以較快的速度經過輸送管路4由噴射器5噴射注入天然膠乳中，噴射壓力為3MPa，天然膠乳含膠率為38%時，氧化石墨烯水溶液的噴射量為天然膠乳體積的10%，噴射過程中噴射器插入天然膠乳中；注入完成后，噴射器5上抬，離開天然膠乳溶液；
[0026](3)噴射氧化石墨烯水溶液后將天然膠乳放置至凝固。凝固后續(xù)工作與常規(guī)工藝無任何差別。
[0027]如果氧化石墨烯含量較少，pH較高，可以人工加入少量酸進行調節(jié)，以加速凝固；如采用醋酸水溶液調整pH值為2。
[0028]實施例2:—種天然膠膠乳的凝固方法，主要包括以下步驟:
[0029]( I)配置和處理氧化石墨烯水溶液:氧化石墨烯水溶液的配置和處理主要在氧化石墨烯水溶液儲槽I中進行，根據需求量計算氧化石墨烯粉末使用量，人工初步進行攪拌，使其完全溶于水，氧化石墨烯水溶液的質量百分濃度為1%;開啟超聲波發(fā)生器2，大約處理2小時，超聲功率為500W，處理過程中，氧化石墨烯水溶液的溫度控制在60°C ；
[0030](2)步驟(I)處理完畢后，開啟加壓栗3，氧化石墨烯水溶液以較快的速度經過輸送管路4由噴射器5噴射注入天然膠乳中，噴射壓力為6MPa，天然膠乳含膠率為38%時，氧化石墨烯水溶液的噴射量為天然膠乳體積的10%，噴射過程中噴射器插入天然膠乳中；注入完成后，噴射器5上抬，離開天然膠乳溶液；
[0031](3)噴射氧化石墨烯水溶液后將天然膠乳放置至凝固。凝固后續(xù)工作與常規(guī)工藝無任何差別。
[0032]實施例3:—種天然膠膠乳的凝固方法，主要包括以下步驟:
[0033]( I)配置和處理氧化石墨烯水溶液:氧化石墨烯水溶液的配置和處理主要在氧化石墨烯水溶液儲槽I中進行，根據需求量計算氧化石墨烯粉末使用量，人工初步進行攪拌，使其完全溶于水，氧化石墨烯水溶液的質量百分濃度為6%。;開啟超聲波發(fā)生器2，大約處理1.5小時，超聲功率為1000W，處理過程中，氧化石墨烯水溶液的溫度控制在50°C ；
[0034](2)步驟(I)處理完畢后，開啟加壓栗3，氧化石墨烯水溶液以較快的速度經過輸送管路4由噴射器5噴射注入天然膠乳中，噴射壓力為5MPa，天然膠乳含膠率為38%時，氧化石墨烯水溶液的噴射量為天然膠乳體積的10%，噴射過程中噴射器插入天然膠乳中；注入完成后，噴射器5上抬，離開天然膠乳溶液；
[0035](3)噴射氧化石墨烯水溶液后將天然膠乳放置至凝固。凝固后續(xù)工作與常規(guī)工藝無任何差別。
[0036]在本實用新型中，采用超聲處理能夠提高氧化石墨烯的單層率，采用高速注入天然膠乳溶液中，氧化石墨烯顆?？勺畲蟪潭鹊脑谔烊荒z乳中分散，同時氧化石墨烯水溶液的強酸性能可使天然膠乳沉降，該方法可大幅提高橡膠的各項性能。
【主權項】
1.一種氧化石墨烯的高速噴射注入設備，其特征是:包括沉降池(6)，沉降池(6)上部分布多個能夠進行升降的噴射器(5)，噴射器(5)通過輸送管路(4)與氧化石墨烯水溶液儲槽(I)連接，在氧化石墨烯水溶液儲槽(I)中設置超聲波發(fā)生器(2)。2.如權利要求1所述的氧化石墨烯的高速噴射注入設備，其特征是:在所述輸送管路(4)上設置加壓栗(3)。
【文檔編號】C08L7/02GK205635446SQ201620333314
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】朱健鵬, 張洪學, 劉宇艷
【申請人】江蘇通用科技股份有限公司