氧化石墨烯的高速喷射注入设备的制造方法

文档序号:10946824阅读:441来源:国知局
氧化石墨烯的高速喷射注入设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种氧化石墨烯的高速喷射注入设备,其特征是:包括沉降池,沉降池上部分布多个能够进行升降的喷射器,喷射器通过输送管路与氧化石墨烯水溶液储槽连接,在氧化石墨烯水溶液储槽中设置超声波发生器。在所述输送管路上设置加压泵。本实用新型能够使氧化石墨烯最大程度地在天然胶乳中分散,同时氧化石墨烯水溶液的强酸性能可使天然胶乳沉降。
【专利说明】
氧化石墨烯的高速喷射注入设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种氧化石墨烯的高速喷射注入设备,尤其是一种能够获得良好分散的天然胶-氧化石墨烯材料的设备。
【背景技术】
[0002]天然橡胶是橡胶树分泌的乳汁经凝固,加工制得的弹性固体状物。鲜胶乳的加工工序大致为胶乳保存、清除杂质、混合、凝固、凝块脱水或压片、造粒、干燥、检验、包装,其中鲜胶乳的凝固是影响天然胶质量的重要环节之一。酸凝固是胶乳凝固的一种工艺。主要是指在鲜胶乳中加入一定量的氨作保存剂,再运回到加工厂集中凝固加工,加入的酸用来中和氨以及凝固胶乳。该凝固工艺使用的酸主要有甲酸、醋酸和硫酸。
[0003]石墨烯是近几年新出现的一类碳材料,广泛应用于改性材料、生物医药等领域。其发现者于2010年获得诺贝尔物理学奖。氧化石墨烯是石墨烯制备过程中的前驱体,其表面具有丰富的含氧官能团,大量实验研究证实氧化石墨烯的加入对各类高分子材料性能均有显著提升作用,同时产品价格大大低于石墨烯。
[0004]对于氧化石墨烯可采用在密炼机中直接加入进行混炼。但是商业化的氧化石墨烯单层率较低,并且团聚问题严重,影响了其效果的体现。为了获得分散度及单层率更高的石墨烯掺杂橡胶材料尚需开发更为高效简单的分散方法。
[0005]工业化量产的氧化石墨烯在制备过程中需要用硫酸等强氧化剂进行氧化,反应完成后再进行清洗除酸,否则最终的产品溶于水后呈强酸性质。但是清洗过程会造成成本大幅上升,这对石墨稀类碳材料的推广造成一定影响。

【发明内容】

[0006]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种氧化石墨烯的高速喷射注入设备,能够使氧化石墨烯最大程度地在天然胶乳中分散,同时氧化石墨烯水溶液的强酸性能可使天然胶乳沉降。
[0007]按照本实用新型提供的技术方案,所述氧化石墨烯的高速喷射注入设备,其特征是:包括沉降池,沉降池上部分布多个能够进行升降的喷射器,喷射器通过输送管路与氧化石墨烯水溶液储槽连接,在氧化石墨烯水溶液储槽中设置超声波发生器。
[0008]进一步的,在所述输送管路上设置加压栗。
[0009]本实用新型与现有技术相比,具有以下优点:
[0010](I)现有技术中轮胎混炼工艺一般将物料直接加入到密炼机中,由于氧化石墨烯用量较少,采用该方法损失严重,而且容易造成局部聚集。本实用新型以氧化石墨烯水溶液的形式加入胶乳即保证了分散效果,又不会使昂贵的氧化石墨烯材料在混炼过程中损失。
[0011](2)传统凝固方法成本较高,由于氧化石墨烯产品水溶液本身呈酸性,本实用新型省去了凝固过程中其他酸的使用,合理利用了酸性资源。
[0012](3)本实用新型采用高速喷射方法将氧化石墨烯水溶液高速注入胶乳溶液,氧化石墨烯与胶乳分子和水分子发生剧烈碰撞,可大幅提高氧化石墨烯的单层率及在胶乳中的分散度。
[0013](4)氧化石墨烯与天然胶乳分子和水分子发生剧烈碰撞后,氧化石墨烯在胶乳中的分散过程和氧化石墨烯单层剥离过程可同时进行,并达到良好的效果。
[0014](5)氧化石墨烯水溶液本身呈酸性,高速注入天然胶乳后,天然胶乳会迅速发生凝固,此时氧化石墨烯的剥离、分散达到最佳,凝固后的胶乳保留了氧化石墨烯较高的单层率及较高的分散度,防止放置过久氧化石墨烯的团聚问题。
[0015](6)采用高速喷射方法氧化石墨烯分散度较高,可根据需要制备较高含量的氧化石墨烯-天然胶复合材料。
[0016](7)该设备及工艺较简单,与常规胶乳凝固工艺差别不大,无需大额设备资金投入。
[0017](8)天然胶乳凝固后压片脱水时无黑褐色液体流出,表明天然胶分子与氧化石墨稀分子结合良好。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型所述氧化石墨烯的高速喷射注入设备的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合具体附图对本实用新型作进一步说明。
[0020]如图1所示:所述氧化石墨烯的高速喷射注入设备包括氧化石墨烯水溶液储槽1、超声波发生器2、加压栗3、输送管路4、喷射器5、沉降池6等。
[0021]如图1所示,本实用新型所述氧化石墨烯的高速喷射注入设备,包括沉降池6,沉降池6上部分布多个能够进行升降的喷射器5,喷射器5通过输送管路4与氧化石墨烯水溶液储槽I连接,在输送管路4上设置加压栗3,在氧化石墨烯水溶液储槽I中设置超声波发生器2。
[0022]本发明实施例中所使用的氧化石墨烯产品由常州第六元素材料科技股份有限公司提供。
[0023]实施例1:一种天然胶胶乳的凝固方法,主要包括以下步骤:
[0024]( I)配置和处理氧化石墨烯水溶液:氧化石墨烯水溶液的配置和处理主要在氧化石墨烯水溶液储槽I中进行,根据需求量计算氧化石墨烯粉末使用量,人工初步进行搅拌,使其完全溶于水,氧化石墨烯水溶液的质量百分浓度为5%。;开启超声波发生器2,大约处理I小时,超声功率为1500W,处理过程中,氧化石墨烯水溶液的温度控制在40°C ;
[0025](2)步骤(I)处理完毕后,开启加压栗3,氧化石墨烯水溶液以较快的速度经过输送管路4由喷射器5喷射注入天然胶乳中,喷射压力为3MPa,天然胶乳含胶率为38%时,氧化石墨烯水溶液的喷射量为天然胶乳体积的10%,喷射过程中喷射器插入天然胶乳中;注入完成后,喷射器5上抬,离开天然胶乳溶液;
[0026](3)喷射氧化石墨烯水溶液后将天然胶乳放置至凝固。凝固后续工作与常规工艺无任何差别。
[0027]如果氧化石墨烯含量较少,pH较高,可以人工加入少量酸进行调节,以加速凝固;如采用醋酸水溶液调整pH值为2。
[0028]实施例2:—种天然胶胶乳的凝固方法,主要包括以下步骤:
[0029]( I)配置和处理氧化石墨烯水溶液:氧化石墨烯水溶液的配置和处理主要在氧化石墨烯水溶液储槽I中进行,根据需求量计算氧化石墨烯粉末使用量,人工初步进行搅拌,使其完全溶于水,氧化石墨烯水溶液的质量百分浓度为1%;开启超声波发生器2,大约处理2小时,超声功率为500W,处理过程中,氧化石墨烯水溶液的温度控制在60°C ;
[0030](2)步骤(I)处理完毕后,开启加压栗3,氧化石墨烯水溶液以较快的速度经过输送管路4由喷射器5喷射注入天然胶乳中,喷射压力为6MPa,天然胶乳含胶率为38%时,氧化石墨烯水溶液的喷射量为天然胶乳体积的10%,喷射过程中喷射器插入天然胶乳中;注入完成后,喷射器5上抬,离开天然胶乳溶液;
[0031](3)喷射氧化石墨烯水溶液后将天然胶乳放置至凝固。凝固后续工作与常规工艺无任何差别。
[0032]实施例3:—种天然胶胶乳的凝固方法,主要包括以下步骤:
[0033]( I)配置和处理氧化石墨烯水溶液:氧化石墨烯水溶液的配置和处理主要在氧化石墨烯水溶液储槽I中进行,根据需求量计算氧化石墨烯粉末使用量,人工初步进行搅拌,使其完全溶于水,氧化石墨烯水溶液的质量百分浓度为6%。;开启超声波发生器2,大约处理1.5小时,超声功率为1000W,处理过程中,氧化石墨烯水溶液的温度控制在50°C ;
[0034](2)步骤(I)处理完毕后,开启加压栗3,氧化石墨烯水溶液以较快的速度经过输送管路4由喷射器5喷射注入天然胶乳中,喷射压力为5MPa,天然胶乳含胶率为38%时,氧化石墨烯水溶液的喷射量为天然胶乳体积的10%,喷射过程中喷射器插入天然胶乳中;注入完成后,喷射器5上抬,离开天然胶乳溶液;
[0035](3)喷射氧化石墨烯水溶液后将天然胶乳放置至凝固。凝固后续工作与常规工艺无任何差别。
[0036]在本实用新型中,采用超声处理能够提高氧化石墨烯的单层率,采用高速注入天然胶乳溶液中,氧化石墨烯颗粒可最大程度的在天然胶乳中分散,同时氧化石墨烯水溶液的强酸性能可使天然胶乳沉降,该方法可大幅提高橡胶的各项性能。
【主权项】
1.一种氧化石墨烯的高速喷射注入设备,其特征是:包括沉降池(6),沉降池(6)上部分布多个能够进行升降的喷射器(5),喷射器(5)通过输送管路(4)与氧化石墨烯水溶液储槽(I)连接,在氧化石墨烯水溶液储槽(I)中设置超声波发生器(2)。2.如权利要求1所述的氧化石墨烯的高速喷射注入设备,其特征是:在所述输送管路(4)上设置加压栗(3)。
【文档编号】C08L7/02GK205635446SQ201620333314
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】朱健鹏, 张洪学, 刘宇艳
【申请人】江苏通用科技股份有限公司
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