一种石墨烯成品研磨装置的制作方法

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及一种石墨烯成品研磨装置。

背景技术

石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%，石墨烯的合成方法主要有机械方法和化学方法，化学方法是通过氧化还原反应来制备石墨烯，容易破坏石墨烯的结构，使得石墨烯的质量下降，常规的机械研磨是指将石墨在臼式研磨仪中研磨，研磨效率低、研磨不均而且制得产品毛刺较多，溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，溶剂插入石墨层间，进行层层剥离而制备出石墨烯，此方法不会破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。

石墨烯可制成吸附剂、导电体等，在将来，石墨烯还可能制成天线、耐候性包装、超级电容器、柔性智能手机等，由于石墨烯价格昂贵，制备困难，一旦石墨烯成品中出现不良品，将会造成对原料的极大浪费，所以，需要对不良的石墨烯成品进行粉碎研磨，以回收材料。

目前，市面上还未出现用于回收石墨烯原料的装置，中国专利201610768485.8公开了一种石墨烯浆料的分散研磨装置，该装置能够有效完成石墨烯浆料的研磨，但无法直接破碎研磨石墨烯成品，在将石墨烯粉碎加溶剂后，同一些市面上存在的胶体磨一样，由于其内壁光滑，在研磨体的带动下，浆料受到的碰撞力度十分有限，刀片的切削力度也比较有限，难以完成进一步的粉碎研磨。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的无法回收石墨烯成品的缺点，而提出的一种石墨烯成品研磨装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种石墨烯成品研磨装置，包括破碎箱、研磨辊研磨罐和研磨头，所述破碎箱的一侧焊接有进料管，进料管的一侧通过转轴连接有传送带，破碎箱的上侧安装有电动缸，电动缸的输出端键连接有连动杆，连动杆的下端通过螺栓连接有刀头，刀头的下侧设置有承载板，承载板的下侧设置有第一分隔板，第一分隔板的下侧设置有破碎辊，破碎辊的下侧设置有第二分隔板，第二分隔板的下侧设置有研磨辊，破碎箱的底部开设有通孔，且通孔内焊接有连通管，连通管的下侧法兰连接有研磨罐，研磨罐的上部通过螺丝固定有步进电机，步进电机的输出端键连接有传动轴，传动轴的上端键连接有主动齿轮，主动齿轮的一侧设置有从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮的外侧套设有链条，从动齿轮的下端销连接有连接轴，且连接轴的侧壁通过密封轴承和研磨罐连接，并且连接轴的下端销连接有搅拌桨，研磨罐的内壁分布有研磨头，研磨罐的一侧设置有超声波发生机，超声波发生机的输出端有线连接有超声波探头，超声波探头插入研磨罐的内部，连通管的一侧法兰连接有溶剂通道，研磨罐的底部法兰连接有抽吸管。

优选的，所述电动缸的外壁焊接有支架，且支架的下端通过螺丝和破碎箱的外壁连接，破碎箱的顶部开设有通孔，连动杆的下端通过通孔延伸至破碎箱的内部。

优选的，所述承载板的两端分别和破碎箱的内壁焊接，且承载板的上表面为斜面，承载板上表面和承载板下表面的夹角为10°至30°，承载板的一侧和传送带之间存在空隙。

优选的，所述研磨辊通过轴承和破碎箱的内壁连接，且破碎箱的外侧螺丝连接有转动电机，转动电机的输出端与研磨辊的一端键连接，研磨辊的数量为两个，且两个研磨辊相互啮合，两个研磨辊的相对面胶接有研磨板，研磨板的材料为聚晶金刚石。

优选的，所述主动齿轮的齿数为从动齿轮齿数的2至6倍。

优选的，所述搅拌桨呈放射状结构，且搅拌桨的一端设置有搅拌头，搅拌头呈球体结构。

优选的，所述研磨罐的内壁开设有安装槽，且安装槽的内部设置有连接柱，研磨头的一端开设有连接槽，连接柱胶接在连接槽的内部，研磨头呈半球形或子弹头形，研磨头的材料为聚晶金刚石。

优选的，所述研磨罐的一侧安装有抽吸泵，且抽吸管的一端套接在抽吸泵的吸入端，抽吸泵的输出端套接有出料管。

优选的，所述研磨罐的下侧设置有底板，且底板的上侧开设有凹槽，研磨罐和超声波发生机分别放置在凹槽内，底板的上侧焊接有加强柱，加强柱的上端焊接有支撑板。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够将石墨烯成品中出现的不良品分级破碎、粉碎并研磨，先经过刀头切断，然后经破碎辊破碎、研磨辊初研磨，再经研磨罐细研磨，以回收昂贵的石墨烯原料，减少浪费。

2、本发明在研磨罐内壁安装了研磨头，研磨头坚固耐用，而且不易脱落，能够增强浆料受到的碰撞力度，增加切削力度，从而达到更加优秀的研磨效果。

3、本发明在研磨罐内安装了放射状结构的搅拌桨，在搅拌桨的高速转动下，加速了浆料和研磨头的碰撞，提高了研磨效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种石墨烯成品研磨装置的主视结构示意图；

图2为本发明提出的一种石墨烯成品研磨装置的破碎辊俯视结构示意图；

图3为本发明提出的一种石墨烯成品研磨装置的研磨辊俯视结构示意图；

图4为本发明提出的一种石墨烯成品研磨装置的a处主视结构示意图；

图5为本发明提出的一种石墨烯成品研磨装置的研磨罐俯视结构示意图；

图6为本发明提出的一种石墨烯成品研磨装置的搅拌桨俯视结构示意图。

图中：1破碎箱、2进料管、3传送带、4电动缸、5连动杆、6刀头、7承载板、8第一分隔板、9破碎辊、10转动电机、11第二分隔板、12研磨辊、121研磨板、13连通管、14研磨罐、141连接柱、15步进电机、16传动轴、17主动齿轮、18从动齿轮、19链条、20搅拌桨、21研磨头、22超声波发生机、23超声波探头、24溶剂通道、25抽吸管、26抽吸泵、27出料管、28底板、29支撑板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例一：参照图1-6，一种石墨烯成品研磨装置，包括破碎箱1、研磨辊12研磨罐14和研磨头21，破碎箱1的一侧焊接有进料管2，进料管2的一侧通过转轴连接有传送带3，该转轴由电动机带动，破碎箱1的上侧安装有电动缸4，电动缸4的外壁焊接有支架，且支架的下端通过螺丝和破碎箱1的外壁连接，电动缸4的输出端键连接有连动杆5，破碎箱1的顶部开设有通孔，连动杆5的下端通过通孔延伸至破碎箱1的内部，连动杆5的下端通过螺栓连接有刀头6，刀头6的下侧设置有承载板7，承载板7的两端分别和破碎箱1的内壁焊接，且承载板7的上表面为斜面，承载板7上表面和承载板7下表面的夹角为15°，承载板7的一侧和传送带3之间存在空隙，承载板7的下侧设置有第一分隔板8，第一分隔板8的下侧设置有破碎辊9，破碎辊9的下侧设置有第二分隔板11，第一分隔板8和第二分隔板11的边缘均和破碎箱1的内壁焊接，第二分隔板11的下侧设置有研磨辊12，研磨辊12通过轴承和破碎箱1的内壁连接，且破碎箱1的外侧螺丝连接有转动电机10，转动电机10的输出端与研磨辊12的一端键连接，研磨辊12的数量为两个，且两个研磨辊12相互啮合，两个研磨辊12的相对面胶接有研磨板121，研磨板121的材料为聚晶金刚石，破碎箱1的底部开设有通孔，且通孔内焊接有连通管13，连通管13的下侧法兰连接有研磨罐14，研磨罐14的上部通过螺丝固定有步进电机15，步进电机15的输出端键连接有传动轴16，传动轴16的上端键连接有主动齿轮17，主动齿轮17的一侧设置有从动齿轮18，主动齿轮17的齿数为从动齿轮18齿数的2倍，主动齿轮17的齿数为16个，从动齿轮18的齿数为8个，主动齿轮17和从动齿轮18的外侧套设有链条19，从动齿轮18的下端销连接有连接轴，且连接轴的侧壁通过密封轴承和研磨罐14连接，并且连接轴的下端销连接有搅拌桨20，搅拌桨20呈放射状结构，扩大了搅拌范围，且搅拌桨20的一端设置有搅拌头，搅拌头呈球体结构，减小了阻力，研磨罐14的内壁分布有研磨头21，研磨罐14的内壁开设有安装槽，且安装槽的内部设置有连接柱141，研磨头21的一端开设有连接槽，连接柱141胶接在连接槽的内部，不容易脱落，研磨头21呈子弹头形，减小了阻力，并减轻了应力集中现象，研磨头21的材料为聚晶金刚石，硬度高，而且坚固耐用，研磨罐14的一侧设置有超声波发生机22，超声波发生机22的输出端有线连接有超声波探头23，超声波探头23插入研磨罐14的内部，连通管13的一侧法兰连接有溶剂通道24，研磨罐14的底部法兰连接有抽吸管25，抽吸管25的上部安装有闸阀，研磨罐14的一侧安装有抽吸泵26，且抽吸管25的一端套接在抽吸泵26的吸入端，抽吸泵26的输出端套接有出料管27，研磨罐14的下侧设置有底板28，且底板28的上侧开设有凹槽，研磨罐14和超声波发生机22分别放置在凹槽内，增加了设备的稳定性，减轻了超声对设备稳定性的影响，底板28的上侧焊接有加强柱，加强柱的上端焊接有支撑板29，有利于维持设备的平衡。

本实施例中，处理石墨烯成品的不良品时，接通电源，电动机、电动缸4和转动电机10启动，将石墨烯成品由进料管2插入，电动机带动传送带3运动，将石墨烯成品送至承载板7上部，电动缸4带动连动杆5做往复运动，连动杆5带动刀头6做往复运动切割，刀头6一下一下的切割，将石墨烯成品切成段，切割后的石墨烯制品沿承载板7滑下，经第一分隔板8滑落至两破碎辊9之间，转动电机10带动破碎辊9转动，两破碎辊9转动方向相反，两破碎辊9将切割后的石墨烯制品碾压破碎，破碎后的石墨烯制品沿第二分隔板11滑下，滑落至两研磨辊12之间，转动电机10带动研磨辊12转动，两研磨辊12转动方向相反，两研磨辊12对破碎后的石墨烯制品进行粗磨，研磨板121表面凹凸不平，增强了摩擦力，研磨后的石墨烯制品从两研磨辊12之间流下，由连通管13进入研磨罐14内部，待研磨后的石墨烯制品完全进入研磨罐14内部后，关闭电动机、电动缸4和转动电机10，从溶剂通道加入分散剂，分散剂为10mg/ml的pvp溶液，通电启动步进电机15和超声波发生机22，步进电机15带动主动齿轮17转动，主动齿轮17通过链条19带动从动齿轮18转动，从动齿轮18带动搅拌桨20转动，由于主动齿轮17的齿数为从动齿轮18齿数的2倍，能够将搅拌桨20转速增加2倍，搅拌桨20高速搅动悬浊液，悬浊液中的固体颗粒与研磨头21发生碰撞，增强浆料受到的碰撞力度，增加切削力度，同时超声波发生机22产生超声波，为石墨烯的层间分离提供驱动力，防止其聚集成团，研磨完毕，关闭步进电机15和超声波发生机22，打开抽吸管25的阀门，再打开抽吸泵26，将分散液抽出，经后续化学方法除杂并分离分散剂，可回收石墨烯。

实施例二：参照图1-5，一种石墨烯成品研磨装置，破碎箱1和研磨罐14为分体结构，破碎箱1分为上、中、下三部分，各部分之间通过法兰连接，研磨罐14分为上和下两部分，各部分之间通过法兰连接，连接处均有机械密封，连通管13和研磨罐14通过法兰连接。

本实施例中，更换刀头6时，可将破碎箱1上部分和中部分之间的螺栓拧下，将破碎箱1的上部分取下，将连接刀头6的螺栓拧下，更换刀头，将装置组装还原即可。

本实施例中，检查研磨罐14内部状况时，将研磨罐14上部分和下部分之间的螺栓拧下，将研磨罐14的上部分以上全部取下，即可观察和检测研磨罐14内部的状况，检测完毕，将装置组装还原即可。

实施例三：在溶剂通道24的中部安装转子流量计，可监测加入的分散剂的量，更加方便控制分散剂的用量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。