[发明专利]一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法

权利要求书

1.一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法，其特征在于：先将石墨粉加热预处理，然后均匀分散，再通过高压水射流粉碎机的一定直径的喷嘴使石墨粉与靶物碰撞粉碎，获得层数在100-300层的分散均匀的石墨烯微片材料，具体方法如下：

（1）将重量份为90-100的石墨粉在加热温度为150℃-200℃下加热预处理，加热时间为40min-60min，得到热膨胀的石墨粉；

（2）将步骤（1）得到的石墨粉和重量份为1.0-2.0的乙醇，重量份为0.5-1.5的三聚磷酸钾以及重量份为500-1000的水加入高速混合机中，加入过程中同时以转速200rpm-500rpm搅拌，搅拌时间5min-25min，得到分散性良好的石墨粉水溶液；

（3）将步骤（2）得到的分散性良好的石墨粉水溶液送入喷嘴直径为1.7mm高压水射流粉碎机的高压储料罐中，高压水射流粉碎机设置了高压泵站，高压泵站以45MPa-60MPa的压力喷射两股高压水，石墨粉水溶液通过其中一股高压泵站产生的高压水在流态化室获得初始速度，然后在混合室与另一股高压站产生的高压水充分混合，混合后的石墨粉以悬浮状态送到喷嘴，作为载体的高压水通过喷嘴被加速的同时带动石墨粉加速，石墨粉以接近水射流的速度，喷向坚硬的靶物，并与靶物产生强烈碰撞，从而发生粉碎剥离；

（4）将步骤（3）得到的物料送入喷嘴直径为1.0mm高压水射流粉碎机的高压储料罐中，通过高压水射流粉碎机将石墨烯初级产物通过喷嘴以接近水射流的速度与坚硬的靶物碰撞、粉碎剥离，经过滤、烘干，得到层数在100-300层的分散均匀的石墨烯微片材料。

2.根据权利要求1所述一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法，其特征在于：所述石墨粉为膨胀石墨、热裂解石墨中的任一种，粒径介于1mm和5mm之间。

3.根据权利要求1所述一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法，其特征在于：所述的高压水射流粉碎机包括高压泵站、节流阀、高压储料罐、流态化室、混合室、喷嘴、靶物；所述节流阀至少一个；所述喷嘴至少一个，当喷嘴有两个及以上时，喷嘴间既可以交替工作，也可以同时工作。

4.根据权利要求1所述一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法，其特征在于：所述的步骤（3）中高压水射流粉碎机喷嘴直径小于部分石墨粉粒径，使得石墨粉在通过喷嘴时，喷嘴会对石墨粉产生挤压、摩擦、粉碎剥离。

5.根据权利要求1所述一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法，其特征在于：所述的步骤（4）中高压水射流粉碎机喷嘴直径小于部分石墨粉粒径，使得石墨粉在通过喷嘴时，喷嘴会对石墨粉产生挤压、摩擦、粉碎剥离，得到层数在100-300层的分散均匀的石墨烯微片材料。

6.根据权利要求1所述一种利用高压水射流粉碎机制备石墨烯微片材料的方法，其特征在于：所述方法制备的石墨烯微片材料满足在橡胶增强、塑料增强、涂料防腐、润滑、污水处理领域的应用。

7.根据权利要求6所述石墨烯微片材料的应用，其特征在于：添加使用量为重质量的4-25%。