[发明专利]气流产生装置、石墨烯分散液及其制备方法

说明书

本发明提供一种气流产生装置、石墨烯分散液及其制备方法。所述石墨烯分散液由石墨烯粉体及处理溶剂所制成，石墨烯分散液中的石墨烯的平均片径为0.5μm至1μm，层数为3至5层，固含量为5％至50％，表面氧含量小于1wt％，且石墨烯分散液在静置12小时后分布浓度呈现由上层至底层浓度渐增的状态，黏度为5000cps至8000cps，石墨烯浓度为20wt％。

技术领域

本发明涉及一种气流产生装置、石墨烯分散液及其制备方法，尤其涉及一种用以制备低氧量石墨烯粉体的气流产生装置、石墨烯分散液及其制备方法。

背景技术

石墨烯具有由碳原子以sp²共价键组成的二维结构，且其具有相当高的载子迁移率、硬度、热传导率、电流承载能力以及极大的表面-体积比等特殊性质。因此，近年来石墨烯已成为生医、电子及光电元件等领域中受到高度重视的研究目标。同时，石墨烯分散液可广泛地应用于涂料领域中，其为导电涂料及相关助导剂、锂离子电极助导剂、防腐蚀涂料助剂与石墨烯均温片等产品中的重要添加物。

然而，在现有的石墨烯分散液制备技术中，化学处理制程具有酸碱与重金属废液等废水污染与有毒废排气问题，而机械剥离法、超音波震荡或球磨法等物理法具有固含量低、产率低以及产物片径与厚度分布不均等缺陷。此外，目前常见的石墨烯分散液市售品大多为低固含量，其中过多的溶剂将严重影响后续的树脂物性及加工性，故不利于石墨烯分散液在涂料领域的应用。此外，提升石墨烯悬浮性的常用技术为表面改质或增加分散助剂(大于5％)，这两种方法都会大幅降低石墨烯的物性，甚至是提高石墨烯分散液的制造成本。

基于上述，发展出一种能够符合环保需求、提升固含量、增加产率、提升悬浮性、均一化产物规格以及低制造成本的石墨烯分散液，为目前所需研究的重要课题。

发明内容

本发明提供一种用于制备低氧量石墨烯粉体的气流产生装置、石墨烯分散液及其制备方法，将气流产生装置所制成的石墨烯粉体用于制备石墨烯分散液，以有效地解决目前存在于石墨烯分散液制程中的大部分技术问题。如此一来，可制备具有特定浓度变化的高浓度石墨烯分散液，不但符合环保需求，更能够显著地提升固含量、增加产率、提升悬浮性且均一化产物规格，且能够大幅降低石墨烯分散液的制造成本。

本发明的气流产生装置包括外衬套以及转动锥子。外衬套具有腔室、进气开口以及出气开口，进气开口连通于腔室的下方且出气开口连通于腔室的上方，其中腔室具有颈缩部。转动锥子设置于腔室中，转动锥子与腔室适形，且转动锥子与腔室的内壁之间具有狭缝间距，其中转动锥子包括转动本体以及多条螺纹，螺纹自转动本体的底部朝向转动本体的顶部螺旋地分布在转动本体的外表面上。当转动锥子在腔室中转动时，通过螺纹以及狭缝间距产生向上且具有水平方向的分量的气旋。

在本发明的一实施例中，转动锥子的顶面与颈缩部的顶面齐平。

在本发明的一实施例中，转动本体包括底部、顶部以及位于底部及顶部之间的中部，其中转动本体的直径自底部至顶部依序递减。此外，底部的底面的直径大于底部的顶面的直径。再者，中部的底面的直径大于中部的顶面的直径，且中部的底面的直径等于底部的顶面的直径。又，顶部的底面的直径大于顶部的顶面的直径，且顶部的底面的直径等于中部的顶面的直径。

在本发明的一实施例中，转动锥子的截面呈星芒状。

在本发明的一实施例中，转动锥子的转速范围介于3000rpm(Revolution(s)PerMinute，每分钟转速)至7000rpm。

在本发明的一实施例中，螺纹的数量介于8个至32个；且在另一实施例中，螺纹的数量介于12个至18个。

在本发明的一实施例中，狭缝间距的范围介于0.05毫米至10毫米；且在另一实施例中，狭缝间距的范围介于0.1毫米至1毫米。