[发明专利]石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法

说明书

本发明属于石墨烯复合材料技术领域，公开了一种石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法，制备系统包括：材料选取模块、石墨烯制备模块、搅拌模块、混合模块、冷却模块。本发明通过石墨烯制备模块采用超声和剪切力等物理方法剥离石墨得到石墨烯，不仅对环境无污染，而且可以保证石墨烯的结构和性能不被破坏；本发明提供的制备方法成本低，操作简单，设备成本低，易于实现石墨烯的工业化生产；同时本发明制备的石墨烯色母粒与塑料高分子进行共同混合制作高分子材料时，石墨烯可以比较均匀的分散在复合材料基材中，进而提升整体复合材料的机械特性、抗氧化、耐酸碱和导热性等，增加了高分子材料的强度和硬度。

技术领域

本发明属于石墨烯复合材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa。而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa。由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。然而，现有石墨烯制备过程中会产生大量的废水或废气，对环境造成严重污染；微波法和电化学法制备的石墨烯产量少，尚不能实现大规模的工业化生产；同时现有的色母粒着色塑料往往强度和硬度相对比较低，达不到使用的要求。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有石墨烯制备过程中会产生大量的废水或废气，对环境造成严重污染；微波法和电化学法制备的石墨烯产量少，尚不能实现大规模的工业化生产；同时现有的色母粒着色塑料往往强度和硬度相对比较低，达不到使用的要求。

现有技术中，原料用量数据控制中准确性差

目前的原料制备装置，很难洗刷罐体内部，并且清洗效果差；现有的只有一个物料孔，不方便人们装卸混合的原料或产品。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种石墨烯高分子色母粒复合材料、系统、制备、控制方法。

本发明是这样实现的，一种石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法，所述石墨烯高分子色母粒复合材料制备系统控制方法包括：

通过材料选取模块集成的称重检测模块对色母粒基材、炭黑、分散剂、抗静电剂、剥离助剂、有机溶剂、天然石墨粉的用量进行检测；用量数据检测中，具体包括：

定初始点x⁰，收敛精度ξ和用量数据应变下限α，其中n₁为组合结构索单元数目，n₂和n₃分别为索单元和桁架单元横截面尺寸；

在第R次平衡状态的基础上，确定第R次迭代时用量数据变化关于设计变量的梯度向量应力关于设计变量的梯度向量精度关于设计变量的梯度向量及目标函数关于设计变量的梯度向量

采用如下的优化模型来求解第R次的设计变量修正量：

其中，为第R次的设计变量修正量，W(x^R)为第R次的系统重量，g_e(x^R)为第R次的用量数据变化，h_e(x^R)为第R次的应力，D(x^R)为第R次的精度，q_p表示上下限约束，即δx_pmin≤δx_p≤δx_pmax；