石墨烯制备设备不同选型优缺点介绍
作为一种具有高强度、高导热、高导电、润滑、耐腐蚀等多重功效的新材料,石墨烯的制备其实并不复杂。根据现有技术,已有采用球磨机、砂磨机、胶体研磨机、气流粉碎机、螺杆剪切机等多种石墨烯制备设备机械剥离设备制备石墨烯。
在机械剥离制备石墨烯时需要借助一定的辅助材料,不同的机械剥离设备制备的石墨烯质量和适应性不同,性能存在一定的差异。
球磨机剥离制备石墨烯
球磨机剥离制备石墨烯,需要1-3mm的研磨介质(氧化锆),分散介质用水或二甲基甲酰胺,优选选用行星球磨机。研磨后的产品可以是石墨烯浆体,也可以干燥后制备石墨烯粉末。球磨机剥离制备石墨烯,可应用于大规模生产石墨烯,石墨烯的成本低,适应性较宽,适合用于混凝土增强剂、防腐涂料、润滑剂、导电涂料、散热涂料等。
优点: 利用球磨机制备石墨烯设备成本低,一般在5万元以内,生产简单、高效,产能大,适合于规模化生产。
缺点:利用球磨机制备的石墨烯中单层石墨烯含量较少,一般在10层以上,石墨烯性能较差,一般为石墨烯微片。
砂磨机高转速研磨
砂磨机剥离制备石墨烯,需要0.1mm的研磨介质(氧化锆),分散介质用水或二甲基甲酰胺,优选卧式砂磨机,最高转速一般在1500rpm,高速研磨后的产品可以是石墨烯浆体,也可以干燥后制备石墨烯粉末。石墨烯产品质量高,主要是单层石墨烯,产品适应性较宽,适合用于高性能需求的锂电池导电剂、导电油墨、导电涂料、散热涂料等。
优点: 砂磨机高转速研磨,不断循环,研磨效率高,得到的石墨烯质量高,单层含量高。砂磨机设备成本较低,一般价格为20万元左右。。
缺点:利用砂磨机制备石墨烯,产量低于球磨机。
胶体研磨制备
胶体研磨制备石墨烯,主要是采用胶体研磨头的剪切,在湿法状态下研磨石墨。一般采用膨胀石墨、二甲基甲酰胺和少量分散剂混合,在胶体磨研磨,再搭配超声分散、喷雾干燥,得到石墨烯粉。
优点: 胶体研磨制备石墨烯产能高,石墨烯质量高,一般石墨烯都在10层以内。适合规模化生产高质量石墨烯。利用胶体研磨制备石墨烯,石墨烯可以是浆体,也可以是粉体,适合用于锂电池导电浆料、光伏导电涂料、防腐涂料、润滑剂、散热涂料、导热纺织物、导热膜等。
缺点:胶体研磨设备成本较高,一般规模化生产设备在100-200万元。