石墨烯为什么难以分散？如何解决？

目前石墨烯的各类合成技术都已经成熟，关键是石墨烯材料难以在其他基体中分散，是制约其大规模应用的难点。没有大规模应用，石墨烯就没有发展的动力。石墨烯为什么难以分散？这是由于其特殊的结构所决定的，具体原因如下：

 1、片状结构

石墨烯为典型的片状结构，尤其是化学气相沉积法生产的石墨烯厚度又很薄，在复合过程中很容易造成片状结构的褶皱，严重的甚至变程团状，破坏了片状结构的特性，达不到应有的改性效果。尤其是采用CVD方法生产的石墨烯薄膜，片状结构特性更强。

2、分子间力

单层石墨烯层间的范德华力很大，外来物质和外来力很难打开，因此难以分散在聚合物中，要采用各种方法降低分子间的范德华力。主要方法为增加石墨烯层数，单层石墨烯的尺寸还不到1纳米，比表面积太大了很容易聚集，一般尺寸般达到10层（5纳米）以上后范德华力会减弱一些，外来物质材可以打开，添加到复合材料中才可以分散。但是层数要达到10层以上，就已经成为石墨烯片了，很多改性作用发挥不出来。

3、相溶性问题

氧化还原反应生产的石墨烯因采用强氧化剂氧化，在石墨烯层之间产生了氧化基团，降低了分子间力，与其他方法石墨烯相对而言其分散可能行性大大提高。

石墨烯材料分子结构上官能团成分很少，纯净石墨烯与聚合物的相容性不好。

4、设备没有选对

现在大多数采用超声、砂磨机、高压均质机、批次搅拌等等，这些虽能对石墨烯进行分散，但是时间久、效率低、还容易破坏其内部结构，后期设备维护比较麻烦等等，上海依肯针对上述问题，进行研究及客户反应的情况进行总结，特综合改进一款可以是石墨烯充分均匀分散的设备，此设备特别适合于需要研磨分散均质一步到位的物料。结构为立式分体结构，精密的零部件配合运转平稳，运行噪音在73DB以下。同时采用德国博格曼双端面机械密封，并通冷媒对密封部分进行冷却，把泄露概率降到低，保证机器连续24小时不停机运行。

从设备角度来分析，影响研磨分散机效果因素有以下几点：

1.研磨头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次式要好）

2.研磨头的剪切速率，（越大效果越好）

3.研磨的齿形结构（分为初齿、中齿、细齿、超细齿、越细齿效果越好）

4.物料在分散墙体的停留时间、研磨分散时间（可以看作同等电机，流量越小效果越好）

5.循环次数（越多效果越好，到设备的期限就不能再好了。）

线速度的计算：

剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。

剪切速率 (s-1) =      v  速率 (m/s)   
               g 定-转子 间距 (m)

由上可知，剪切速率取决于以下因素：

转子的线速率

在这种请况下两表面间的距离为转子-定子 间距。 
IKN 定-转子的间距范围为 0.2 ~ 0.4 mm  

速率V=  3.14 X  D（转子直径）X 转速 RPM  /   60

 所以转速和分散头结构是影响分散的一个zui重要因素，超高速分散均质分散机的高转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是zui重要的

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