一种悬浮液及胶体的制造方法和装置系统及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及悬浮液及胶体的技术领域，具体地讲，是涉及一种悬浮液及胶体的制造方法和装置系统及应用。
【背景技术】
[0002]悬浮液及胶体制备方法和制造装置系统可以用来制备高性能的导电浆料、陶瓷涂料、陶瓷打印墨水等，随着国际社会对环保和能源的越来越重视，上述各行业都对浆料有越来越高的要求。例如，电动汽车产业等产业的发展对移动电源的安全性，一致性，稳定性及能量密度提出了越来越高的要求。因此对锂离子电池及超级电容器浆料的制备提出了越来越高的要求。又如，在纳米材料应用的产业化过程中如何将纳米碳管、石墨烯、纳米氧化铝、氧化硅等纳米材料均匀分散，形成均匀一致的无团聚的悬浮液及胶体以制备高性能的导电浆料，陶瓷涂料，陶瓷打印墨水等，也成为亟待解决的问题。
[0003]再如，在电池及超级电容器浆料的涂膜过程中，纳米陶瓷涂层的制备过程中，以及LED膜的导电涂层的涂覆过程中，采用的材料日趋纳米化，涂层日趋超薄化，这就要求这些涂料在整个涂覆过程中必须均匀，稳定，无团聚，无沉降。
[0004]而随着新型纳米材料的出现，用这些纳米材料制造各种悬浮液及复合材料的难度越来越大。这些材料的大规模工业化应用需要更为有效的纳米材料分散技术。
[0005]但是，现有的悬浮液及胶体制备技术包括有搅拌技术，研磨技术，砂磨技术，高剪切分散技术，高压均质技术等。这些技术有的耗时长，效率低。有的操作难度大，耗材昂贵。有的则会破坏纳米材料的结构与性能，有的甚至根本无法分散上述的新型纳米材料。
[0006]现有的加料技术都是从搅拌容器的上方利用真空抽吸的办法将粉体材料加到溶剂的表面。这种方法不仅造成粉体材料飞扬，污染搅拌容器的顶盖，在顶部形成干结的浆料，而且极易在搅拌桨上及搅拌容器内形成粉体材料的大块团聚，搅拌设备因此需要长时间运行，耗费大量能源来分散这些团聚体。此外，搅拌设备上部及搅拌桨每次作业完毕，需要进行仔细清洗，否则干结的浆料和团聚体会进入到下批材料里，恶化产品品质。
[0007]现有的悬浮液及胶体制备技术，为了保证最终的粘度在控制范围内，通常采用调整固含量的办法来调整沾度，其结果是悬浮液及胶体的粘度达到了控制要求，但悬浮液及胶体的固含量却改变了，在一些需要精密涂布的产品中，固含量的改变将改变涂布的面密度。使得涂布工序为了达到面密度控制目标需要每次都要对设备进行长时间的调整。
[0008]对于二次电池和超级电容器，导电粉体的团聚和活性物质粉体的团聚将导致它们内阻的上升及容量的下降，并因此严重影响产品的一致性与稳定性。
[0009]为了避免悬浮液中粉体材料的团聚体对后工序的负面影响，通常需要对悬浮液的团聚体进行过滤净化，当悬浮液中含有大量团聚体时，悬浮液的过滤效率极低，有时甚至无法正常生广。
[0010]综上所述，随着新型材料特别是纳米粉体材料的出现，对悬浮液的制备技术提出了越来越高的要求。现有的悬浮液制备技术无法满足技术进步的要求。需要有新的悬浮液及胶体制备方法和制造装置来解决问题。
【发明内容】
[0011]为了克服现有技术上述的不足，本发明提供一种新的悬浮液及胶体的制造方法和装置系统及应用。本发明能够彻底消除纳米粉体材料悬浮液中的团聚体，同时不破坏纳米粉体材料的结构、形貌及表面包覆层，制备出稳定均一的悬浮液及胶体，为后工序的精加工创造了良好条件。
[0012]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0013]一种悬浮液及胶体的制造方法，包括如下步骤:
[0014](I)将溶剂通过定量输送系统送入预分散系统；
[0015](2)将粉体材料随溶剂在线加入预分散系统；溶剂和粉体材料在预分散系统中形成预分散悬浮液及胶体；然后将上述预分散悬浮液及胶体送入中间储存系统；
[0016](3)将中间储存系统中的预分散悬浮液及胶体送入高速分散系统进行高速分散；然后将高速分散后所得的悬浮液及胶体送入冷却及预脱泡系统；
[0017](4)再将悬浮液及胶体进行过滤净化、真空脱泡，得到悬浮液及胶体成品。
[0018]本发明采用将粉体材料随溶剂在线加入预分散系统的方法，粉体材料直接进入溶剂或悬浮液，不会产生扬尘，进入后立即预分散，粉体材料在溶剂中不会形成大块团聚，不会附着在搅拌桨等旋转装置上，极大提高了预分散效率。消除了传统加料工艺的先团聚再分散的无效过程；该工序下，悬浮液的固含量可以达到80%。
[0019]本发明采用高速分散系统对预分散悬浮液及胶体进行高速分散，可以利用高速旋转的部件通过剪切，撞击及摩擦作用，彻底消除悬浮液及胶体中的团聚体。
[0020]本发明还提供所述悬浮液及胶体的制造方法的应用，即将所述制造方法用于制备锂离子电池浆料、电容器浆料、液态食品、液态涂料、打印墨水、导电涂料或高分子复合材料中间体。
[0021]本发明还提供一种在所述制备方法中使用的装置系统，按制备流程依次连接如下设备:贮存溶剂的贮罐及定量输送系统、预分散机、中间存储罐、高速分散机、缓存冷却及预脱泡搅拌罐、悬浮液过滤净化装置、真空脱泡装置和产品周转罐，还包括控制系统，控制系统整合控制上述各装置。
[0022]作为优选方案，高速分散机内设有高速旋转的锥形或圆形分散轮，分散轮表面有沟槽，分散轮外套有对应形状的锥形或圆形分散槽。分散轮通过高速旋转以及和锥形或圆形分散槽之间的相互作用产生的剪切、摩擦及悬浮液中固体物料的离心撞击分散固体物料的团聚体。
[0023]另一优选方案是，分散槽的内壁上加工有沟槽，该分散槽由内外两层构成，包括绝热防结露层和强制水冷层。
[0024]另一优选方案是，高速旋转的锥形或圆形分散轮和锥形或圆形分散槽之间的间隙在1-3毫米之间可调，间隙的调整是通过锥形或圆形分散轮和主轴之间的垫片增减来实现的。
[0025]另一优选方案是，高速分散轮的上方设置有导流环。
[0026]另一优选方案是，高速旋转部件的上方主轴上设置有高速旋转的伞形导流板。导流板会引导进入分散槽的液体进行循环，同时能够带走高速分散产生的热量。
[0027]另一优选方案是，分散轮和分散槽都由高强度耐磨损的金属及非金属材料加工而成。
[0028]本发明所述的制备方法和装置系统，适合于各种悬浮液及胶体的制备。特别适合于纳米粉体材料悬浮液的制备。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的悬浮液及胶体的制造系统图；
[0030]图2为图1制造系统中预分散设备的结构首I]面图；
[0031]图3为图1制造系统中高速分散装置的结构剖面图；
[0032]图4为图1制造系统中真空脱泡机的结构剖面图；
[0033]图5为图1中冷却及预脱泡系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]以下提供本发明的优选实施方式，以助于进一步理解本发明，但本发明的保护范围并不仅限于这些实施例。
[0035]图1公开了一种悬浮液及胶体制备装置系统的整体结构图，该制造装置系统主要由溶剂贮存及定量输送系统100