专利名称：纳米与微米复合材料制备装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种复合材料制备装置，特别是一种纳米与微米复合材料制备装置。
二 背景技术随着纳米技术及复合材料的发展，为解决纳米粉体的团聚问题以及提高纳米材料的实际使用效果，研究发现，将纳米粉体与微米粉体进行复合可以制备出分散性良好并具有所需功能的复合材料。纳米与微米粉体复合通常是以微米粒子作为母粒子(核)，以纳米材料作为子粒子(壳)，进行复合；所采取的复合方法有机械化学法和气相化学法或化学气相沉积法(CVD法)等。机械化学法所用的复合设备多为球磨机或冲击式混合机；化学气相沉积法(CVD法)国内外虽有报导，但其所采用的设备均无实质性详细报导。另外这类设备国内外尚大多都处于实验研究阶段。
三 发明内容本实用新型的目的在于提供一种采用化学气相沉积法、结构简单、制备的复合材料性能良好的纳米与微米复合材料制备装置。
实现本实用新型目的的技术解决方案是包括气相沉积室、气-固分离室以及循环输送装置，气相沉积室主体为容器，容器的底部一侧为子粒子加料口和加料进气口，另一侧为循环进料口和循环进气口，底端设置底部进气口，顶部为气-固混合物料排出口；气-固分离室包括锥形容器，锥形容器上端设置脉冲气管，脉冲气管上连接过滤器，和锥形容器上盖上设置母粒子加料口，盖的中心设置循环物料进料口组成；循环输送装置包括壳体，壳体内设置叶轮，叶轮与磁流体密封装置通过轴连接，磁流体密封装置与电机连接，壳体上端中心的吸料口，壳体侧面的切向出料口组成和壳体上端连接管道上出料口的组成，循环进料口与切向出料口相连，气-固混合物料排出口与进料口相连，吸料口与锥形容器的锥底相连，产物出料口位于二者间的连接管道上。
本实用新型的原理是作为核的(母粒子)微米级粉体由加料口进入整个制备装置，并保持循环状态，作为壳的(子粒子)物质的前驱体由进料口按设计比例被高速气体吹(带)入气相沉积室内，在室内高温的作用下，作为壳的物质迅速气化，并包覆于母粒子的表面，形成纳米级包覆层。经包覆后的复合粉体随气流上升，从出料口排出进入气-固分离室，过滤器将复合粉体与气体分离，废气通过脉冲气管排出，经水吸收后排放到大气中，复合粉体由锥底进入循环输送装置。吸附于过滤器外壁的复合粉体通过脉冲气管的定期交替反冲而落入锥形容器的底部并进入循环输送装置。循环输送装置将复合粉体通过出料口送入气相沉积室内，进行再一次补充复合处理直至达到设计要求为止。当粒子复合达到设计要求后，可以从产物出料口排放出合格产品，产物出料口也可进行取样分析。
本实用新型与现有技术相比，其显著优点是采用化学气相沉积法对微米级粉体进行表面改性，可直接在微米级粉体表面包覆上纳米级粒子，包覆完整均匀，操作条件简单可调，设备成本较一般化学气相沉积设备大大降低，无有害废气排放，适用范围广，可以制备出性能优良的纳米与微米复合材料。
四
附图是本实用新型的纳米与微米复合材料制备装置的一种结构示意图。
五 具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
结合附图，本实用新型的纳米与微米复合材料制备装置由气相沉积室1和气-固分离室2以及循环输送装置3组成。
气相沉积室的容器4外部设置电加热丝5加热，由石英棉在其外部构成保温层。由容器4的底部的气喷加料装置加入作为壳的(子粒子)物质的前驱体，在室内高温的作用下，作为壳的物质迅速气化，并包覆于母粒子的表面，形成纳米级包覆层。经包覆后的复合粉体随气流上升，从出料口13出料进入气-固分离室。室内设有两个测温点，分别安装有测温仪7和测温仪14，由此控制前驱体的气化温度。由进气口9和进气口10的进气速度控制物料在气相沉积室内的流动状态。气喷加料装置和气喷循环进气进料装置都设计成拉瓦尔喷管形式，可以使喷管腔内产生负压，并与输送压力匹配，以利于将固体粉末吸入，避免反喷现象。
气-固分离室由脉冲气管16，锥形容器17，过滤器18和加料口19组成。工作初始，由加料口19加入作为核的(母粒子)微米级粉体。工作时，由气相沉积室内出料的气-固混合物料进入气-固分离室内，纳米与微米复合粉体与气体被过滤器18分离，废气通过脉冲气管16排出，吸附于过滤器外壁的纳米与微米复合粉体通过脉冲气管16的交替定期反冲而落入分离器的锥底部并进入循环输送装置。
循环输送装置由壳体21，壳体内的叶轮22，磁流体密封装置23，电机24，吸料口25，出料口26组成和出料口27组成。循环输送系统内，结构附图所示，电机转速高，轴密封采用磁流体密封，以确保高速旋转时的密封效果，避免漏气；另外循环输送系统的流量及压力应匹配，避免固体粉末堵料无法使系统循环、运行。工作时电机带动叶轮作高速旋转，将分离器锥底的复合粉体由吸入口25吸入循环输送装置，并通过出料口26送入气相沉积室内，进行再一次补充复合处理直至达到设计要求为止。当粒子复合达到设计要求后，可以从出料口27排放出合格产品，出料口27也可进行取样分析。
权利要求1.一种纳米与微米复合材料制备装置，包括气相沉积室[1]、气-固分离室[2]以及循环输送装置[3]，其特征在于气相沉积室主体为容器[4]，容器[4]的底部一侧为子粒子加料口[11]和加料进气口[8]，另一侧为循环进料口[12]和循环进气口[10]，底端设置底部进气口[10]，顶部为气-固混合物料排出口[13]；气-固分离室[2]包括锥形容器[17]，锥形容器上端设置脉冲气管[16]，脉冲气管上连接过滤器[18]，和锥形容器上盖上设置母粒子加料口[19]，盖的中心设置循环物料进料口[20]组成；循环输送装置[3]包括壳体[21]，壳体内设置叶轮[22]，叶轮与磁流体密封装置[23]通过轴连接，磁流体密封装置与电机[24]连接，壳体上端中心的吸料口[25]，壳体侧面的切向出料口[26]组成和壳体上端连接管道上出料口[27]的组成，循环进料口[12]与切向出料口[26]相连，气-固混合物料排出口[13]与进料口[20]相连，吸料口[25]与锥形容器[17]的锥底相连，产物出料口[27]位于二者间的连接管道上。
2.根据权利要求1所述的纳米与微米复合材料制备装置，其特征在于容器[4]外部设置电加热丝[5]和石英棉保温层[6]。
3.根据权利要求1或2所述的纳米与微米复合材料制备装置，其特征在于容器[4]顶部设置测温仪[7]，底部设置测温仪[14]。
4.根据权利要求1或2所述的纳米与微米复合材料制备装置，其特征在于脉冲气管共有四个，均匀分布于锥形容器[17]上，过滤器[18]共有四个，分别与每个脉冲气管[16]相连。
专利摘要本实用新型涉及一种纳米与微米复合材料制备装置。该设备由气相沉积室、气－固分离室以及循环输送系统三大部分组成，气相沉积室由外部装有加热保温控制系统的容器组成，该容器的底部装有气喷加料装置和气喷循环进气进料装置，顶部装有气－固混合物料排出口，气－固分离器由锥形容器、过滤器和脉冲气管和加料口组成，循环输送系统由壳体、叶轮、磁流体密封装置和电机以及吸料口和出料口组成。本实用新型采用化学气相沉积法对微米级粉体进行表面改性，可直接在微米级粉体表面包覆上纳米级粒子，包覆完整均匀，操作条件简单可调，设备成本较一般化学气相沉积设备大大降低，无有害废气排放，适用范围广，可以制备出性能优良的纳米与微米复合材料。
文档编号B81C99/00GK2688675SQ20032012364
公开日2005年3月30日 申请日期2003年12月31日 优先权日2003年12月31日
发明者李凤生, 刘宏英, 杨毅, 宋洪昌, 黄敏, 邓国栋, 白华萍, 姜炜 申请人:南京理工大学