一种纳米粉体用预分散喂料装置的制作方法

本实用新型涉及一种分散喂料装置，具体涉及一种纳米粉体用预分散喂料装置。

背景技术：

纳米材料是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。

然而实际应用中，纳米粒子在材料基体中将不可避免地发生聚集现象，特别是在高分子聚合物中，由于聚合物的粘度都较大，因而纳米粉体材料在其中极难分散。为了使纳米填料能获得较好的分散，超声、强剪切、絮凝，甚至电场方法都有学者进行研究，然而工业化生产的特殊性，如何保证这些纳米分散液在高分子改性过程中保持良好的分散状态，从而提高生产的连续性成为了难点。

因此，需要研发一种新的纳米粉体用预分散喂料装置，其不仅具有高效预分散功能，而且通过精准计量，保证了复合材料的生产稳定性。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的是提供一种纳米粉体用预分散喂料装置，其出料口可以与双螺杆挤出机的侧喂料口连接，具有方便拆卸、计量精准的特性，且能满足纳米粉体分散的要求。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种纳米粉体用预分散喂料装置，所述纳米粉体用预分散喂料装置包括预分散罐体、安装在罐体内部的搅拌器、超声震动分散装置、计量泵送装置；所述预分散罐体设有投料口、出料口；所述计量泵送装置与出料口连接；所述超声震动分散装置包括超声发生器、超声分散头；所述超声分散头位于预分散罐体内部。

上述技术方案中，所述投料口包括液体投料口、纳米粉体投料口；所述纳米粉体投料口接有失重计量设备。

上述技术方案中，所述预分散罐体底部设有排放口；所述出料口位于预分散罐体侧壁；所述计量泵送装置通过软管与出料口连接；所述计量泵送装置为隔膜泵。

上述技术方案中，所述超声分散头为复数个，复数个超声分散头在预分散罐体的安装位位于同一水平面上，交替使用以满足连续化生产需求；所述超声发生器位于预分散罐体外部，可以一个超声发生器分别控制多个超声分散头，也可以一个超声发生器控制一个超声分散头；所述超声分散头为棒状结构，比如圆柱形，避免了粉体粘接，也利于部件的制作安装；优选的，所述超声分散头为四个，四个分散头的安装位呈等十字对称排布在同一水平面上。

上述技术方案中，所述超声分散头的轴线与预分散罐体的轴线的夹角为45度，这样有利于增大反应面积和效率。

上述技术方案中，所述搅拌器包括搅拌杆与搅拌叶；所述搅拌叶为螺旋结构；所述螺旋结构的中心轴穿过所述螺旋结构的螺旋面；所述螺旋结构的螺旋角为35～45度；所述螺旋结构的重复数为2。流体在罐内经过螺旋结构时形成螺旋流，从而液体自身的运动惯性使其一直保持自旋流；设计螺旋结构的中心轴穿过所述螺旋结构的螺旋面，避免了现有结构比如弹簧式存在力学性能差、导流惯性弱的问题，限定螺旋角等结构可以解决现有搅拌叶所存在的旋流强度较弱、自旋流的持续性较差的问题。

优选的，所述搅拌叶设有复数个孔；所述孔的孔径为30～70微米。表面平滑的叶片分散效果稍弱，但是针对纳米粉体的特殊性，如果采用常规设槽、凸起等结构则会起到反作用，尤其是结构界面处会存在纳米聚集，本实用新型创造性的在叶片设孔，并限定孔径，从而进一步提高分散效果。

上述技术方案中，所述出料口为圆台形结构；所述圆台形结构面积小的一端与预分散罐体接触。出料对分散液有一定影响，在罐内分散完成的分散液，如果出料不顺可能存在二次聚集的问题，本实用新型采用圆台结构，小口安装在罐体上，大口接软管，从而出料时避免堵塞。

上述技术方案中，所述纳米粉体用预分散喂料装置还包括脉冲气设备；所述脉冲气设备包括脉冲气发生器、脉冲气出口；所述脉冲气出口位于预分散罐体内壁顶部。脉冲出气为现有技术，本实用新型首次用于纳米粉体分散，间歇的向罐内注入脉冲气体，会冲散分散液，对纳米粉体的分散有利。

本实用新型的纳米粉体用预分散喂料装置通过计量泵送装置可以连接预分散罐体与挤出机，从而可以将预分散的纳米预分散液喂入挤出机中，通过该装置解决现有纳米粉体喂料聚集的问题。

本实用新型中，所述搅拌器转速在100-5000rpm之间可调，每个超声震动分散装置的单一功率在100-800W之间可调。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型采用超声分散技术，纳米粉体在分散液中保持了以纳米级别存在，有效抑制了团聚现象的发生，并辅以机械搅拌，保证了纳米粉体在分散液中分散均匀；

2、本实用新型通过设置多套超声分散装置，通过交替使用，保证了生产连续性的需求，通过等十字对称排布在罐体的同一平面上，安装角度与罐体呈45度，功率可调，增大了超声作用面积，可适用不同规格的纳米粉体，保证了超声分散效果；

3、本实用新型通过隔膜泵进行计量泵送，进料采用失重式计量秤，保证了进出料的精准计量，同时隔膜泵可适用分散液种类广泛，提高了设备的匹配性；

4、本实用新型研发的设备通过软管将出料口与双螺杆挤出机的侧喂料口连接，设备放置位置自由，不会对整套设备产生影响，喂料操作简单，计量精准，操作稳定，减轻了劳动负荷，适合工业化应用。

附图说明

图1是实施例一纳米粉体用预分散喂料装置结构示意图；

图2是实施例一分散头的安装位示意图；

图3是实施例二搅拌叶结构示意图；

图4是实施例三出料口结构示意图；

其中：预分散罐体1、搅拌器2、计量泵送装置3、出料口4、排放口5、超声发生器6、超声分散头7、液体投料口8、纳米粉体投料口9、失重计量设备10、软管11、搅拌杆12、搅拌叶13、孔14。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一

参见附图1所示，一种纳米粉体用预分散喂料装置，包括预分散罐体1、安装在罐体内部的搅拌器2、超声震动分散装置、计量泵送装置3；预分散罐体设有投料口、出料口4，出料口位于预分散罐体侧壁，预分散罐体底部设有排放口5；计量泵送装置与出料口连接；超声震动分散装置包括超声发生器6、超声分散头7；超声分散头位于预分散罐体内部；投料口包括液体投料口8、纳米粉体投料口9，纳米粉体投料口接有失重计量设备10。

搅拌器为现有常规搅拌器，其余部件也是现有产品；超声发生器、超声分散头为四个，组成四套超声震动分散装置，交替使用以满足连续化生产需求，四个分散头的安装位呈等十字对称排布在同一水平面上，参见附图2，圆圈代表分散管体横截面，方形代表四个分散头的安装位；计量泵送装置为隔膜泵，超声分散头为棒状结构，超声分散头的轴线与预分散罐体的轴线的夹角为45度，即超声分散头安装角度与罐体呈45度，功率可调，增大了超声作用面积，可适用不同规格的纳米粉体，保证了超声分散效果；计量泵送装置通过软管11与出料口连接，拆卸、安装方便，便于维修与清洗。

实施例二

在实施例一的基础上，存在以下不同：搅拌器包括搅拌杆12与搅拌叶13；搅拌叶为螺旋结构；螺旋结构的中心轴穿过所述螺旋结构的螺旋面；螺旋结构的螺旋角为40度；螺旋结构的重复数为2；搅拌叶设有复数个孔14；孔的孔径为30～70微米，搅拌叶结构参见附图3。

实施例三

在实施例二的基础上，存在以下不同：出料口为圆台形结构，参见附图4；所述圆台形结构面积小的一端与预分散罐体接触。

实施例四

在实施例三的基础上，存在以下不同：所述纳米粉体用预分散喂料装置还包括脉冲气设备；脉冲气设备包括脉冲气发生器、脉冲气出口；脉冲气出口位于预分散罐体内壁顶部；脉冲气设备的具体安装以及使用为现有技术，比如可以将脉冲气发生器安装在车间桁架上，通过气管连接脉冲气出口头，脉冲气出口头从上方插入反应罐，从而提供脉冲气。

实际生产时,在工程塑料的加工过程中，分散液投料完毕后，纳米粉体经失重计量秤喂入预反应罐体，经机械搅拌初步分散，在振动器的振动下，纳米粉体团聚被打散，纳米粉体在分散液中保持纳米尺寸级别的形态并在分散液中均匀分散；分散液经计量泵定量泵入双螺杆机器，从而保证了纳米改性塑料的相态的稳定性与均匀性；生产完毕，多余分散液可经排出口排放，连接软管可拆卸清洗。

采用螺杆挤出粒子的性能表征纳米粉体的分散效果，比如阻燃性能，纳米粉体分散越好，改性后的粒子制备的阻燃条阻燃性能越好，实施例一至实施例四的氧指数分别为35、43、44、46，未改性氧指数为25；如果实施例二的搅拌器叶片不设孔，则氧指数为40，在实施例一的基础上，如果不设置超声震动分散装置则制备产品的氧指数仅为30。