一种纳米颗粒浆料分散设备的制作方法

本发明属于浆料分散设备技术领域，尤其涉及一种纳米颗粒浆料分散设备。

背景技术：

纳米颗粒浆料的制备方法为将纳米颗粒加入到溶剂中，经过搅拌和超声分散，即形成纳米颗粒浆料。

在现有技术中，纳米颗粒浆料的制备方法一般为：将纳米颗粒和溶剂置于敞口式混合罐中，将混合罐移动到搅拌工位，将搅拌头伸入到混合罐中对浆料高剪切机械搅拌，机械搅拌完成后，将混合罐再转移至超声分散工位，将超声探头伸入到搅拌罐中超声分散；然而，在混合罐转移的过程中，会有部分浆料粘附在搅拌头上，造成浆料的浪费。另外，在高剪切搅拌和超声分散后，纳米颗粒浆料内部会产生许多气泡，因此还需要在超声分散工位后设置真空除泡工位以及真空除泡设备，这样就增加了生产成本，而且在将混合罐从超声分散工位转移到真空除泡工位的过程中，也会有部分浆料粘附到超声探头上，进一步增加了浆料的浪费。

鉴于此，确有必要提供一种解决上述技术问题的技术方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种纳米颗粒浆料分散设备，能够同时实现超声分散、高速机械搅拌和真空除泡的功能，避免了浆料的浪费。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种纳米颗粒浆料分散设备，包括封闭式罐体、搅拌组件和超声组件，所述搅拌组件和所述超声组件均设置于所述封闭式罐体的内部，所述超声组件水平线的最高处低于所述搅拌组件水平线的最高处。优选的，超声组件内置于封闭式罐体的底面和/或侧面。

需要说明的是，本发明的纳米颗粒浆料分散设备适用于粘度不大于1000mpa·s的中低粘度纳米颗粒浆料，这是因为在超声组件启动时，如果浆料的粘度过高，超声波不能快速传播到浆料的各个部分，这样超声波会集中在浆料的某一处，不但无法实现超声分散的效果，而且由于超声波能量在较小区域内过于集中释放，严重时甚至会导致浆料过热冒烟等现象的发生。

优选的，本发明的设备可用于燃料电池纳米级催化剂浆料的分散，由于燃料电池的催化剂主要为纳米级的铂/碳催化剂，生产成本很高，因此，浆料的浪费会进一步加大生产成本。当然，本发明的设备不限于仅用于燃料电池纳米级催化剂浆料的制备。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，所述封闭式罐体包括封闭连接的罐身和罐盖，所述搅拌组件与所述罐盖相连接。优选的，罐身和罐盖可一体成型，或者，罐身和罐盖密封连接，能够提供封闭式环境便于对罐体抽真空除泡。进一步优选的，搅拌组件与所述罐盖固定连接。本发明将超声组件设置在封闭式罐体的底面和/或侧面，是因为如果将超声组件也与罐盖相连接，从机械角度上会降低封闭式罐体的密封性，在搅拌和超声后，无法实现真空除泡功能。另外，搅拌组件的搅拌盘与罐体相匹配设置，若搅拌组件的搅拌盘设置过大，搅拌组件的侧边没有位置容纳超声组件。而如果将超声组件设置为偏心结构，超声分散效果不稳定，不利于纳米颗粒的分散。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，所述超声组件设置为若干个，若干个所述超声组件分别可拆卸地嵌入所述罐体的底面和/或侧面，所述超声组件的数量与所述封闭式罐体的大小相匹配设置。超声组件嵌入罐体底部和/或侧面，周围用密封圈密封。超声组件设置为可拆卸结构，便于更换损坏的超声组件。本发明利用超声波的传播特性实现对超声波的干涉，具体可表现为超声波的加强或削弱。当罐体较小时，仅设置一个超声组件即可实现浆料的分散。由于超声组件的超声探头不能设置过大，过大的探头产生的超声波的频率会降低，无法达到超声波的频率范围，所以当罐体较大时，超声组件可设置为多个，才能实现对超声频率的干涉或增强。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，所述搅拌组件包括搅拌杆和与所述搅拌杆固定连接的搅拌头。其中，搅拌头可设置为分散盘或乳化头，只要能实现机械搅拌即可，并且对于分散盘或乳化头的形状不做限制，搅拌杆可由电机或其他动力组件提供动力。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，所述封闭式罐体设置有夹层结构，所述封闭式罐体设置有上进料口和下出料口。由于超声组件内置于所述封闭式罐体底面和/或侧面，可在夹层中通入循环冷却水带走由超声组件振动而产生的热量，便于对罐体控温。纳米颗粒浆料从封闭式罐体的上进料口输入，经过搅拌、分散和除泡后从下出料口输出。进一步的，上进料口和下出料口设置为密封式，防止罐体漏气无法实现真空除泡。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，所述封闭式罐体内壁、所述搅拌组件的表面和所述超声组件的表面均涂覆有防粘层。防粘层能够防止浆料的粘附，浪费浆料。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，所述封闭式罐体的内壁和/或罐底还设置若干扰流组件。扰流组件的作用是令浆料和扰流组件发生撞击，形成高速的湍流，且其具备极强的剪切力，有利于将浆料中的纳米颗粒分散开，防止纳米浆料的团聚，使得浆料混合得更加均匀。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，还包括开设在所述罐盖上的抽气口。抽气孔的作用是在机械搅拌和超声分散后对浆料抽真空以去除浆料中的气泡。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，若干所述超声组件的超声频率相同或不同。当若干超声组件的频率相同时，形成的超声波的波峰和波谷的起伏一致，能够增强波峰的峰值，起到对超声波的增强作用；当若干超声组件的频率错位时，在第一超声组件的波谷位置叠加第二超声组件的波峰，起到对超声波的干涉作用，增强对纳米颗粒浆料的分散作用。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，超声组件的超声频率小于等于20khz。超声频率较低时，有利于纳米颗粒的震动，对颗粒的分散作用也更强；而超声频率过高时，则不利于纳米颗粒的分散。

作为本发明所述的纳米颗粒浆料分散设备的一种改进，搅拌组件和超声组件可同时工作或间歇工作。

相比于现有技术，本发明的有益效果包括但不限于：

1)本发明罐体设置为封闭式，在高剪切搅拌和分散后，可对罐体抽真空除泡，无需专门设置真空除泡工位和真空除泡设备，降低了生产成本，也减少了浆料的浪费。

2)现有技术中将超声组件夹在封闭式罐体外部的侧面，超声组件需要先对罐体振动，进一步才能对罐体内部的纳米颗粒浆料产生超声分散作用，超声波会有部分损耗。而本发明将超声组件内置于封闭式罐体，可直接对罐体内部的纳米颗粒浆料分散，提高了纳米颗粒浆料分散设备超声分散的效果。

3)本发明将超声组件水平线的最高处低于所述搅拌组件水平线的最高处，是为了防止搅拌组件在工作时撞击到超声组件，而且，搅拌组件将浆料搅拌后再进行超声分散，能够进一步提高浆料的分散效果。

附图说明

图1为实施例1中纳米颗粒浆料分散设备的结构示意图。

图2为实施例2中纳米颗粒浆料分散设备的结构示意图。

图3为实施例3中纳米颗粒浆料分散设备的结构示意图。

图中：1-罐体，11-罐身，12-罐盖，121-抽气口，2-搅拌组件，21-搅拌杆，22-搅拌头，3-超声组件，4-扰流组件，5-夹层，61-上进料口，62-下出料口。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件，本领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种纳米颗粒浆料分散设备，包括封闭式罐体1、搅拌组件2和超声组件3，搅拌组件2和超声组件3均设置于封闭式罐体1的内部，超声组件3水平线的最高处低于搅拌组件2水平线的最高处。超声组件3内置于封闭式罐体1的底面。

本发明罐体1设置为封闭式，在高剪切搅拌和分散后，可对罐体1抽真空除泡，无需专门设置真空除泡工位和真空除泡设备，降低了生产成本，也减少了浆料的浪费。

现有技术中将超声组件3夹在封闭式罐体1外部的侧面，超声组件3需要先对罐体1振动，进一步才能对罐体1内部的纳米颗粒浆料产生超声分散作用，超声波会有部分损耗。而本发明将超声组件3内置于封闭式罐体1，可直接对罐体1内部的纳米颗粒浆料分散，提高了纳米颗粒浆料分散设备超声分散的效果。

本发明将超声组件3水平线的最高处设置为低于搅拌组件2水平线的最高处，是为了防止搅拌组件2在工作时撞击到超声组件3，而且，搅拌组件2将浆料搅拌后再进行超声分散，能够进一步提高浆料的分散效果。

进一步的，封闭式罐体1包括封闭连接的罐身11和罐盖12，搅拌组件2与罐盖12相连接。优选的，罐身11和罐盖12可一体成型，或者，罐身11和罐盖12密封连接，能够提供封闭式环境便于对罐体1抽真空除泡。进一步优选的，搅拌组件2与罐盖12固定连接。本发明将超声组件3设置在封闭式罐体1的底面和/或侧面，是因为如果将超声组件3也与罐盖12相连接，从机械角度上会降低封闭式罐体1的密封性，在搅拌和超声后，无法实现真空除泡功能。另外，搅拌组件2的搅拌盘与罐体1相匹配设置，若搅拌组件2的搅拌盘设置过大，搅拌组件2的侧边没有位置容纳超声组件3。而如果将超声组件3设置为偏心结构，超声分散效果不稳定，不利于纳米颗粒的分散。

进一步的，超声组件3设置为若干个，若干个超声组件3分别可拆卸地嵌入罐体1的底面和/或侧面，超声组件3的数量与封闭式罐体1的大小相匹配设置。超声组件3嵌入罐体1底部和/或侧面，周围用密封圈密封。超声组件3设置为可拆卸结构，便于更换损坏的超声组件3。本发明利用超声波的传播特性实现对超声波的干涉，具体可表现为超声波的加强或削弱。当罐体1较小时，仅设置一个超声组件3即可实现浆料的分散。进一步的，超声组件3设置为一个且设置在罐体1的底面。

进一步的，搅拌组件2包括搅拌杆21和与搅拌杆21固定连接的搅拌头22。其中，搅拌头22可设置为分散盘或乳化头，只要能实现机械搅拌即可，并且对于分散盘或乳化头的形状不做限制，搅拌杆21可由电机或其他动力组件提供动力。进一步的，搅拌头22可设置为旋浆式搅拌头、涡轮式搅拌头、锚式搅拌头、螺带式搅拌头中的任意一种或几种。

进一步的，封闭式罐体1设置有夹层5结构，封闭式罐体1设置有上进料口61和下出料口62。由于超声组件3内置于封闭式罐体1底面和/或侧面，可在夹层5中通入循环冷却水带走由超声组件3振动而产生的热量，便于对罐体1控温，优选的，夹层5冷却水从夹层5下方通入，从夹层5上方流出。纳米颗粒浆料从封闭式罐体1的上进料口61输入，经过搅拌、分散和除泡后从下出料口62输出。进一步的，上进料口61和下出料口62设置为密封式，防止罐体1漏气无法实现真空除泡。

进一步的，封闭式罐体1内壁、搅拌组件2的表面和超声组件3的表面均涂覆有防粘层。防粘层能够防止浆料的粘附，浪费浆料。防粘层的主要材质可为聚四氟乙烯，主要是利用了聚四氟乙烯具有耐热、耐寒、耐酸碱以及耐有机溶剂的特点。

进一步的，封闭式罐体1的内壁和/或罐底还设置若干扰流组件4。扰流组件4的作用是令浆料和扰流组件4发生撞击，形成高速的湍流，且其具备极强的剪切力，有利于将浆料中的纳米颗粒分散开，防止纳米浆料的团聚，使得浆料混合得更加均匀。进一步的，扰流组件4包括扰流条、扰流棒、扰流板、扰流器中的任意一种。

进一步的，还包括开设在罐盖12上的抽气口121。抽气孔的作用是在机械搅拌和超声分散后对浆料抽真空以去除浆料中的气泡。优选的，抽气口121设置于罐盖12上。

进一步的，若干超声组件3的超声频率相同或不同。当若干超声组件3的频率相同时，形成的超声波的波峰和波谷的起伏一致，能够增强波峰的峰值，起到对超声波的增强作用；当若干超声组件3的频率错位时，在第一超声组件3的波谷位置叠加第二超声组件3的波峰，起到对超声波的干涉作用，增强对纳米颗粒浆料的分散作用。

实施例2

如图2所示，本实施例提供一种纳米颗粒浆料分散设备，与实施例1不用的是，超声组件3设置为两个，两个超声组件3分别设置在罐体1的底面和侧面。由于超声组件3的超声探头不能设置过大，过大的探头产生的超声波的频率会降低，无法达到超声波的频率范围。因此当罐体1较大时，超声组件3可设置为多个，才能实现对超声频率的干涉或增强。

其余与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种纳米颗粒浆料分散设备，与实施例1不同的是，超声组件3设置为三个，其中两个超声组件3对称地设置在罐体1的底面，其中一个超声组件3设置在罐体1的侧面。

其余与实施例1相同，这里不再赘述。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。