一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器及其分散工艺的制作方法

本发明涉及分散器领域，特别是一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器及其分散工艺。

背景技术：

碳纳米管因其具有独特的纳米结构和优良的机械、电学、磁学和光学性能而受到广泛关注。然而碳纳米管表面缺陷少、缺乏活性基团，在水中及溶剂中的分散能力较低；另外碳纳米管中碳原子之间主要是以sp2杂化方式形成高度离域化的大π键，导致碳纳米管之间存在较强的范德华力，同时碳纳米管的比表面积和长径比较大，严重影响在溶剂中的分散，尤其是在水中的分散性不佳。一般情况下，碳纳米管之间相互缠绕在一起以团聚体形态存在，影响了碳纳米管本身物理性能，很大程度上限制了其在电池导电剂、涂料领域(导电/抗静电、散热、防腐)、橡胶及乳胶、水泥、聚合物涂层及纺织等领域的应用。

碳纳米管作为功能助剂的导电涂层、导电油墨等领域中，将碳纳米管均匀稳定地分散在溶剂中尤其水中，是亟需解决的关键性问题。近年来公开了多种分散水性碳纳米管的方法，有超声波、机械搅拌、球磨等物理方法，其中利用机械搅拌的方式对浆料搅拌的原理为，通过高速旋转的桨叶对局部浆料或全部浆料进行扰动，形成强烈的紊流，对浆料形成较强的分散作用。采用棒梢形式的分散器结构其具有多个棒梢结构插入于浆料中，其搅拌面积相较于桨叶的形式更大，形成的扰流更为强烈，适用于碳纳米管浆料的生产分散作用。

现有的采用棒梢式的分散器结构，其分散器通常采用一组棒梢结构，通过对棒梢的高速自转实现对浆料的搅拌分散过程，结构单次可分散的浆料量较少，且仅通过自转方式对浆料的分散效率较低。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器及其分散工艺，其具体技术方案如下：

一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器，包括底板、支架、控制箱、支架外框、电机支架、第一电机、公转盘、公转框、公转架、横向限位螺栓、纵向调节块、纵向限位螺栓、轴承座、侧转轴、侧转盘、侧棒梢、中心轴、中心转盘、中心棒梢、第二电机、电机转齿；

所述支架设置于所述底板的上表面一侧，并与所述底板垂直固定连接；所述控制箱设置于所述支架的一侧；所述支架外框设置于所述支架的顶端，并与所述支架固定连接；所述电机支架设置于所述支架外框的顶面，并与所述支架外框垂直固定连接；所述第一电机设置于所述电机支架的一侧；

所述公转盘与所述支架外框呈转动设置；所述公转盘的顶面设有公转盘凸块；所述公转盘的表面设有公转盘滑孔，所述公转盘滑孔设置于所述公转盘凸块之间；所述公转框设置于所述公转盘的上表面，并与所述公转盘呈滑动设置；所述公转架设置于所述公转框的顶面，所述公转架与所述公转框通过横向限位螺栓实现固定；

所述纵向调节块设置于所述公转框的内壁，所述纵向调节块通过纵向限位螺栓与所述公转框侧壁实现固定；所述轴承座设置于所述纵向调节块的底端，并与所述纵向调节块固定连接；所述侧转轴设置于所述轴承座的底端，所述侧转轴的顶端伸入所述轴承座内，并与所述轴承座转动设置，所述侧转轴的底端贯穿所述公转框的底端、公转盘滑孔，所述侧转轴通过轴承与所述公转框实现转动；所述侧转轴的底侧设有一级转齿，所述一级转齿与所述侧转轴固定连接；所述一级转齿的底端设有二级转齿，所述二级转齿与所述侧转轴固定连接；所述侧转轴的底端设有侧转轴法兰，所述侧转轴法兰与所述侧转轴垂直固定连接，呈同轴心转动；所述侧转盘设置于所述侧转轴法兰的顶端，所述侧转盘通过螺栓实现与所述侧转轴法兰固定连接；所述侧棒梢周向设置于所述侧转盘的底面，与所述侧转盘垂直设置；

所述中心轴的顶端与所述第一电机固定连接，所述中心轴的底端贯穿所述公转架的中心、公转盘的中心，所述中心轴通过轴承与所述公转架实现转动，所述中心轴通过轴承与所述公转盘实现转动；所述中心轴的底侧设有中心转齿，所述中心转齿与所述中心轴固定连接；所述中心轴的端部设有中心轴法兰，所述中心轴法兰与所述中心轴垂直固定连接；所述中心转盘设置于所述中心轴法兰的底面，所述中心转盘通过螺栓与所述中心轴法兰固定连接；所述中心棒梢周向设置于所述中心转盘的顶面，与所述中心转盘垂直设置；所述第二电机设置于所述支架的一侧，所述电机转齿设置于所述第二电机的顶端，所述电机转齿与所述公转盘啮合传动。

进一步的，所述支架外框呈圆环状结构，所述支架外框的内侧壁周向呈凹槽状结构，形成支架外框内槽，所述支架外框内槽内设有转齿，所述转齿的两端与所述支架外框内槽呈转动设置；所述支架外框的一侧呈开口状结构，形成支架外框开口。

进一步的，所述公转盘的侧壁呈锯齿状结构，所述公转盘设置于所述支架外框内，所述公转盘与所述转齿啮合实现转动。

进一步的，所述电机支架的数量为两个，分别设置于所述支架框外开口的两侧；每个所述电机支架呈倒“l”形结构。

进一步的，所述电机支架的一端设有第一电机支架盘，所述第一电机支架盘与两个所述电机支架固定连接，所述第一电机与所述第一电机支架盘垂直固定连接；所述第一电机支架盘呈圆盘状结构。

进一步的，所述公转盘凸块的数量为四组，每组所述周向设置于所述公转盘的上表面，呈“十”字形设置；每组所述公转盘凸块的数量为两个，呈对称设置，每个所述公转盘凸块呈长方体结构，与所述公转盘固定连接。

进一步的，所述公转盘滑孔设置于每组所述公转盘之间，所述公转盘滑孔呈腰型孔结构。

进一步的，所述公转框的顶面设有公转框凸块，所述公转框凸块的顶面设有公转框滑片，所述公转框滑片的两端设有公转框滑片孔；所述公转框的侧面设有公转框滑孔，所述公转框滑孔的两端设有公转框定位孔；所述公转架的顶面呈凹槽状结构，形成限位槽，所述限位槽的中心呈通孔状结构，形成公转框凸块滑孔，所述公转框凸块滑孔的两端设有公转架定位孔；所述公转框凸块与公转框凸块滑孔呈滑动设置，所述公转框滑片嵌入所述限位槽内，所述横向限位螺栓贯穿所述公转框滑片孔、公转架定位孔，并与所述公转框实现固定。

进一步的，所述公转框的数量为四个，每个所述公转框呈长方体框结构，每个所述公转框嵌入两侧所述公转盘凸块之间，实现与所述公转盘限位滑动。

进一步的，所述公转架呈“十”字形结构，每个所述限位槽设置于所述公转架的四端；所述公转架的中心呈圆盘状结构。

进一步的，所述纵向调节块的一侧设有纵向调节块凸块，所述纵向调节块凸块的一侧设有纵向调节块滑片，所述纵向调节块滑片的两端设有纵向调节块滑片孔；所述纵向调节块凸块与所述公转框滑孔呈滑动设置，所述纵向限位螺栓贯穿所述纵向调节块滑片孔、公转框定位孔，并与所述公转孔实现固定。

进一步的，所述二级转齿的直径大于所述一级转齿的直径。

进一步的，所述限位槽的两端设置的公转架定位孔数量为两个，两个所述公转架定位孔的孔距为一级转齿和二级转齿的半径差。

进一步的，每个侧转盘设置的侧棒梢数量为四个。

进一步的，每个所述中心转盘设置的中心棒梢数量为四个。

进一步的，所述控制箱通过导线与所述第一电机、第二电机实现电连接。

进一步的，一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器的分散工艺，包括如下步骤：

s1、将装有浆料的料筒放置于分散器的底端，侧棒梢和中心棒梢同时伸入料筒内。

s2、一级转齿、二级转齿不与中心转齿啮合时，启动第一电机，中心轴带动中心转盘转动，中心棒梢转动。

s3、调节公转框与公转架的横向位置，接着调节纵向调节块与公转框的纵向位置，使一级转齿或二级转齿中的一个与中心转齿啮合，启动第一电机，中心轴带动中心棒梢转动的同时，带动侧转轴转动，侧棒梢转动。

s4、启动第二电机，电机转齿带动公转盘转动，公转盘在支架外框内限位转动，公转盘带动公转框转动，侧转轴同时以中心轴为轴心进行公转。

本发明的有益效果是：

本发明将棒梢的结构形式设计为中心轴与多个侧转轴的形式，将多个转轴的底端均设有棒梢结构，可实现对浆料的中心处、与浆料外边处进行同时分散工艺处理，使分散工艺的处理面积更大，分散过程更均匀，提高了分散过程的制备效率。

本发明将棒梢结构设计为可单独启停的形式，针对不同分散量的桨叶，通过开启不同数量为的棒梢结构，进行工作状态的灵活调节；同时，可对外侧的侧棒梢进行转速调节，可实现对分散速率的控制；侧棒梢结构可实现自转，且可实现与中心轴为轴心进行公转，极大提升了分散浆料的紊流程度。整体状态通过多种工作状态的灵活调节，灵活控制分散工艺的制备速率。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图。

图2是本发明的支架外框与电机支架处结构示意图。

图3是本发明支架外的结构示意图。

图4是本发明公转框的连接结构示意图。

图5是本发明公转框与公转盘连接示意图。

图6是本发明图1的a局部放大示意图。

附图标记列表：底板1、支架2、控制箱3、支架外框4、支架外框内槽4-1、转齿4-2、支架外框开口4-3、电机支架5、第一电机支架盘5-1、第一电机6、公转盘7、公转盘凸块7-1、公转盘滑孔7-2、公转框8、公转框凸块8-1、公转框滑片8-2、公转框滑片孔8-3、公转框滑孔8-4、公转框定位孔8-5、公转架9、限位槽9-1、公转框凸块滑孔9-2、公转架定位孔9-3、横向限位螺栓10、纵向调节块11、纵向调节块凸块11-1、纵向调节块滑片11-2、纵向调节块滑片孔11-3、纵向限位螺栓12、轴承座13、侧转轴14、一级转齿14-1、二级转齿14-2、侧转轴法兰14-3、侧转盘15、侧棒梢16、中心轴17、中心转齿17-1、中心轴法兰17-2、中心转盘18、中心棒梢19、第二电机20、电机转齿21。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。本实施例中所提及的固定连接，固定设置、固定结构均为胶粘、焊接、螺钉连接、螺栓螺母连接、铆接等本领域技术人员所知晓的公知技术。

结合附图可见，一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器，包括底板、支架、控制箱、支架外框、电机支架、第一电机、公转盘、公转框、公转架、横向限位螺栓、纵向调节块、纵向限位螺栓、轴承座、侧转轴、侧转盘、侧棒梢、中心轴、中心转盘、中心棒梢、第二电机、电机转齿；

所述支架设置于所述底板的上表面一侧，并与所述底板垂直固定连接；所述控制箱设置于所述支架的一侧；所述支架外框设置于所述支架的顶端，并与所述支架固定连接；所述电机支架设置于所述支架外框的顶面，并与所述支架外框垂直固定连接；所述第一电机设置于所述电机支架的一侧；

所述公转盘与所述支架外框呈转动设置；所述公转盘的顶面设有公转盘凸块；所述公转盘的表面设有公转盘滑孔，所述公转盘滑孔设置于所述公转盘凸块之间；所述公转框设置于所述公转盘的上表面，并与所述公转盘呈滑动设置；所述公转架设置于所述公转框的顶面，所述公转架与所述公转框通过横向限位螺栓实现固定；

所述纵向调节块设置于所述公转框的内壁，所述纵向调节块通过纵向限位螺栓与所述公转框侧壁实现固定；所述轴承座设置于所述纵向调节块的底端，并与所述纵向调节块固定连接；所述侧转轴设置于所述轴承座的底端，所述侧转轴的顶端伸入所述轴承座内，并与所述轴承座转动设置，所述侧转轴的底端贯穿所述公转框的底端、公转盘滑孔，所述侧转轴通过轴承与所述公转框实现转动；所述侧转轴的底侧设有一级转齿，所述一级转齿与所述侧转轴固定连接；所述一级转齿的底端设有二级转齿，所述二级转齿与所述侧转轴固定连接；所述侧转轴的底端设有侧转轴法兰，所述侧转轴法兰与所述侧转轴垂直固定连接，呈同轴心转动；所述侧转盘设置于所述侧转轴法兰的顶端，所述侧转盘通过螺栓实现与所述侧转轴法兰固定连接；所述侧棒梢周向设置于所述侧转盘的底面，与所述侧转盘垂直设置；

所述中心轴的顶端与所述第一电机固定连接，所述中心轴的底端贯穿所述公转架的中心、公转盘的中心，所述中心轴通过轴承与所述公转架实现转动，所述中心轴通过轴承与所述公转盘实现转动；所述中心轴的底侧设有中心转齿，所述中心转齿与所述中心轴固定连接；所述中心轴的端部设有中心轴法兰，所述中心轴法兰与所述中心轴垂直固定连接；所述中心转盘设置于所述中心轴法兰的底面，所述中心转盘通过螺栓与所述中心轴法兰固定连接；所述中心棒梢周向设置于所述中心转盘的顶面，与所述中心转盘垂直设置；所述第二电机设置于所述支架的一侧，所述电机转齿设置于所述第二电机的顶端，所述电机转齿与所述公转盘啮合传动。

进一步的，所述支架外框呈圆环状结构，所述支架外框的内侧壁周向呈凹槽状结构，形成支架外框内槽，所述支架外框内槽内设有转齿，所述转齿的两端与所述支架外框内槽呈转动设置；所述支架外框的一侧呈开口状结构，形成支架外框开口。

进一步的，所述公转盘的侧壁呈锯齿状结构，所述公转盘设置于所述支架外框内，所述公转盘与所述转齿啮合实现转动。

进一步的，所述电机支架的数量为两个，分别设置于所述支架框外开口的两侧；每个所述电机支架呈倒“l”形结构。

进一步的，所述电机支架的一端设有第一电机支架盘，所述第一电机支架盘与两个所述电机支架固定连接，所述第一电机与所述第一电机支架盘垂直固定连接；所述第一电机支架盘呈圆盘状结构。

进一步的，所述公转盘凸块的数量为四组，每组所述周向设置于所述公转盘的上表面，呈“十”字形设置；每组所述公转盘凸块的数量为两个，呈对称设置，每个所述公转盘凸块呈长方体结构，与所述公转盘固定连接。

进一步的，所述公转盘滑孔设置于每组所述公转盘之间，所述公转盘滑孔呈腰型孔结构。

进一步的，所述公转框的顶面设有公转框凸块，所述公转框凸块的顶面设有公转框滑片，所述公转框滑片的两端设有公转框滑片孔；所述公转框的侧面设有公转框滑孔，所述公转框滑孔的两端设有公转框定位孔；所述公转架的顶面呈凹槽状结构，形成限位槽，所述限位槽的中心呈通孔状结构，形成公转框凸块滑孔，所述公转框凸块滑孔的两端设有公转架定位孔；所述公转框凸块与公转框凸块滑孔呈滑动设置，所述公转框滑片嵌入所述限位槽内，所述横向限位螺栓贯穿所述公转框滑片孔、公转架定位孔，并与所述公转框实现固定。

进一步的，所述公转框的数量为四个，每个所述公转框呈长方体框结构，每个所述公转框嵌入两侧所述公转盘凸块之间，实现与所述公转盘限位滑动。

进一步的，所述公转架呈“十”字形结构，每个所述限位槽设置于所述公转架的四端；所述公转架的中心呈圆盘状结构。

进一步的，所述纵向调节块的一侧设有纵向调节块凸块，所述纵向调节块凸块的一侧设有纵向调节块滑片，所述纵向调节块滑片的两端设有纵向调节块滑片孔；所述纵向调节块凸块与所述公转框滑孔呈滑动设置，所述纵向限位螺栓贯穿所述纵向调节块滑片孔、公转框定位孔，并与所述公转孔实现固定。

进一步的，所述二级转齿的直径大于所述一级转齿的直径。

进一步的，所述限位槽的两端设置的公转架定位孔数量为两个，两个所述公转架定位孔的孔距为一级转齿和二级转齿的半径差。

进一步的，每个侧转盘设置的侧棒梢数量为四个。

进一步的，每个所述中心转盘设置的中心棒梢数量为四个。

进一步的，所述控制箱通过导线与所述第一电机、第二电机实现电连接。

进一步的，一种碳纳米管浆料生产用高速棒梢式分散器的分散工艺，包括如下步骤：

s1、将装有浆料的料筒放置于分散器的底端，侧棒梢和中心棒梢同时伸入料筒内。

s2、一级转齿、二级转齿不与中心转齿啮合时，启动第一电机，中心轴带动中心转盘转动，中心棒梢转动。

s3、调节公转框与公转架的横向位置，接着调节纵向调节块与公转框的纵向位置，使一级转齿或二级转齿中的一个与中心转齿啮合，启动第一电机，中心轴带动中心棒梢转动的同时，带动侧转轴转动，侧棒梢转动。

s4、启动第二电机，电机转齿带动公转盘转动，公转盘在支架外框内限位转动，公转盘带动公转框转动，侧转轴同时以中心轴为轴心进行公转。

本发明的切换工作状态时：

(1)仅有中心转轴转动。将公转框向公转架的外侧滑动，公转框滑片向限位槽外侧滑动，通过横向限位螺栓将公转架与公转框固定；接着将纵向调节块凸块向公转框滑孔的底侧滑动，通过纵向限位螺栓将纵向限位块与公转框固定；此时一级转齿、二级转齿均不与中心转齿啮合。关闭第二电机，通过启动第一电机，第一电机带动中心转轴转动，中心转轴带动中心棒梢以中心转轴实现自转。

(2)保持中心转轴转动，并使侧转轴低速自转。将公转框向公转架的外侧滑动，公转框滑片向限位槽外侧滑动，通过横向限位螺栓将公转架与公转框固定；接着将纵向调节块凸块向公转框滑孔的顶侧滑动，通过纵向限位螺栓将纵向限位块与公转框固定；此时二级转齿与中心转齿啮合。关闭第二电机，通过启动第一电机，第一电机带动中心转轴转动，中心转轴带动中心棒梢以中心转轴实现自转；同时中心转轴带动中心转齿转动，二级转齿同时转动，侧转轴的顶端与轴承座转动，侧转轴的底端带动侧棒梢自转。

(3)保持中心转轴转动，并使侧转轴高速自转。将公转框向公转架的内侧滑动，公转框滑片向限位槽内侧滑动，通过横向限位螺栓将公转架与公转框固定；接着将纵向调节块凸块向公转框滑孔的底侧滑动，通过纵向限位螺栓将纵向限位块与公转框固定；此时一级转齿与中心转齿啮合。关闭第二电机，通过启动第一电机，第一电机带动中心转轴转动，中心转轴带动中心棒梢以中心转轴实现自转；同时中心转轴带动中心转齿转动，一级转齿同时转动，侧转轴的顶端与轴承座转动，侧转轴的底端带动侧棒梢自转。

(4)保持中心转轴转动，并使侧转轴自转时并进行公转。在满足工作情况(2)或(3)的调节下；通过启动第二电机，第二电机带动电机转齿转动，电机转齿与公转盘啮合转动，公转盘与转齿啮合保持在支架外框内槽公转，公转盘凸块夹持公转框进行转动；公转框带动侧转轴实现以中心轴为轴心进行转动。

本发明的有益效果是：

本发明将棒梢的结构形式设计为中心轴与多个侧转轴的形式，将多个转轴的底端均设有棒梢结构，可实现对浆料的中心处、与浆料外边处进行同时分散工艺处理，使分散工艺的处理面积更大，分散过程更均匀，提高了分散过程的制备效率。

本发明将棒梢结构设计为可单独启停的形式，针对不同分散量的桨叶，通过开启不同数量为的棒梢结构，进行工作状态的灵活调节；同时，可对外侧的侧棒梢进行转速调节，可实现对分散速率的控制；侧棒梢结构可实现自转，且可实现与中心轴为轴心进行公转，极大提升了分散浆料的紊流程度。整体状态通过多种工作状态的灵活调节，灵活控制分散工艺的制备速率。