有效改善复合材料界面结合的复合材料制备系统的制作方法_2

文档序号:9926558阅读:来源:国知局
,从而达到使反应釜内反应物不团聚、不沉降且均匀混合的目的。
[0026]又,在本发明中,也可以是,所述反应釜设于超声单元中进行搅拌。
[0027]根据本发明,也可以将反应釜置于例如超声仪中,通过控制超声功率来实现反应物的分散,从而可以使产物在基体材料上均匀生长和分布。
[0028]又,在本发明中,也可以是,所述感应线圈的材质为方铜管,线圈形状为圆形,外层缠绕绝缘层,线圈匝数为2?10,线圈长度为0.5?2m,线圈内径为20?200mm。
[0029]根据本发明,选用方铜管作为感应线圈具有电阻小、电耗低、焊接方便以及强度高等优点。圆形感应线圈的选择更有利于交变磁场的产生和感应物切割磁感线,这有助于感应电流的产生和感应物的加热。当频率太低时,设备将自动保护,震荡不起来或自动停机,当频率偏高时,设备会自动减小加热功率,当频率太高时会在瞬间烧损设备中的功率器件。线圈匝数、长度和内径的不同会导致感应频率和输出功率的不同,过少的线圈匝数和过小的线圈内径可能引起频率过高而引发设备故障,过长的线圈不利于反应釜的固定。因此对于一台确定的感应加热设备,其感应频率和功率范围是确定的,这要求线圈的匝数、长度和内径具有很好地匹配性,而不能随意设置。综上,本发明所保护的这些参数,是以感应加热设备安全工作为前提,更有利于产生交变磁场、更利于达到较好的冷却效果、更利于产生较好的加热效果。
[0030]又,在本发明中,也可以是,所述反应釜的材质包括高分子聚合物。
[0031]根据本发明,反应釜可采用对位聚苯酚(PPL)或聚四氟乙烯(PTFE)等高分子聚合物,由此能够提高反应釜的抗电磁干扰性、耐高温性、热稳定性、耐腐蚀性、抗辐射性、耐化学腐蚀及抗溶剂性等性能。
[0032]根据本发明,整个密封系统采用非金属、非碳(主要是高分子)材质,这样可以避免交变磁场对金属密封系统的影响。此外,整个反应釜包括釜盖、釜体以及密封系统采用高分子材质,因而整个系统很轻,易于固定和携带。反应釜在感应线圈上的固定,可以通过在反应釜底部设置卡槽的方式来实现,也可以通过将反应釜设置成阶梯圆柱状,利用反应釜上部圆柱直径大于感应线圈内径来实现,还可以通过搭建反应釜固定支架的方式来实现。
[0033]根据本发明,考虑到安全等问题,排气阀的材质采用金属材质,为了避免排气阀受到交变磁场的影响,排气阀距感应线圈的距离可设置为大于50cm。
[0034]又,在本发明中,也可以是,所述反应釜通过密封机构进行密封,所述密封机构包括设于所述反应釜的釜体的开口端处的法兰板、设于所述反应釜的釜盖上的法兰盖、以及用于紧密地连接所述法兰板与所述法兰盖的紧固构件。
[0035]根据本发明,通过上述密封机构可有效地实现反应釜的密封,并易于在反应结束后打开反应釜取出反应产物。
[0036]另一方面,本发明还提供了一种采用上述复合材料制备系统制备复合材料的方法,包括:使循环水流通加热单元的感应线圈与感应加热设备的内部;将反应物与基体材料容纳于密封的反应釜中;将所述反应釜置于所述感应线圈中;对所述反应釜内的温度进行检测;对所述反应釜内的压力进行检测;基于检测到的温度值和检测到的压力值,控制所述感应加热设备对所述反应Il进行水热感应;反应后使所述反应Il冷却以得到反应产物。
[0037]根据本发明,能够利用水热感应技术合成复合材料或者具有特殊结构材料,有效改善复合材料界面结合。
[0038]又,在本发明中,也可以是,所述感应加热设备输出的感应频率为1?500KHZ,感应电流为O?1200A。
[0039]根据本发明,根据被加热物质尺寸的不同,可以选择能够输出10?500KHz感应频率的感应加热设备。感应设备中感应电流的大小可在O?1200A的范围内连续可调。感应加热设备可连有控制所述感应加热设备的感应频率发生的控制机构,例如可远距离控制感应频率的发生的活动踏板,通过该控制机构可有效地控制感应频率的输出。
[0040]根据下述【具体实施方式】并参考附图,将更好地理解本发明的上述内容及其它目的、特征和优点。
【附图说明】
[0041]图1示出了根据本发明一实施形态的能够有效改善复合材料界面结合的复合材料制备系统的整体结构示意图;
图2示出了图1所示的复合材料制备系统中的反应釜的结构示意图;
图3示出了图1所示的复合材料制备系统中的搅拌装置的结构示意图;
图4为本发明的实施例4制备的MnO2/石墨复合材料的扫描电镜(SEM)照片。
[0042]附图标记:
1、光纤测温仪;2、光纤温度传感器;3、微型高压反应釜程控系统;4、压力传感器;5、排气阀;6、反应釜;7、感应线圈;8、感应加热设备;9、踏板;1、法兰盖;11、釜盖;12、法兰板;13、釜体;14、螺纹;15、螺栓;16、驱动装置(电动机);17、传动杆;18、搅拌桨。
【具体实施方式】
[0043]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明,应理解,附图及下述实施方式仅用于说明本发明,而非限制本发明。
[0044]具体地,图1示出了根据本发明一实施形态的能够有效改善复合材料界面结合的复合材料制备系统的整体结构示意图;图2示出了图1所示的复合材料制备系统中的反应釜的结构示意图;图3示出了图1所示的复合材料制备系统中的搅拌装置的结构示意图。
[0045]针对现有技术中制备复合材料的种种缺陷,本发明提供了一种复合材料制备系统,如图1至图3所示,包括:用于容纳反应物与基体材料的密封的反应釜6;检测所述反应釜6内的温度的温度检测单元;检测所述反应釜6内的压力的压力检测单元;基于所述温度检测单元检测到的温度值和所述压力检测单元检测到的压力值,对所述反应釜进行水热感应加热的加热单元;所述加热单元包括感应线圈7、感应加热设备8以及控制所述感应加热设备8的感应频率发生的控制机构9,所述反应釜6位于所述感应线圈7中,所述感应线圈7的两端安装于所述感应加热设备8的外壁,所述感应线圈7与所述感应加热设备8的内部通有循环水。
[0046]采用本发明的复合材料制备系统能够执行有效改善复合材料界面结合的水热感应制备方法,该方法工艺简单易控,能够合成多种传统方法难以合成的特殊结构,并能够有效改善复合材料的界面结合。
[0047]例如,首先将As物质溶解于A1溶剂中搅拌后得到A溶液,将Bs物质溶解于B1溶剂中搅拌后得到B溶液;然后将A溶液和B溶液混合搅拌均匀,调节pH值后得到C溶液;最后将C溶液作为反应物转入反应釜6中,加入能够感应交变磁场的基体材料D,将反应釜6密封后置于感应线圈7中,通过感应加热设备8输出的电流对反应釜6进行加热中,反应后从所产生的悬浮液中分离出产物,清洗、干燥后即得到负载有产物E (E为由As和Bs合成的产物)的复合产物F。
[0048]具体地,采用本发明的复合材料制备系统可以执行以下制备方法:
步骤一:将As物质溶解于Ai溶剂中,磁力搅拌30?120min(或者超声30?120min)后得到0.0I?5mo I /L的A溶液;
步骤二:将Bs物质溶解于Bi溶剂中,磁力搅拌30?120min(或者超声30?120min)后得到0.01?5mol/L的B溶液;
步骤三:将A溶液和B溶液混合后磁力搅拌30?300min,并调节pH值,得到混合液C;
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