CN102513051A - 一种等离子体捏合装置及其捏合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子体捏合装置及其捏合方法，所述装置包括机架（8），所述机架（8）上设置有两个支撑轴承（16），所述两个支撑轴承（16）上设置有回转筒（20），所述回转筒（20）前端设置有捏合机头（18），所述捏合机头（18）前端设置有进料输送件（19），所述回转筒（20）后端设置有捏合机尾（5），所述捏合机尾（5）底部设置有物料输出口（12），所述回转筒（20）下方设置有捏合回转体动力源（15），所述回转筒（20）内部设置有等离子体发生器（4）和捏合曲棒（17）。本发明一种等离子体捏合装置及其捏合方法，其技术构成简单，投资较小，管理维护方便，它将传统的捏合过程在等离子体环境下实现，材料处理效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种等离子体捏合装置及其捏合方法。
背景技术
捏合是一种对物料进行混炼、捏合、破碎、分散及聚合的方法，其应用十分广泛，特别适用于塑料、橡胶、硅橡胶、染料、颜料、油墨、食品胶基、医药药剂、建筑涂料、碳素、纤素等行业。
等离子体是由带正、负电荷的离子和电子，也可能还有一些中性的原子和分子所组成的集合体，在宏观上一般呈电中性。等离子体可以是固态、液态和气态，电离气体就是一种气态等离子体。等离子体中的基本过程是在电场和磁场的作用下，各种带电粒子间相互作用引起多种效应。利用等离子体的特点可使它获得多种应用，现已构成了一个新的发展领域。
捏合主要利用机械能的作用，在固态下对粉体可胶体进行加工，配合混合料内的成份实现原子扩散、固态反应或相变等过程，但是传统的捏合工艺往往需要较长的时间，捏合效率低，而且捏合效果差，有时不一定能满足生产的需要，如制备超细粉体、合金或特殊的化合物等。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种捏合效率高且捏合效果好的等离子体捏合装置及其捏合方法。
本发明的目的是这样实现的：一种等离子体捏合装置，其特点是：它包括机架，所述机架上设置有两个支撑轴承，所述两个支撑轴承上设置有回转筒，所述回转筒前端设置有捏合机头，所述捏合机头前端设置有进料输送件，所述进料输送件上端设置有进料料斗，所述进料输送件下端穿过捏合机头与回转筒内部相连通，所述回转筒后端设置有捏合机尾，所述捏合机尾底部设置有物料输出口，所述回转筒下方设置有捏合回转体动力源，捏合回转体动力源与回转筒之间通过捏合回转动力传动系统相连接，所述回转筒内部设置有等离子体发生器和捏合曲棒，所述等离子体发生器位于捏合曲棒上方，所述捏合机尾后方设置有等离子体电源和捏合动力源，所述等离子体电源与等离子体发生器之间通过等离子体偶合连接件相互连接，所述捏合动力源与捏合曲棒之间通过捏合传动系统相互连接。
所述捏合机头与回转筒之间设置有捏合机头密封件，所述捏合机尾与回转筒之间设置有捏合机尾密封件。
所述支撑轴承的数量为除两个以外的多个。
所述捏合机头、捏合机尾、等离子体发生器、捏合回转体动力源和捏合动力源均设置于机架上。
所述等离子捏合装置的捏合方法如下：
待处理的物料通过进料料斗经过进料输送件和捏合机头进入捏合机回转筒内，回转筒在捏合回转动力源和捏合回转动力传动系统作用下产生转动，此时筒内的物料产生上下翻滚，支撑轴承支撑回转筒只能转动而不产生轴向移动，同时，捏合动力源带动捏合传动系统使捏合曲棒转动，使捏合过程更加均匀，此时，等离子体电源通过等离子体偶合连接件驱动等离子体发生器协同工作，使捏合环境处于等离子体环境中，工作过程中，物料不断反应的同时，物料向捏合机尾移动，经过处理后的物料通过捏合机尾物料输出口对外排放。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明一种等离子体捏合装置及其捏合方法，所述装置结构简单，投资较小，管理维护方便，并且它将传统的捏合过程在等离子体环境下实现，使得捏合过程中将高能位的电场、磁场、多频段的波能等引入到捏合过程中，使捏合的机械能与外加的等离子体物理场的能量有机结合起来，共同作用到被处理的物料上，并产生更为复杂的物理和化学过程，从而实现对物料的协同作用，高效激活反应过程，加速了捏合过程及效果，促进固态反应进程，实现了一种新型工业生产途径。
附图说明
图1为本发明一种等离子体捏合装置的结构示意图。
其中：
待处理的物料1
进料料斗2
捏合机头密封件3
等离子体发生器4
捏合机尾5
等离子体偶合连接件6
等离子体电源7
机架8
处理后的物料9
捏合动力源10
捏合传动系统11
物料输出口12
捏合机尾密封件13
捏合回转动力传动系统14
捏合回转体动力源15
支撑轴承16
捏合曲棒17
捏合机头18
进料输送件19
回转筒20。
具体实施方式
参见图1，本发明涉及一种等离子体捏合装置，它包括机架8，所述机架8上设置有支撑轴承16，所述支撑轴承16有两个，所述两个支撑轴承16上设置有回转筒20，所述回转筒20前端设置有捏合机头18，所述捏合机头18与回转筒20之间设置有捏合机头密封件3，所述捏合机头18上设置有进料输送件19，所述进料输送件19上端设置有进料料斗2，所述进料输送件19下端穿过捏合机头18与回转筒20内部相连通，所述回转筒20后端设置有捏合机尾5，所述捏合机尾5与回转筒20之间设置有捏合机尾密封件13，所述捏合机尾5底部设置有物料输出口12，所述回转筒20下方设置有捏合回转体动力源15，所述捏合回转体动力源15与回转筒20之间通过捏合回转动力传动系统14相连接，所述回转筒20内部设置有等离子体发生器4和捏合曲棒17，所述等离子体发生器4位于捏合曲棒17上方，所述捏合机尾5后方设置有等离子体电源7和捏合动力源10，所述等离子体电源7与等离子体发生器4之间通过等离子体偶合连接件6相互连接，所述捏合动力源10与捏合曲棒17之间通过捏合传动系统11相互连接。
所述捏合机头18、捏合机尾5、等离子体发生器4、捏合回转体动力源15和捏合动力源10均设置于机架8上，机架8支撑所有部件。
捏合机头密封件3和捏合机尾密封件13实现捏合过程的内外环境隔离。
所述支撑轴承16的数量可根据回转筒20的长度选用两个或除两个以外的多个。
所述等离子体捏合装置的捏合方法如下：
待处理的物料1通过进料料斗2经过进料输送件19和捏合机头18进入捏合机回转筒20内，回转筒20在捏合回转动力源15和捏合回转动力传动系统14的作用下产生转动，此时筒内的物料产生上下翻滚，支撑轴承16支撑回转筒20只能转动而不产生轴向移动，同时，捏合动力源10带动捏合传动系统11使捏合曲棒17转动，并带动物料进行更为复杂的运动，使捏合过程更加均匀，此时，等离子体电源7通过等离子体偶合连接件6驱动等离子体发生器4协同工作，使捏合环境处于等离子体环境中，工作过程中，物料不断反应的同时，物料向捏合机尾5移动，处理后的物料9通过捏合机尾物料输出口12对外排放。
本发明的作用原理：
将等离子体技术与捏合传统方法相结合，在聚合物加工、材料改性等诸多方面将产生非常奇特的效果。在适合的条件下，差不多所有的有机化合物都能通过等离子体进行聚合。等离子体聚合不限于乙烯基类的单体，能实现普通方法不能聚合的一些单体分子。在等离子体环境中进行混炼捏合、破碎、分散及聚合的捏合加工，等离子体促进了饱和的脂肪族烃聚合：电子碰撞单体分子，产生活性粒子，主要是自由基，其次是离子及被激励的分子。它们彼此之间或与中性分子相互作用，形成聚合物。等离子体聚合饱和烃的沉积率（Rp）公式为：
Rp= K1 p P2 exp[-（K2 p + K3 F1/2 ）]
式中P为输入功率，p为气压，F为单位流量，K为常数。
等离子体聚合芳香族烃：在苯的射频等离子体中主要的活性粒子是H、C2H，其次是C6H5、C6H4，而在微波放电中则是CH及C2、C2H，它们与在相邻链上的自由键结合，得到聚合物交链。改变等离子体的输入功率W与气压p的比值，聚合物的性质可以比单捏合加工产生很大的差别。
等离子体聚合未饱和烃：电子与乙烯碰撞产生原子氢，得到乙烷基、甲基、乙烯基等自由基，这些自由基的反应加上捏合的作用，可以得到比单纯等离子体作用时更多的自由基，促进了气相的聚合。
实验以氢或氮作等离子体反应介质，显著增加了聚合物的沉积率。在传统的捏合方法氮气氛中将乙炔沉积率400-500（埃／分）；在单纯氮气氛等离子环境中，乙炔沉积率600-850（埃／分）；在氮气氛的等离子体环境中进行捏合，乙炔沉积率可提高到1800（埃／分）以上。聚合物随气压、单体分子流量及等离子体输入功率对结果有较大的影响。应用射频等离子体方式，输入功率为10瓦时，苯乙烯的聚合沉积率及单体转化分别为0.021（克／小时）及35～38％；功率增到35瓦时，该参数分别提高到0.077及99-100％。
在等离子体环境中捏合促使材料表面改性效果也很显著，主要作用特点是改变了物料的润湿性浸润性，增强了辅料对主料的粘附性。实验表明，在等离子体环境中捏合处理一些聚合物及金属之后，可使材料与粘附剂的结合强度大大加强。在一个大气压的氮等离子捏合环境中，玻璃丝加强的环氧树脂粘附强度增强比传统捏合方法1.25倍，聚酯与橡胶的粘附强度提高3.5倍。
Claims (5)
1.一种等离子体捏合装置，其特征在于：它包括机架（8），所述机架（8）上设置有两个支撑轴承（16），所述两个支撑轴承（16）上设置有回转筒（20），所述回转筒（20）前端设置有捏合机头（18），所述捏合机头（18）上设置有进料输送件（19），所述进料输送件（19）上端设置有进料料斗（2），所述进料输送件（19）下端穿过捏合机头（18）与回转筒（20）内部相连通，所述回转筒（20）后端连接设置有捏合机尾（5），所述捏合机尾（5）底部设置有物料输出口（12），所述回转筒（20）下方设置有捏合回转体动力源（15），所述捏合回转体动力源（15）与回转筒（20）之间通过捏合回转动力传动系统（14）相连接，所述回转筒（20）内部设置有等离子体发生器（4）和捏合曲棒（17），所述等离子体发生器（4）位于捏合曲棒（17）上方，所述捏合机尾（5）后方设置有等离子体电源（7）和捏合动力源（10），所述等离子体电源（7）与等离子体发生器（4）之间通过等离子体偶合连接件（6）相互连接，所述捏合动力源（10）与捏合曲棒（17）之间通过捏合传动系统（11）相互连接。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体捏合装置，其特征在于：所述捏合机头（18）与回转筒（20）之间设置有捏合机头密封件（3），所述捏合机尾（5）与回转筒（20）之间设置有捏合机尾密封件（13）。
3.根据权利要求1或2所述的一种等离子体捏合装置，其特征在于：所述支撑轴承（16）的数量为除两个以外的多个。
4.根据权利要求1或2所述的一种等离子体捏合装置，其特征在于：所述捏合机头（18）、捏合机尾（5）、等离子体发生器（4）、捏合回转体动力源（15）和捏合动力源（10）均设置于机架（8）上。
5.一种权利要求1所述的等离子体捏合装置的捏合方法，其特征在于：待处理的物料（1）通过进料料斗（2）经过进料输送件（19）和捏合机头（18）进入捏合机回转筒（20）内，回转筒（20）在捏合回转动力源（15）和捏合回转动力传动系统（14）作用下产生转动，此时筒内的物料产生上下翻滚，支撑轴承（16）支撑回转筒（20）只能转动而不产生轴向移动，同时，捏合动力源（10）带动捏合传动系统使捏合曲棒（17）转动，使捏合过程更加均匀，此时，等离子体电源（7）通过等离子体偶合连接件（6）驱动等离子体发生器（4）协同工作，使捏合环境处于等离子体环境中，工作过程中，物料不断反应的同时，物料向捏合机尾（5）移动，经过处理后的物料（9）通过捏合机尾物料输出口（12）对外排放。
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- 2011-12-27 CN CN201110444123.0A patent/CN102513051B/zh not_active Expired - Fee Related
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