CN105582852A - 一种湿法滚动造粒的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种湿法滚动造粒工艺，以经过阳极氧化和低表面能物质改性制备的超疏水材料作为滚动造粒圆盘用材料。通过超疏水表面滚动造粒所制备的颗粒球形度高，颗粒粒度分布均匀，流动性好，滚动造粒圆盘具有抗黏附效果。该工艺方法简单，效果显著，适用面广。

Description

一种湿法滚动造粒的方法

技术领域

本发明一种湿法滚动造粒方法，特别是涉及一种采用超疏水材料表面进行料浆挤出-滚圆法进行球形颗粒滚动造粒的工艺。

背景技术

随着超疏水材料的基础理论知识和制备方法研究成熟，超疏水材料的研究重点开始向应用方面转移。疏水表面“荷叶效应”已经被应用在自清洁、生物细胞的粘附方面。在自清洁的实验中，具有极性的水滴滴加到超疏水的表面，形状类似球形，水珠从超疏水表面滚动并带走表面的灰尘，滚落之后水滴包裹灰尘形成球形混合物，滚落后的表面恢复干净，完全没有任何的粘附。

在实际的工业造粒生产中同样会遇到粘附等问题，工业生产中经常使用粉体作为原料，但是粉体的颗粒小在运输或者使用过程中容易对生产和生活环境造成污染，并且不易计量。因此工业中选择将这些粉体制备成容易计数和运输的颗粒状，在制备的形状各异的颗粒中，球形颗粒不仅外形美观，还具有较大的比表面积、填充后的流动性好等优点而成为研究的热点。而目前造粒的方法很多，其中有代表性的是搅拌造粒法、喷雾干燥法、高塔冷凝造粒、压力成型造粒、挤出滚圆造粒等。其中挤出滚圆造粒的独特优势使得在制药、化肥等行业得到广泛应用。

滚动造粒的结构简单，操作灵活方便，可连续进样，造粒角度可调等优点。但是目前采用的圆盘滚动造粒都采用的金属圆盘来延长使用的寿命，由于滚动造粒的颗粒强度低，一般在工业滚动造粒过程中会加入一定的粘合剂以增加颗粒的强度，而粘合剂的存在使得粉料容易与表面发生粘附作用；虽然有清除粘结的刮刀，但是刮刀的存在容易造成颗粒的破坏，破坏颗粒的粒度和球形度等，严重影响了滚动造粒技术的生产效率和生产质量。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种湿法滚动造粒工艺，利用在金属表面阳极氧化后得到的微孔结构，通过低表面能材料改性后制备的超疏水表面进行料浆挤出-滚圆法进行球形颗粒的滚动造粒。采用这一方法，能显著改善造粒过程中原料容易与造粒盘粘附的问题，同时显著提高制备的球形颗粒球型度和粒度分布。

本发明的关键在于利用阳极氧化和表面改性在用于滚动造粒的金属圆盘表面构建一层超疏水层，利用超疏水表面对常见极性溶剂及由极性溶剂与粉料混合所得料浆的超疏性得到球形液滴，通过滚动黏附粉料制备球形度高，粒度均匀的球形颗粒。

本发明所采用的技术方案是：

1.以直径为1-500cm，深度为0.5-20cm的金属圆盘为阳极，铂电极或石墨电极为阴极，0.001M-10M浓度的含氟溶液或硫酸溶液或草酸溶液或氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液为电解液，通过阳极氧化在金属表面形成多孔金属氧化层；

2.以聚硅烷或聚硅氧烷或聚氟硅烷或聚氟烯烃或聚烯烃的一种或多种对该多孔金属氧化层进行改性得到超疏水表面；

3.将圆盘安装角度调为和水平夹角为0-90°；

4.将造粒用粉料和以水或乙醇或乙二醇或丙三醇或乙腈或甲醇或丁醇或异丙醇或乙酸乙酯或氯仿的一种或多种为溶剂的溶液混合为具流动性的料浆，通过喷嘴或挤出口将料浆滴加或挤出至以1-100r/min旋转的圆盘上，超疏水滚动造粒圆盘上预先铺上粉料或无粉料，料浆随圆盘运动，同时黏附粉料滚圆或自身旋转滚圆，得到球形颗粒。

本技术发明的主要优点在于：

1.所制备的球形颗粒球形度高，粒度分布均匀；

2.粘附性小，滚动造粒圆盘上基本无粉料黏附；

3.本发明不需对现有设备进行更换，可通过对现有滚动造粒装置金属圆盘进行阳极氧化和表面改性实现；

4.本发明可取消刮刀装置，避免刮刀对成型球形颗粒的破坏；

附图说明

图1为具体实施方案一中制备得到的超疏水铜网扫描电镜图和接触角图

图2为具体实施方案一中超疏水造粒设备示意图

图3为具体实施方案一中滚动造粒制备的颗粒体式显微镜图

图4为具体实施方案二中制备得到的超亲水和超疏水铁片表面的扫面电镜图和接触角图

图5为具体实施方案二中分子筛颗粒扫描电镜图片

图6为具体实施方案三中制备的超疏水铜片的扫描电镜图和接触角图

图7为具体实施方案三中制备的NaCl、NaHCO₃、Mn(CH₃COO)₂、CaSO₄颗粒图片

具体实施方式

下面结合实施例对本发明涉及湿法滚动造粒工艺做进一步的说明，但本发明不仅限于下述实例。

实施例1：超疏水铜网分子筛挤出-滚圆造粒

1.将厚度为0.5mm的铜网制作为直径为6cm，深度为2cm的圆盘，清洗后浸入到15wt％的HNO₃溶液中抛光10-30秒，取出冲洗后备用；

2.将铜网作为阳极，然后将自制的不锈钢电极作为阴极，以1M的NaOH溶液作为电解液，恒流0.1A下，阳极氧化1800秒后，用水冲洗，烘干和退火；

3.利用配置好的氟硅烷FAS-17溶液对阳极氧化后的铜网表面进行改性，得到超疏水表面，其微观结构和超疏水性能如图1所示；

4.将铜网表面固定于调速电机上，结构如图2所示，以20r/min的速度旋转铜网,1-铜网圆盘，2-底座，3-轴承，4-电机，5-台架；

5.将5g分子筛预先加入铜网，将5g分子筛与5g水混合为料浆，通过直径为0.5mm、1mm和2mm的加料口连续挤出颗粒至旋转铜网中，旋转5分钟后即可得到不同直径的分子筛微球，结果如图3所示。

实施例2：

将实施例1中的铜网更换为厚度为0.5mm，直径为25cm的圆形铁片，阳极氧化后所得超疏水表面微观结构和超疏水性能如图4所示；粘结剂更换为10wt％的Na₂SiO₃水溶液，所得分子筛微球如图5所示。

实施例3：

将实施例1中的铜网更换为厚度为1mm，直径为10cm的圆形铜片，阳极氧化后所得超疏水表面微观结构和超疏水性能如图6所示；分别对NaCl、NaHCO₃、Mn(CH₃COO)₂、CaSO₄以水为粘结剂，进行滚动造粒，得到的球形颗粒如图7所示。

Claims (5)

1.本发明公开了一种湿法滚动造粒方法，其特征在于包括以下步骤：

以直径为1-500cm,深度为0.5-20cm的铁或铜或钛或锆或钨或前所述金属合金为阳极，0.001M-10M浓度的含氟溶液或硫酸溶液或草酸溶液或氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液为电解液，铂电极或石墨电极或不锈钢电极为阴极，通过阳极氧化在金属表面形成金属氧化物纳米结构。

2.以0.01-100wt%聚硅烷或聚硅氧烷或聚氟硅烷或聚氟烯烃或聚烯烃一种或多种的纯物质或水或乙醇或甲醇或丙醇或乙二醇溶液，对得到的金属氧化物纳米结构通过浸渍0.5-24小时，60-180°C下干燥0.5-24小时进行改性，得到具有超疏水表面的金属材料。

3.将具超疏水表面的金属材料加工为圆盘，以与水平呈0-90夹角安装到造粒装置中作为超疏水滚动造粒圆盘。

4.将造粒用粉料和粘结剂混合为具有流动性的料浆，通过喷嘴或挤出口将料浆滴加或喷射或挤出至以1-100r/min的造粒圆盘上，超疏水滚动造粒圆盘上预先铺上粉料或者无粉料，料浆随圆盘运动，同时粘附粉料滚圆或者自身旋转滚圆，得到球形颗粒。

5.根据权利要求1所述的一种湿法滚动造粒方法，其特征在于：以聚乙烯醇或硅酸钠或羧甲基纤维素或淀粉的水或乙二醇或丙三醇或乙腈或甲醇或丁醇或异丙醇或乙酸乙酯溶液中的一种或多种为粘接剂。