CN106168595A - 碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置 - Google Patents

碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，包括陶瓷研磨机，陶瓷研磨机内装填有碳纳米管导电浆料和氧化锆珠；在陶瓷研磨机的内壁面上设置有一对电极组，该电极组包括电极a和电极b；电极a设置在陶瓷研磨机的内壁面顶部且位于碳纳米管导电浆料的液位面下方；电极b设置在陶瓷研磨机的内壁面底部；电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接；电阻仪中内置有计时器，电阻仪与搅拌电机相连接。本申请能够准确有效的判断出碳纳米管浆料的分散效果，能够给出碳纳米管浆料分散搅拌的时间结点，能自动控制搅拌轴的搅拌时间，避免过度搅拌。

Description

碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置
技术领域
本申请涉及碳纳米管浆料生产过程中的一种辅助检验装置，特别是一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置。
背景技术
碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。
碳纳米管具有良好的力学性能，CNTs抗拉强度达到50～200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6，至少比常规石墨纤维高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。
碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。2000年10月，美国宾州州立大学的研究人员称，碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍，重量却只有后者的1/6到1/7。碳纳米管因而被称“超级纤维”。莫斯科大学的研究人员曾将碳纳米管置于1011 MPa的水压下（相当于水下10000米深的压强），由于巨大的压力，碳纳米管被压扁。撤去压力后，碳纳米管像弹簧一样立即恢复了形状，表现出良好的韧性。这启示人们可以利用碳纳米管制造轻薄的弹簧，用在汽车、火车上作为减震装置，能够大大减轻重量。
碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能，电导率通常可达铜的1万倍。
碳纳米管具有良好的传热性能，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。
由于碳纳米管具有上述诸多的优异特性，故近些年碳纳米管及纳米材料的研究也越来越深入，碳纳米管广阔的应用前景也不断地展现出来。
2016年5月4日公开的申请号为201510950204.6的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“一种锂电池用碳纳米管浆料及其制备方法”，碳纳米管浆料中的成分为碳纳米管、碳黑、表面活性剂、增稠剂、溶剂。其配比为，碳纳米管：碳黑：表面活性剂：增稠剂：溶剂=（3~10wt%）:（0~8wt%）:（0.1~1.3wt%）:（0~1wt%）:（80~96wt%），采用该配比按照混合搅拌工艺制备均匀分散均匀的碳纳米管浆料。在表面活性、增稠剂的作用下，采用高速机械搅拌和超声搅拌相结合的方式，使导电剂分散程度大大提高。对难以分散的碳纳米管导电剂进行浆料的预制备，使其达到较好的分散效果，降低了下一步用在电池浆料中的搅拌要求，可达到较好的混合效果。
2014年6月25日公开的申请号为201410114650.9的中国发明专利申请，其发明创造的名称为“碳纳米管导电浆料及其制备方法和用途”，碳纳米管导电浆料由导电功能体、分散剂、溶剂按导电功能体：分散剂：溶剂=2～10：0.2～5：85～97.8的质量比配制而成。导电功能体为球状碳纳米管基团、球状碳纳米管团聚体或其与碳黑、乙炔黑、碳纤维、导电石墨、石墨烯中的一种或几种的组合。制备方法是将所述导电功能体和分散剂按所述比例加入溶剂中搅拌，得到预混料，将预混料在研磨机中研磨，形成包含有多个粒径为0.1～3微米的球形碳纳米管基团的导电浆料。该碳纳米管导电浆料可作为锂电池正负极材料的导电剂。
上述专利申请，第一种高速机械搅拌和超声搅拌相结合的方式，主要适合小批量生产或者粘度低的水性分散剂使用，大批量生产基本均采用第二种砂磨机进行分散。
当用砂磨机研磨时，目前，还没有有效的方法，能够准确有效的判断出碳纳米管浆料的分散效果， 更无法准确给出碳纳米管浆料分散搅拌的时间结点等。因此在碳纳米管浆料制浆过程中，急需一种对碳纳米管浆料分散效果的检测方法， 能实时检测浆料分散的效果，并能准确给出浆料浆料分散的结点时间。
发明内容
本申请要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，该碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置能够准确有效的判断出碳纳米管浆料的分散效果，能够给出碳纳米管浆料分散搅拌的时间结点，能自动控制搅拌轴的搅拌时间，避免过度搅拌。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：
一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，包括陶瓷研磨机、碳纳米管导电浆料、氧化锆珠、电极组、计时器和电阻仪。
陶瓷研磨机的中心设置有搅拌轴，搅拌轴顶部与搅拌电机相连接，搅拌轴能在搅拌电机的带动下转动。
陶瓷研磨机内装填有碳纳米管导电浆料和氧化锆珠。
在陶瓷研磨机的内壁面上设置有一对电极组，该电极组包括电极a和电极b；电极a设置在陶瓷研磨机的内壁面顶部且位于碳纳米管导电浆料的液位面下方；电极b设置在陶瓷研磨机的内壁面底部；电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接；电阻仪中内置有计时器，电阻仪与搅拌电机相连接。
所述氧化锆珠的直径为2-4mm。
所述搅拌轴的高度能够升降。
所述陶瓷研磨机中设置有液位传感器。
所述搅拌轴上设置有能将陶瓷研磨机底部浆料提升的螺旋浆叶。
本申请采用上述结构后，具有如下有益效果：
1.上述陶瓷砂磨机具有硬度高、耐磨性好、寿命长等特点，因而不会出现导电、导磁、金属离子混入浆料等现象，适用于大批量的制浆工作，提高了生产效率。
2.上述氧化锆珠的设置，且直径在2-4mm，能使浆料快速、可靠分离。砂磨机启动时，氧化锆珠与浆料做高速离心运动，浆料在离心力、搅拌轴和氧化锆珠撞击作用下快速分散，同时氧化锆珠对浆料的撞击还可以分散浆料的团聚成分，使浆料很快达到分散。另外，上述螺旋浆叶的设置，能进一步加快分散效果。
3.上述电极组和电阻仪的设置，在利用陶瓷砂磨机不导电，而碳纳米管粉末导电的特性前提下，充分利用碳纳米管导电浆料中的有机分散溶剂不导电的特性，当碳纳米管粉末未与不导电的有机分散溶剂混合均匀，随着研磨的时间推移，电阻仪所测得的电阻值将由大变小， 当电阻值在一段设定时间内基本保持不变时，浆料的分散效果最佳，也即为浆料分散的最终结点。上述电极a和电极b设置在不同深度处，因此能对陶瓷砂磨机从上至下的浆料进行测试，测试可靠度高。另外，上述计时器的设置，能自动判断出分散的最终节点，当检测出最终节点后的一个设定时间内，能自动控制搅拌轴停止搅拌。
4.上述液位传感器的设置，能对碳纳米管导电浆料的液位进行自动检测，当超过设定液位时，能自动报警。另外，还能根据设定液位，自动调整搅拌轴的升降高度。
附图说明
图1是本申请一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本申请作进一步详细的说明。
如图1所示，一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，其中有陶瓷砂磨机1、搅拌轴11、搅拌电机12、碳纳米管导电浆料2、氧化锆珠3、电极a 41、电极b 42、导线6、计时器7、电阻仪8等主要技术特征。
一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，包括陶瓷研磨机、碳纳米管导电浆料、氧化锆珠、电极组、计时器和电阻仪。
陶瓷研磨机的中心设置有搅拌轴，搅拌轴顶部与搅拌电机相连接，搅拌轴能在搅拌电机的带动下转动。
陶瓷研磨机内装填有碳纳米管导电浆料和氧化锆珠。
在陶瓷研磨机的内壁面上设置有一对电极组，该电极组包括电极a和电极b；电极a设置在陶瓷研磨机的内壁面顶部且位于碳纳米管导电浆料的液位面下方；电极b设置在陶瓷研磨机的内壁面底部；电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接；电阻仪中内置有计时器，电阻仪与搅拌电机相连接。
所述氧化锆珠的直径为2-4mm。
所述搅拌轴的高度能够升降。
所述陶瓷研磨机中设置有液位传感器。
所述搅拌轴上设置有能将陶瓷研磨机底部浆料提升的螺旋浆叶。
本申请采用上述结构后，具有如下有益效果：
1.上述陶瓷砂磨机具有硬度高、耐磨性好、寿命长等特点，因而不会出现导电、导磁、金属离子混入浆料等现象，适用于大批量的制浆工作，提高了生产效率。
2.上述氧化锆珠的设置，且直径在2-4mm，能使浆料快速、可靠分离。砂磨机启动时，氧化锆珠与浆料做高速离心运动，浆料在离心力、搅拌轴和氧化锆珠撞击作用下快速分散，同时氧化锆珠对浆料的撞击还可以分散浆料的团聚成分，使浆料很快达到分散。另外，上述螺旋浆叶的设置，能进一步加快分散效果。
3.上述电极组和电阻仪的设置，在利用陶瓷砂磨机不导电，而碳纳米管粉末导电的特性前提下，充分利用碳纳米管导电浆料中的有机分散溶剂不导电的特性，当碳纳米管粉末未与不导电的有机分散溶剂混合均匀，随着研磨的时间推移，电阻仪所测得的电阻值将由大变小， 当电阻值在一段设定时间内基本保持不变时，浆料的分散效果最佳，也即为浆料分散的最终结点。上述电极a和电极b设置在不同深度处，因此能对陶瓷砂磨机从上至下的浆料进行测试，测试可靠度高。另外，上述计时器的设置，能自动判断出分散的最终节点，当检测出最终节点后的一个设定时间内，能自动控制搅拌轴停止搅拌。
4.上述液位传感器的设置，能对碳纳米管导电浆料的液位进行自动检测，当超过设定液位时，能自动报警。另外，还能根据设定液位，自动调整搅拌轴的升降高度。
以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，其特征在于：包括陶瓷研磨机、碳纳米管导电浆料、氧化锆珠、电极组、计时器和电阻仪；
陶瓷研磨机的中心设置有搅拌轴，搅拌轴顶部与搅拌电机相连接，搅拌轴能在搅拌电机的带动下转动；
陶瓷研磨机内装填有碳纳米管导电浆料和氧化锆珠；
在陶瓷研磨机的内壁面上设置有一对电极组，该电极组包括电极a和电极b；电极a设置在陶瓷研磨机的内壁面顶部且位于碳纳米管导电浆料的液位面下方；电极b设置在陶瓷研磨机的内壁面底部；电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接；电阻仪中内置有计时器，电阻仪与搅拌电机相连接。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，其特征在于：所述氧化锆珠的直径为2-4mm。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，其特征在于：所述搅拌轴的高度能够升降。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，其特征在于：所述陶瓷研磨机中设置有液位传感器。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管导电浆料分散均匀性在线测试装置，其特征在于：所述搅拌轴上设置有能将陶瓷研磨机底部浆料提升的螺旋浆叶。
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