CN106179094A - 一种浆料自动化均匀分散系统 - Google Patents

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沈宇栋
梅运旺
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Abstract

本发明公开了一种浆料自动化均匀分散系统。包括球磨机、第一中转釜、砂磨机、第二中转釜以及超声波分散装置，所述球磨机的出料口通过第一管道连接所述第一中转釜的进料口，所述第一中转釜的出料口通过第二管道连接所述砂磨机的进料口，所述砂磨机的出料口通过第三管道与所述第二中转釜的进料口连接，所述第二中转釜的出料口通过第四管道连接超声波分散装置。本发明一种浆料自动化均匀分散系统解决现有高粘度高固含量石墨烯浆料分散成本高、浆料不均匀、分散效率不高的问题。

Description

一种浆料自动化均匀分散系统
技术领域
本发明涉及化工领域，特别涉及一种浆料自动化均匀分散系统。
背景技术
石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化轨道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，几乎完全透明，只吸收2.3%的光；导热系數高達5300W/m，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/Vs，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-8Ω/m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料石墨烯材料是一种二维材料，其优异的物理和结构特性使其在电子、传感和光电 器件等多领域表现出非凡的应用潜力。现有的石墨烯材料大多采用氧化还原法制备。氧化 还原法制备石墨烯材料具有操作简单，产物可加工性好等优点，但是产品的性能稳定性差。
现有的石墨烯分散设备一般包括以下两种：
（1）超声波分散设备：非常适合实验室规模、低粘度介质分散石墨烯，用于中、高粘度介质时会受到限制。
（2）研磨分散设备：适合大规模地分散石墨烯,中粘度介质分散石墨烯。
因此，到目前为止还没有一个适合高粘度高固含量石墨烯浆料的分散设备。
申请号201320763674.8公开了一种多层石墨烯浆料的双联加药搅拌设备，所述多层石墨烯浆料的双联加药搅拌设备专用于加药、搅拌研磨浆料等，它主要 包括：双联搅拌桶、扰流装置、搅拌装置、输送泵、输送管道、支架及控制系统等。该设备不适于高粘度高固含量石墨烯浆料。
申请号201520858922.6公开了一种工业用石墨烯浆料的搅拌装置，环形反应釜设置为双层环形结构，内层环形反应釜的内仓壁上设置有环形保温腔，环形反应釜的四周设置进料口，进料口上间隔设置有温度传感器和数个”W”形结构下料腔，”W”形结构下料腔底部的两根汇合管道下端设置有环形旋转盘，环形旋转盘的内壁上设置有螺旋形搅拌桨，环形旋转盘下端连接锥体结构的下料口，环形旋转盘的外侧壁设置有从动齿轮，从动齿轮和主动齿轮连接，主动齿轮通过电机控制，充分利用了反应釜的空间。但是，该装置对于高粘度石墨烯的分散效果还是不理想。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出一种浆料自动化均匀分散系统，解决现有高粘度高固含量石墨烯浆料分散成本高、浆料不均匀、固含量低，分散效率高的问题。
为了实现上述技术目的，本发明采用的具体技术方案如下：
一种浆料自动化均匀分散系统，包括球磨机、第一中转釜、砂磨机、第二中转釜以及超声波分散装置，所述球磨机的出料口通过第一管道连接所述第一中转釜的进料口，所述第一中转釜的出料口通过第二管道连接所述砂磨机的进料口，所述砂磨机的出料口通过第三管道与所述第二中转釜的进料口连接，所述第二中转釜的出料口通过第四管道连接超声波分散装置，所述超声波分散装置包括：超声发生机构、分散室和搅拌机构；所述超声发生机构的超声波振板与所述分散室的外表面相接触；所述分散室包括外壳和内室，所述内室形成有分散腔，所述搅拌机构的搅拌杆延伸入所述分散腔内；还包括第一温度传感器、控制模块及调温管；所述第一温度传感器设置于所述分散腔内；所述调温管设置于所述内室外围，调温管上设有调温管进水口和调温管出水口，所述调温管进水口依次通过管道、水泵、储水箱与自来水龙头相连，自来水龙头上设有第一电磁阀，储水箱内设有第二温度传感器、加热装置，所述调温管出水口上设有第二电磁阀；所述超声发生机构、搅拌机构的搅拌电机、水泵、第一温度传感器、第二温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀及加热装置均与控制模块控制连接；所述外壳为金属外壳，所述内室的内表面形成有耐腐蚀层；所述外壳与所述内室之间形成有用于容纳用于超声波传导液体介质的介质区域；还包括伸缩机构，所述伸缩机构带动旋转状态下的搅拌机构在分散腔内上、下往复运动，所述伸缩机构包括连接在电机上部的伸缩杆、以及连接在伸缩杆上部的动力装置，所述动力装置与控制模块控制连接；所述分散室还包括保温层，所述保温层套设于所述外壳外围。
所述调温管为盘绕在内室外围的盘管。
所述动力装置为气缸或液压缸。
所述球磨机设有投料口。
所述第一管道、第二管道和第四管道中均设有隔膜泵。
所述保温层内的保温材料为保温棉。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比具有以下效果：首先，本方法采用球磨方式进行预分散，可将石墨烯粉体与溶剂、分散剂混合均匀，再通过砂磨的方式使浆料进一步分散，最后采用超声波分散，本发明装置整个分散过程采用控制模块控制，实现完全自动化，可以高效、稳定地分散得到石墨烯。
附图说明
图1为本发明一种浆料自动化均匀分散系统结构示意图；
其中，1.球磨机；2.第一中转釜；3. 砂磨机；4.第二中转釜；5.超声波分散装置；51.超声波振板；5231.进口；5232.出口；52.分散室；521.外壳；522 . 介质区域；523.内室；524.保温层；53.搅拌机构；54.温度传感器；55.进料管；56.调温管；561.调温管进水口；562.调温管出水口；57.伸缩机构；6.隔膜泵。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明的一种浆料自动化均匀分散系统的结构示意图。
如图1所示，一种浆料自动化均匀分散系统，包括球磨机、第一中转釜、砂磨机、第二中转釜以及超声波分散装置，所述球磨机的出料口通过第一管道连接所述第一中转釜的进料口，所述第一中转釜的出料口通过第二管道连接所述砂磨机的进料口，所述砂磨机的出料口通过第三管道与所述第二中转釜的进料口连接，所述第二中转釜的出料口通过第四管道连接超声波分散装置，所述超声波分散装置包括：超声发生机构、分散室和搅拌机构；所述超声发生机构的超声波振板与所述分散室的外表面相接触；所述分散室包括外壳和内室，所述内室形成有分散腔，所述搅拌机构的搅拌杆延伸入所述分散腔内；还包括第一温度传感器、控制模块及调温管；所述第一温度传感器设置于所述分散腔内；所述调温管设置于所述内室外围，调温管上设有调温管进水口和调温管出水口，所述调温管进水口依次通过管道及储水箱与自来水龙头相连，自来水龙头上设有第一电磁阀，储水箱内设有第二温度传感器和加热装置，所述调温管出水口上设有第二电磁阀；所述超声发生机构、搅拌机构的搅拌电机、第一温度传感器、第二温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀及加热装置均与控制模块控制连接；还包括伸缩机构，所述伸缩机构带动旋转状态下的搅拌机构在分散腔内上、下往复运动，所述伸缩机构包括连接在电机上部的伸缩杆、以及连接在伸缩杆上部的动力装置，所述动力装置与控制模块控制连接，所述分散室还包括保温层，所述保温层套设于所述外壳外围。
进一步的，所述调温管为盘绕在内室外围的盘管。
进一步的，所述动力装置为气缸或液压缸。
进一步的，所述球磨机设有投料口。
进一步的，所述第一管道、第二管道和第四管道中均设有隔膜泵。
所述保温层内的保温材料为保温棉。
上述生产装置的使用过程如下：
球磨机1顶端设有投料口，由投料口先投入溶剂与分散剂，先球磨分散分散液，再由投料口投入石墨烯粉体，球磨分散一段时间，将混合物混合均匀；由球磨机1上隔膜泵6将物料抽至第一中转釜2中，由砂磨机3上隔膜泵6将第一中转釜2中物料抽至砂磨机3中进行砂磨，将砂磨后的物料打至第二中转釜4中，期间控制砂磨机3转速与物料流速 ( 泵速 ) 来控制分散时间，分散完成后通过第二中转釜3配备隔膜泵6将物料抽至超声波分散装置5中进行进一步分散，所述超声波分散装置5包括：超声发生机构、分散室52和搅拌机构；所述超声发生机构的超声波振板51与所述分散室52的外表面相接触；所述分散室52包括外壳和内室，所述内室形成有分散腔，所述搅拌机构的搅拌杆延伸入所述分散腔内；还包括第一温度传感器、控制模块及调温管56；所述第一温度传感器设置于所述分散腔内，用于对分散腔内搅拌物料的温度进行实时检测；所述调温管设置于所述内室外围，调温管上设有调温管进水口561和调温管出水口562，所述调温管进水口561依次通过管道及储水箱57与自来水龙头相连，自来水龙头上设有第一电磁阀，储水箱57内设有第二温度传感器和加热装置，所述调温管出水口562上设有第二电磁阀；所述控制模块内预先设置有第一温度阈值和第二温度阈值，将所述第一温度传感器传来的分散腔温度与第一温度阈值比较，若分散腔温度超过第一温度阈值，则启动和水泵，使储水箱内的冷水进入调温管，给分散腔降温，当分散腔温度低于第一温度阈值时，开启储水腔内加热装置，加热装置将储水箱内水温加热至第二温度阈值区间时，控制模块控制加热装置停止加热，并同时开启第二电磁阀和水泵，一边通过第二电磁阀泄掉调温管内的冷水，一边通过水泵向调温管内增加与第二温度阈值相同水温的水，从而使分散腔始终保持在一定的温度范围，分散效果更好；为了使分散腔内物料进一步获得更好的分散及均匀受热效果，还包括伸缩机构，所述伸缩机构带动旋转状态下的搅拌机构在分散腔内上、下往复运动，所述伸缩机构包括连接在电机上部的伸缩杆、以及连接在伸缩杆上部的动力装置，所述动力装置与控制模块控制连接。

Claims (5)

1.一种浆料自动化均匀分散系统，其特征是：包括球磨机、第一中转釜、砂磨机、第二中转釜以及超声波分散装置，所述球磨机的出料口通过第一管道连接所述第一中转釜的进料口，所述第一中转釜的出料口通过第二管道连接所述砂磨机的进料口，所述砂磨机的出料口通过第三管道与所述第二中转釜的进料口连接，所述第二中转釜的出料口通过第四管道连接超声波分散装置，所述第一管道、第二管道和第四管道中均设有隔膜泵；所述超声波分散装置包括：超声发生机构、分散室和搅拌机构；所述超声发生机构的超声波振板与所述分散室的外表面相接触；所述分散室包括外壳和内室，所述内室形成有分散腔，所述搅拌机构的搅拌杆延伸入所述分散腔内；还包括第一温度传感器、控制模块及调温管；所述第一温度传感器设置于所述分散腔内；所述调温管设置于所述内室外围，调温管上设有调温管进水口和调温管出水口，所述调温管进水口依次通过管道、水泵、储水箱与自来水龙头相连，自来水龙头上设有第一电磁阀，储水箱内设有第二温度传感器、加热装置，所述调温管出水口上设有第二电磁阀；所述隔膜泵、超声发生机构、搅拌机构的搅拌电机、水泵、第一温度传感器、第二温度传感器、第一电磁阀、第二电磁阀以及加热装置均与控制模块控制连接；所述外壳与所述内室之间形成有容纳用于超声波传导液体介质的介质区域；还包括伸缩机构，所述伸缩机构带动旋转状态下的搅拌机构在分散腔内上、下往复运动，所述伸缩机构包括连接在电机上部的伸缩杆、以及连接在伸缩杆上部的动力装置，所述动力装置与控制模块控制连接；所述分散室还包括保温层，所述保温层套设于所述外壳外围。
2.根据权利要求1所述的浆料自动化均匀分散系统，其特征是：所述调温管为盘绕在内室外围的盘管。
3.根据权利要求1所述的浆料自动化均匀分散系统，其特征是：所述动力装置为气缸或液压缸。
4.根据权利要求1所述的浆料自动化均匀分散系统，其特征是：所述球磨机设有投料口。
5.根据权利要求1所述的浆料自动化均匀分散系统，其特征是：所述保温层内的保温材料为保温棉。
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