CN106352923B - 能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机，包括陶瓷研磨桶、碳纳米管导电浆料、消泡剂储存罐、分散效果测试仪和在线粘度测试仪；陶瓷研磨桶侧壁外周均匀缠绕有蛇形的循环水管；陶瓷研磨桶内装填有碳纳米管导电浆料、液位传感器和温度传感器；消泡剂储存罐设置在陶瓷研磨桶的上方，分散效果测试仪包括电极a、电极b和电阻仪；在线粘度测试仪设置在陶瓷研磨桶的上方，在线粘度测试仪包括伸入碳纳米管导电浆料内的转子。本申请能使分散过程中的消泡剂自动添加，且能根据碳纳米管导电浆料的液位量和温度，自动确定消泡剂添加量。另外，能够准确有效的判断出碳纳米管浆料的分散效果和搅拌的时间结点，避免过度搅拌。

Description

能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机
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，特别是一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机。
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。
另外，无论是使用超声分散或砂磨机研磨分散，在分散过程中，均会产生热量和气泡，从而影响分散效果。因此，在分散过程中，需要添加消泡剂进行消泡，目前消泡剂基本均为人工添加，大部分为分散之前一次添加。消泡剂添加量无法控制，而且在分散过程中，随着分散时间延长，消泡剂容易挥发，消泡效果差，同时分散过程中会产生大量热量，因而会加快消泡剂挥发，进而使消泡效果大打折扣。
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，而提供一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机，该能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机能使分散过程中的消泡剂自动添加，且能根据碳纳米管导电浆料的液位量和温度，自动确定消泡剂添加量，并能自动控制分散过程产生的热量。另外，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，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：
一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机，包括陶瓷研磨桶、碳纳米管导电浆料、消泡剂储存罐、分散效果测试仪和在线粘度测试仪。
陶瓷研磨桶底部设置有控制器，控制器中内置有计时器；陶瓷研磨桶侧壁外周均匀缠绕有蛇形的循环水管；陶瓷研磨桶内装填有碳纳米管导电浆料、用于检测碳纳米管导电浆料液位的液位传感器和用于检测碳纳米管导电浆料温度的温度传感器。
消泡剂储存罐设置在陶瓷研磨桶的上方，消泡剂储存罐的底部设置有指向陶瓷研磨桶内的出液口，出液口上设置有电磁阀和流量传感器；其中，电磁阀的阀门开合度能够调节，流量传感器用于检测流入陶瓷研磨桶内的消泡剂流量。
分散效果测试仪包括电极a、电极b和电阻仪；电极a固定设置在陶瓷研磨桶的内壁面中部；电极b位于碳纳米管导电浆料内，电极b高度能够升降；电极b上设置有能检测碳纳米管导电浆料液位高度的第二液位传感器，电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接。
在线粘度测试仪设置在陶瓷研磨桶的上方，在线粘度测试仪包括伸入碳纳米管导电浆料内的转子。
循环水管、液位传感器、温度传感器、电磁阀、流量传感器、第二液位传感器、电阻仪和在线粘度测试仪均与控制器相连接。
所述电极b通过伸缩杆与在线粘度仪相连接。
所述循环水管内的水量能够调节。
所述循环水管由双排管并列组成。
双排管中每根管能自动开启与关闭，且每根管内的水流量均能够调节。
本申请采用上述结构后，具有如下有益效果：
1.上述液位传感器能用于检测碳纳米管导电浆料液位，并将检测的液位数据传递个控制器，控制器将能根据检测的液位数据以及设定的研磨时间，确定研磨过程中消泡剂的添加量以及添加速度等数据。
2.上述温度传感器的设置，能用于检测碳纳米管导电浆料的温度，并将检测的温度数据传递个控制器，控制器一方面指令循环水管增大或减小水流量或控制双排水管同时打开等，自动控制分散过程产生的热量。另一方面，将能根据检测的温度数据，如温度偏高等，将增加消泡剂的添加量以及添加速度等。
3.上述循环水管的设置，能根据碳纳米管导电浆料温度，自动调节循环水流量，进而控制降温效果。
4.上述消泡剂储存罐、电磁阀以及流量传感器的设置，则能自动控制消泡剂的滴注流量及滴注速度等。
5.上述分散效果测试仪，在利用陶瓷研磨桶不导电，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，即使电极b在碳纳米管导电浆料内上下升降，电阻值也仍然保持不变时，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b的上下升降，因此能对陶瓷研磨桶从上至下的浆料进行测试，测试可靠度高。另外，上述电极b上的第二液位传感器的设置，能对碳纳米管导电浆料的液位进行自动检测，一方面能根据设定液位，自动调整搅拌轴的升降高度。另一方面，能根据电阻值测试结果，判定搅拌或砂磨效率，找出搅拌或砂磨薄弱点。
6.上述在线粘度仪的设置，能辅助分散效果测试仪进行分散效果测试，即当在线粘度仪测得粘度在设定范围内时，再启动分散效果测试仪，进行分散效果的评价，也可两者同时使用。上述控制器通过对导电浆料温度的控制，使得粘度测试数据准确度更高。
附图说明
图1是本申请一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机的结构示意图。
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，一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机，其中有陶瓷研磨桶1、循环水管11、液位传感器12、控制器13、温度传感器14、碳纳米管导电浆料2、消泡剂储存罐3、出液口31、电磁阀32、流量传感器33、电极a 41、电极b 42、电阻仪43、导线44、伸缩杆45、在线粘度仪5和转子51等主要技术特征。
一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机，包括陶瓷研磨桶、碳纳米管导电浆料、消泡剂储存罐、分散效果测试仪和在线粘度测试仪。
陶瓷研磨桶底部设置有控制器，控制器中内置有计时器；陶瓷研磨桶侧壁外周均匀缠绕有蛇形的循环水管；陶瓷研磨桶内装填有碳纳米管导电浆料、用于检测碳纳米管导电浆料液位的液位传感器和用于检测碳纳米管导电浆料温度的温度传感器。
消泡剂储存罐设置在陶瓷研磨桶的上方，消泡剂储存罐的底部设置有指向陶瓷研磨桶内的出液口，出液口上设置有电磁阀和流量传感器；其中，电磁阀的阀门开合度能够调节，流量传感器用于检测流入陶瓷研磨桶内的消泡剂流量。
分散效果测试仪包括电极a、电极b和电阻仪；电极a固定设置在陶瓷研磨桶的内壁面中部；电极b位于碳纳米管导电浆料内，电极b高度能够升降；电极b上设置有能检测碳纳米管导电浆料液位高度的第二液位传感器，电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接。
在线粘度测试仪设置在陶瓷研磨桶的上方，在线粘度测试仪包括伸入碳纳米管导电浆料内的转子。
循环水管、液位传感器、温度传感器、电磁阀、流量传感器、第二液位传感器、电阻仪和在线粘度测试仪均与控制器相连接。
所述电极b通过伸缩杆与在线粘度仪相连接。
所述循环水管内的水量能够调节。
所述循环水管由双排管并列组成。
双排管中每根管能自动开启与关闭，且每根管内的水流量均能够调节。
本申请采用上述结构后，具有如下有益效果：
1.上述液位传感器能用于检测碳纳米管导电浆料液位，并将检测的液位数据传递个控制器，控制器将能根据检测的液位数据以及设定的研磨时间，确定研磨过程中消泡剂的添加量以及添加速度等数据。
2.上述温度传感器的设置，能用于检测碳纳米管导电浆料的温度，并将检测的温度数据传递个控制器，控制器一方面指令循环水管增大或减小水流量或控制双排水管同时打开等，自动控制分散过程产生的热量。另一方面，将能根据检测的温度数据，如温度偏高等，将增加消泡剂的添加量以及添加速度等。
3.上述循环水管的设置，能根据碳纳米管导电浆料温度，自动调节循环水流量，进而控制降温效果。
4.上述消泡剂储存罐、电磁阀以及流量传感器的设置，则能自动控制消泡剂的滴注流量及滴注速度等。
5.上述分散效果测试仪，在利用陶瓷研磨桶不导电，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，即使电极b在碳纳米管导电浆料内上下升降，电阻值也仍然保持不变时，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b的上下升降，因此能对陶瓷研磨桶从上至下的浆料进行测试，测试可靠度高。另外，上述电极b上的第二液位传感器的设置，能对碳纳米管导电浆料的液位进行自动检测，一方面能根据设定液位，自动调整搅拌轴的升降高度。另一方面，能根据电阻值测试结果，判定搅拌或砂磨效率，找出搅拌或砂磨薄弱点。
6.上述在线粘度仪的设置，能辅助分散效果测试仪进行分散效果测试，即当在线粘度仪测得粘度在设定范围内时，再启动分散效果测试仪，进行分散效果的评价，也可两者同时使用。上述控制器通过对导电浆料温度的控制，使得粘度测试数据准确度更高。
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 (1)

1.一种能自动添加消泡剂及自动测试分散效果的砂磨机，其特征在于：包括陶瓷研磨桶、碳纳米管导电浆料、消泡剂储存罐、分散效果测试仪和在线粘度测试仪；
陶瓷研磨桶底部设置有控制器，控制器中内置有计时器；陶瓷研磨桶侧壁外周均匀缠绕有蛇形的循环水管；陶瓷研磨桶内装填有碳纳米管导电浆料、用于检测碳纳米管导电浆料液位的液位传感器和用于检测碳纳米管导电浆料温度的温度传感器；
消泡剂储存罐设置在陶瓷研磨桶的上方，消泡剂储存罐的底部设置有指向陶瓷研磨桶内的出液口，出液口上设置有电磁阀和流量传感器；其中，电磁阀的阀门开合度能够调节，流量传感器用于检测流入陶瓷研磨桶内的消泡剂流量；
分散效果测试仪包括电极a、电极b和电阻仪；电极a固定设置在陶瓷研磨桶的内壁面中部；电极b位于碳纳米管导电浆料内，电极b高度能够升降；电极b上设置有能检测碳纳米管导电浆料液位高度的第二液位传感器，电极a和电极b分别通过导线引出后，与电阻仪相连接；
在线粘度测试仪设置在陶瓷研磨桶的上方，在线粘度测试仪包括伸入碳纳米管导电浆料内的转子；
循环水管、液位传感器、温度传感器、电磁阀、流量传感器、第二液位传感器、电阻仪和在线粘度测试仪均与控制器相连接；
液位传感器能用于检测碳纳米管导电浆料液位，并将检测的液位数据传递给控制器，控制器根据检测的液位数据以及设定的研磨时间，确定研磨过程中消泡剂的添加量以及添加速度；温度传感器用于检测碳纳米管导电浆料的温度，并将检测的温度数据传递给控制器，控制器一方面指令循环水管增大或减小水流量或控制双排管同时打开，自动控制分散过程产生的热量；另一方面，根据检测的温度数据，增加消泡剂的添加量以及添加速度；
分散效果测试仪，在利用陶瓷研磨桶不导电，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，即使电极b在碳纳米管导电浆料内上下升降，电阻值也仍然保持不变时，浆料的分散效果最佳，也即为浆料分散的最终结点；
第二液位传感器能对碳纳米管导电浆料的液位进行自动检测，一方面能根据设定液位，自动调整搅拌轴的升降高度；另一方面，能根据电阻值测试结果，判定搅拌或砂磨效率，找出搅拌或砂磨薄弱点；
在线粘度测试仪能辅助分散效果测试仪进行分散效果测试，即当在线粘度测试仪测得粘度在设定范围内时，再启动分散效果测试仪，进行分散效果的评价，或者两者同时使用；所述电极b通过伸缩杆与在线粘度测试仪相连接；所述循环水管内的水量能够调节；所述循环水管由双排管并列组成；双排管中每根管能自动开启与关闭，且每根管内的水流量均能够调节。
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