CN107473236A - 一种纳米高岭土的制备装置和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纳米高岭土的制备装置和制备方法，属于纳米高岭土技术领域。本发明主要解决现有纳米高岭土制备过程中存在的成本高、产出率低、不利于工业化生产的技术问题。本发明的技术方案是：一种纳米高岭土的制备装置，其中：包括二氧化碳存储罐、二氧化碳换热器、缓冲罐、高速搅拌罐、收集罐、高压泵和油泵；所述二氧化碳换热器内设有加热管；所述缓冲罐外壁设有缓冲罐换热夹套；所述高速搅拌罐外壁设有搅拌罐换热夹套，所述高速搅拌罐内设有搅拌装置，所述高速搅拌罐顶部设有进料口和压力计，高速搅拌罐底部设有出料口，所述出料口处装有排料阀和排料喷嘴，所述收集罐设在排料喷嘴的下方。
Description
技术领域
本发明属于纳米高岭土技术领域，特别涉及一种纳米高岭土的制备装置和制备方法。
背景技术
高岭土的用途多种多样，随着经济的发展，各行各业对高岭土的需求量迅速增加，对高岭土的品质要求也越来越高，普通高岭土已不能满足工业的需求，综合开发利用高岭土资源势在必行。纳米高岭土由于其粒径小、形貌均匀、比表面积大、在水体中的分散性好等优点，在橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、纳米瓷砖、化纤等领域有广泛的应用前景。
现有的纳米高岭土的制备方法有机械粉碎法、分级法、化学合成法等，但是大都存在成本高、产出率低、不利于工业化生产等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种纳米高岭土的制备装置和制备方法，解决现有纳米高岭土制备过程中存在的成本高、产出率低、不利于工业化生产的技术问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纳米高岭土的制备装置，其中：包括二氧化碳存储罐、二氧化碳换热器、缓冲罐、高速搅拌罐、收集罐、高压泵和油泵；
所述二氧化碳换热器内设有加热管，所述二氧化碳换热器底部设有安全阀；所述缓冲罐外壁设有缓冲罐换热夹套，所述缓冲罐底部设有泄压阀；所述高速搅拌罐外壁设有搅拌罐换热夹套，所述高速搅拌罐内设有搅拌装置，所述高速搅拌罐顶部设有进料口和压力计，高速搅拌罐底部设有出料口，所述出料口处装有排料阀和排料喷嘴，所述收集罐设在排料喷嘴的下方；
所述二氧化碳存储罐的出口与高压泵的进气口连接，所述高压泵的出气口与二氧化碳换热器的进气口连接，所述二氧化碳换热器的出气口与缓冲罐的进气口连接，所述缓冲罐的出气口与高速搅拌罐的进气口连接；
所述二氧化碳换热器换热油口与油泵的进油口连接，所述油泵的出油口与缓冲罐换热夹套的进油口连接，所述缓冲罐换热夹套的出油口与搅拌罐换热夹套的进油口连接，所述搅拌罐换热夹套的出油口与二氧化碳换热器的回油口连接。
进一步，所述搅拌装置包括电机、搅拌桨、连轴和密封圈，所述连轴竖直穿过高速搅拌罐顶面中部，所述密封圈设在连轴与高速搅拌罐顶面的连接处，所述电机的输出轴通过联轴器与连轴上端连接，所述搅拌桨设在连轴下端。
一种利用纳米高岭土的制备装置制备纳米高岭土的方法，包括以下步骤：
1)取适量的高岭土、插层剂和表面改性剂加入高速搅拌罐中；
2)二氧化碳存储罐中的二氧化碳气体经过高压泵加压进入二氧化碳换热器，二氧化碳气体在二氧化碳换热器中加热至90～120℃后进入缓冲罐，然后进入高速搅拌罐中；
3)待高速搅拌罐中的压力达到8～20Mpa、温度达到90～120℃后，启动搅拌装置进行搅拌，搅拌速度为400～800r/min，搅拌时间为20～60min；
4)搅拌完成后，开启排料阀，物料经过排料喷嘴排放至收集罐中，将收集罐中的物料冷却后即可制得的纳米高岭土。
进一步，所述插层剂为尿素、醋酸钾、二甲基亚砜中的一种或多种；所述改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯、铝酸酯中的一种或多种。
本发明采用插层作用和剥片相结合的方法，不仅有望在短时间内取得较好的剥片效果，而且可保持良好的晶体结构；在生产过程中添加超临界二氧化碳，使得超临界二氧化碳辅助改性剂等能够均匀包覆在高岭土表面，保证了纳米高岭土的优异性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种纳米高岭土的制备装置，其中：包括二氧化碳存储罐1、二氧化碳换热器2、缓冲罐3、高速搅拌罐4、收集罐5、高压泵6和油泵7；
所述二氧化碳换热器2内设有加热管8，所述二氧化碳换热器2底部设有安全阀；所述缓冲罐3外壁设有缓冲罐换热夹套9，所述缓冲罐3底部设有泄压阀；所述高速搅拌罐4外壁设有搅拌罐换热夹套10，所述高速搅拌罐4内设有搅拌装置16，所述高速搅拌罐4顶部设有进料口11和压力计15，高速搅拌罐4底部设有出料口12，所述出料口12处装有排料阀13和排料喷嘴14，所述收集罐5设在排料喷嘴14的下方；
所述二氧化碳存储罐1的出口与高压泵6的进气口连接，所述高压泵6的出气口与二氧化碳换热器2的进气口连接，所述二氧化碳换热器2的出气口与缓冲罐3的进气口连接，所述缓冲罐3的出气口与高速搅拌罐4的进气口连接；
所述二氧化碳换热器2换热油口与油泵7的进油口连接，所述油泵7的出油口与缓冲罐换热夹套9的进油口连接，所述缓冲罐换热夹套9的出油口与搅拌罐换热夹套10的进油口连接，所述搅拌罐换热夹套10的出油口与二氧化碳换热器2的回油口连接。
所述搅拌装置16包括电机16-1、搅拌桨16-2、连轴16-3和密封圈16-4，所述连轴16-3竖直穿过高速搅拌罐4顶面中部，所述密封圈16-4设在连轴16-3与高速搅拌罐4顶面的连接处，所述电机16-1的输出轴通过联轴器与连轴16-3上端连接，所述搅拌桨16-2设在连轴16-3下端。
一种利用纳米高岭土的制备装置制备纳米高岭土的方法，包括以下步骤：
1)取适量的高岭土、插层剂和表面改性剂加入高速搅拌罐4中；
2)二氧化碳存储罐1中的二氧化碳气体经过高压泵6加压进入二氧化碳换热器2，二氧化碳气体在二氧化碳换热器2中加热至90℃后进入缓冲罐3，然后进入高速搅拌罐4中；
3)待高速搅拌罐4中的压力达到8Mpa、温度达到90℃后，启动搅拌装置16进行搅拌，搅拌速度为400r/min，搅拌时间为20min；
4)搅拌完成后，开启排料阀13，物料经过排料喷嘴14排放至收集罐5中，将收集罐5中的物料冷却后即可制得的纳米高岭土。
所述插层剂为尿素、醋酸钾、二甲基亚砜中的一种或多种；所述改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯、铝酸酯中的一种或多种。
实施例2
采用如实施例1所述的纳米高岭土的制备装置制备纳米高岭土的方法，包括以下步骤：
1)取适量的高岭土、插层剂和表面改性剂加入高速搅拌罐4中；
2)二氧化碳存储罐1中的二氧化碳气体经过高压泵6加压进入二氧化碳换热器2，二氧化碳气体在二氧化碳换热器2中加热至120℃后进入缓冲罐3，然后进入高速搅拌罐4中；
3)待高速搅拌罐4中的压力达到20Mpa、温度达到120℃后，启动搅拌装置16进行搅拌，搅拌速度为800r/min，搅拌时间为60min；
4)搅拌完成后，开启排料阀13，物料经过排料喷嘴14排放至收集罐5中，将收集罐5中的物料冷却后即可制得的纳米高岭土。
实施例3
采用如实施例1所述的纳米高岭土的制备装置制备纳米高岭土的方法，包括以下步骤：
1)取适量的高岭土、插层剂和表面改性剂加入高速搅拌罐4中；
2)二氧化碳存储罐1中的二氧化碳气体经过高压泵6加压进入二氧化碳换热器2，二氧化碳气体在二氧化碳换热器2中加热至100℃后进入缓冲罐3，然后进入高速搅拌罐4中；
3)待高速搅拌罐4中的压力达到15Mpa、温度达到100℃后，启动搅拌装置16进行搅拌，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为40min；
4)搅拌完成后，开启排料阀13，物料经过排料喷嘴14排放至收集罐5中，将收集罐5中的物料冷却后即可制得的纳米高岭土。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
Claims (4)
1.一种纳米高岭土的制备装置，其特征在于：包括二氧化碳存储罐(1)、二氧化碳换热器(2)、缓冲罐(3)、高速搅拌罐(4)、收集罐(5)、高压泵(6)和油泵(7)；
所述二氧化碳换热器(2)内设有加热管(8)，所述二氧化碳换热器(2)底部设有安全阀；所述缓冲罐(3)外壁设有缓冲罐换热夹套(9)，所述缓冲罐(3)底部设有泄压阀；所述高速搅拌罐(4)外壁设有搅拌罐换热夹套(10)，所述高速搅拌罐(4)内设有搅拌装置(16)，所述高速搅拌罐(4)顶部设有进料口(11)和压力计(15)，高速搅拌罐(4)底部设有出料口(12)，所述出料口(12)处装有排料阀(13)和排料喷嘴(14)，所述收集罐(5)设在排料喷嘴(14)的下方；
所述二氧化碳存储罐(1)的出口与高压泵(6)的进气口连接，所述高压泵(6)的出气口与二氧化碳换热器(2)的进气口连接，所述二氧化碳换热器(2)的出气口与缓冲罐(3)的进气口连接，所述缓冲罐(3)的出气口与高速搅拌罐(4)的进气口连接；
所述二氧化碳换热器(2)换热油口与油泵(7)的进油口连接，所述油泵(7)的出油口与缓冲罐换热夹套(9)的进油口连接，所述缓冲罐换热夹套(9)的出油口与搅拌罐换热夹套(10)的进油口连接，所述搅拌罐换热夹套(10)的出油口与二氧化碳换热器(2)的回油口连接。
2.根据权利要求1所述的一种纳米高岭土的制备装置，其特征在于：所述搅拌装置(16)包括电机(16-1)、搅拌桨(16-2)、连轴(16-3)和密封圈(16-4)，所述连轴(16-3)竖直穿过高速搅拌罐(4)顶面中部，所述密封圈(16-4)设在连轴(16-3)与高速搅拌罐(4)顶面的连接处，所述电机(16-1)的输出轴通过联轴器与连轴(16-3)上端连接，所述搅拌桨(16-2)设在连轴(16-3)下端。
3.利用权利要求1所述的纳米高岭土的制备装置制备纳米高岭土的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)取适量的高岭土、插层剂和表面改性剂加入高速搅拌罐(4)中；
2)二氧化碳存储罐(1)中的二氧化碳气体经过高压泵(6)加压进入二氧化碳换热器(2)，二氧化碳气体在二氧化碳换热器(2)中加热至90～120℃后进入缓冲罐(3)，然后进入高速搅拌罐(4)中；
3)待高速搅拌罐(4)中的压力达到8～20Mpa、温度达到90～120℃后，启动搅拌装置(16)进行搅拌，搅拌速度为400～800r/min，搅拌时间为20～60min；
4)搅拌完成后，开启排料阀(13)，物料经过排料喷嘴(14)排放至收集罐(5)中，将收集罐(5)中的物料冷却后即可制得的纳米高岭土。
4.根据权利要求3所述的一种利用制备纳米高岭土的装置制备纳米高岭土的方法，其特征在于：所述插层剂为尿素、醋酸钾、二甲基亚砜中的一种或多种；所述改性剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、钛酸酯、铝酸酯中的一种或多种。
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