CN108383105A - 一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，主要由金属电极2、有孔转筒3、载料器1、支座5、传动转轴4等部分组成，其中有孔转筒3由内外两个同心圆筒紧密相叠组成，即外圆筒的内表面与内圆筒的外表面紧密配合不会发生滑移；内圆筒与电源阳极连接并两端封有法兰，法兰中心连接传动转轴4，传动转轴4可与驱动设备连接；外圆筒在壁面沿轴向均匀打多列小孔，并使沿圆周均匀分布；有孔转筒3通过传动转轴4固定在支座5上；在有孔转筒3的上方设有载料器3，载料器3下方开口并与有孔转筒3外壁面紧密接触；在有孔转筒3的上方异于载料器1的位置，沿有孔转筒3的轴向设置一列金属电极2，金属电极2与电源阴极连接，并保证每个金属电极2能够正对一个小孔，金属电极2与有孔转筒3的外壁面具有一定的间距。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纳米材料分散装置，特别是涉及到一种使碳纳米管快速分散并获得大量碳纳米管分散体的装置，属于纳米材料分散领域。
背景技术
碳纳米管(CNTs)作为一种具有纳米线形貌下微骨架结构的一维纳米材料，以其优异的力学、电学、热学等性能吸引了国内外学者的广泛关注与研究。但随着科技的发展与研究的深入，发现碳纳米管由于其自身的小尺寸、大长径比和比表面积等特性以及碳纳米管间的范德华力和静电作用，在自然状态下极易产生团聚现象，因而带来了在实际生产应用中无法发挥单根碳纳米管所具有的优异性能的技术难题。该技术问题的解决推动了有关碳纳米管另一领域即碳纳米管分散技术的研究发展，现有的碳纳米管分散方法大多只能将碳纳米管分散在液相环境中，对碳纳米管分散体的应用范围产生了极大的限制。因此，碳纳米管团聚问题仍是制约着其广泛应用并发挥其优异性能的技术瓶颈问题，碳纳米管分散方法及其技术的研究应用仍是碳纳米材料工业化应用中的迫切需求。
目前，碳纳米管的分散装置主要是基于机械搅拌、超声振荡、强酸碱洗涤、表面非共价修饰等方法理论而形成的。虽然这些方法对碳纳米管都有一定的分散作用，但也存在着很大的弊端。首先，这些方法只能将碳纳米管分散在液相环境中，对于本身需要碳纳米管分散液的技术领域具有较大的促进作用；但对于只使用碳纳米管原材料的领域，如碳纳米管在橡胶复合材料中的应用，这些方法不能够解决碳纳米管在该些领域的实际分散应用问题。再者，机械搅拌与超声震荡会破坏碳纳米管的结构，其性能的优越性大大减弱；强酸碱洗涤和表面非共价修饰会对碳纳米管的表面性质产生影响，使表面的官能团结构发生变化，也会影响碳纳米管性能的发挥。因此，一种普适、高效的碳纳米管分散方法及其装置设备研发依然是解决碳纳米管工业化应用之路的关键问题。
中国专利2015206974958(申请号)提供了一种碳纳米管分散装置，并应用了一种常温常压下电弧放电的方法来将碳纳米管分散在空气环境中，该方法分散的碳纳米管能够直接利用，也可直接配置成分散性良好的碳纳米管分散液，从而拓宽碳纳米管分散体的应用范围。但该装置结构比较简单，对碳纳米管的分散效率较低，且不能够实现碳纳米管的连续性分散。
因此，要发挥碳纳米管优异性能使其广泛应用,碳纳米管的大量、连续化分散依然是需要解决的关键性问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，其具有结构简单、操作方便、安全性高、以及可实现连续化填料分散等优点，从而可以更加高效的实现碳纳米管的分散利用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，主要由金属电极、有孔转筒、载料器、支座、传动转轴等部分组成。其中有孔转筒由内外两个同心圆筒紧密相叠组成，即外圆筒的内表面与内圆筒的外表面紧密配合不会发生滑移；内圆筒与电源阳极连接并两端封有法兰，法兰中心连接传动转轴，传动转轴可与驱动设备连接；外圆筒在壁面沿轴向均匀打多列小孔，并使沿圆周均匀分布；有孔转筒通过传动转轴固定在支座上；在有孔转筒的上方设有载料器，载料器下方开口并与有孔转筒外壁面紧密接触；在有孔转筒的上方异于载料器的位置，沿有孔转筒的轴向设置一列金属电极，金属电极与电源阴极连接，并保证每个金属电极能够正对一个小孔，金属电极与有孔转筒的外壁面具有一定的间距。
附图说明
为进一步解释本发明的实施方式，用如下附图进行说明。
图1是本发明一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置的整体示意图。
附图中：1.载料器，2.金属电极，3.有孔转筒，4.传动转轴，5.支座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明：
一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，主要由金属电极2、有孔转筒3、载料器1、支座5、传动转轴4等部分组成。其中有孔转筒3由内外两个同心圆筒紧密相叠组成，即外圆筒的内表面与内圆筒的外表面紧密配合不会发生滑移；内圆筒与电源阳极连接并两端封有法兰，法兰中心连接传动转轴4，传动转轴4可与驱动设备连接；外圆筒在壁面沿轴向均匀打多列小孔，并使沿圆周均匀分布；有孔转筒3通过传动转轴4固定在支座5上；在有孔转筒3的上方设有载料器3，载料器3下方开口并与有孔转筒3外壁面紧密接触；在有孔转筒3的上方异于载料器1的位置，沿有孔转筒3的轴向设置一列金属电极2，金属电极2与电源阴极连接，并保证每个金属电极2能够正对一个小孔，金属电极2与有孔转筒3的外壁面具有一定的间距。
本发明的工作原理和工作过程如下：
将碳纳米管混合物放入载料器1，启动驱动设备以驱动有孔转筒3的旋转，此时，载料器1中的碳纳米管混合逐渐落入转动的有孔转筒3中的小孔内，因有孔转筒3上表面材料的特性，使其上很少粘连甚至不粘连碳纳米管；此时，接通金属电极2的电源，每当有孔转筒3上的小孔转至金属电极2正下方时，金属电极2与小孔内的碳纳米管混合物就会发生电弧放电，使得碳纳米管得以分散；循环以上过程，待载料器7中原料反应结束后，一并关闭电源开关。
Claims (5)
1.本发明提供了一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，主要由金属电极2、有孔转筒3、载料器1、支座5、传动转轴4等部分组成，其中有孔转筒3由内外两个同心圆筒紧密相叠组成，即外圆筒的内表面与内圆筒的外表面紧密配合不会发生滑移；内圆筒与电源阳极连接并两端封有法兰，法兰中心连接传动转轴4，传动转轴4可与驱动设备连接；外圆筒在壁面沿轴向均匀打多列小孔，并使沿圆周均匀分布；有孔转筒3通过传动转轴4固定在支座5上；在有孔转筒3的上方设有载料器3，载料器3下方开口并与有孔转筒3外壁面紧密接触；在有孔转筒3的上方异于载料器1的位置，沿有孔转筒3的轴向设置一列金属电极2，金属电极2与电源阴极连接，并保证每个金属电极2能够正对一个小孔，金属电极2与有孔转筒3的外壁面具有一定的间距。
2.根据权利要求1所述的一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，其特征在于：有孔转筒3的外圆筒的材质为绝缘性材料。
3.根据权利要求1所述的一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，其特征在于：有孔转筒3的内圆筒的材质为导电性性材料。
4.根据权利要求1所述的一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，其特征在于：传动转轴4与驱动设备的连接处做绝缘处理，以防止电源通过传动转轴4与驱动设备相连。
5.根据权利要求1所述的一种滚筒式电弧法分散碳纳米管的装置，其特征在于：载料器3的材质为绝缘材料。
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