CN109161226B - 一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置，包括有混合结构、分离结构、回收结构、多工位转台和机架，所述混合结构设置在所述机架的顶端，所述机架的底端设置有若干个分离结构，若干个所述分离结构安装在所述多工位转台上，所述混合机构设置有用于向分离结构输送物料的输料结构，所述回收结构包裹所述分离结构与机架形成空腔；本发明的有益效果为采用湿法对纳米粉体进行表面有机化修饰，修饰用改性剂与纳米粉体粒子通过化学反应进行键接，纳米粉体表面有机化修饰效果通过本发明得到提升；装置一体化设计，连续工作，生产效率得到提高；溶剂回收循环利用，节约成本。

Description

一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置

技术领域

本发明涉及一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置。

背景技术

聚合物的高性能化改性一直是高分子新材料开发的一个主要方向，主要有弹性体增韧和无机填料填充改性，这些改性方法对聚合物的韧性和刚性或其它性能皆存在顾此失彼的缺陷，难以使聚合物的多项性能同时得到强化。随着纳米技术的发展，聚合物的改性彻底冲破了传统的方法，无机纳米粉体被认为工业化复合材料的最佳填料之一，和常规填充聚合物复合材料相比，在很低的填充量条件下，就可得到性能优异的材料，其多项性能可以得到显著改善。

但无机纳米粉体粒子巨大的表面能及表面效应易引起粒子的团聚，且粒子表面性质与有机聚合物的性质相差较远，粒子与有机聚合物的相容性较差，而在复合材料中，材料的复合是通过界面直接接触实现的，界面的微观结构和性质将直接影响结合力、黏合强度，这些因素都将会影响到复合材料综合性能的发挥。因此，采用适当的方法对粉体表面进行有机化修饰，降低其表面能，消除团聚，增加与聚合物基体的相亲相容性是提高纳米粉体的稳定性以及发挥复合材料优异综合性能的有效方法。

现有的技术是通过将改性剂直接喷涂至无机粉体上，该种技术达到的效果是仅仅在粉体粒子表面涂覆一层改性剂，使用中粉体粒子与聚合物相容性及界面粘接性不够理想，团聚现象仍然存在，因此提出一种新的纳米粉体表面有机化修饰装置。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的就是提供一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置，该装置可以使改性剂分子在溶剂中与无机纳米粉体粒子发生化学反应而键接在粉体粒子表面而达到较好的修饰效果，装置一体化设计，连续生产，溶剂回收循环使用。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置，包括有混合结构、分离结构、回收结构、多工位转台和机架，所述混合结构设置在所述机架的顶端，所述机架的底端设置有若干个分离结构，若干个所述分离结构安装在所述多工位转台上，所述混合机构设置有用于向分离结构输送物料的输料结构，所述回收结构包裹所述分离结构与机架形成空腔；

所述混合结构包括有筒体、搅拌电机、安装盘、搅拌棒、清洁杆和第一加热单元；所述筒体的顶端设置有若干个物料投入口，所述搅拌电机固接筒体的顶端，所述安装盘固接所述搅拌电机的输出端，所述安装盘位于所述筒体内，所述安装盘与所述筒体同轴，若干个所述搅拌棒的一端与所述安装盘铰接，所述搅拌棒上设置有若干个叶片，所述搅拌棒的另一端铰接有用于清洁筒体内壁的清洁杆，所述输料结构安装在所述筒体底端，所述输料结构与所述筒体连通，所述筒体的底端和侧面包裹有第一加热单元，所述第一加热单元固接所述机架顶端；

所述分离结构包括有分离盒、第二加热单元、推板和传动组件，所述分离盒的一端设置可开合的转动板，所述传动组件安装在所述分离盒的顶端，所述推板的两端安装在所述传动组件上，所述推板的底端与所述分离盒内部底端接触，所述多工位转台设置有用于收集物料的收集装置，所述收集装置位于所述转动板下方。

进一步，所述回收结构包括有用于密闭分离结构的壳体、风机、旋风分离器、冷凝器和储存箱，所述分离盒与所述机架通过壳体密封形成空腔，所述机架的顶端设置用于抽出空腔内气体的风机，所述风机出气口通过导管与所述旋风分离器进气口连通，所述旋风分离器的出气口通过导管与冷凝器连通，所述冷凝器与所述储存箱连通，所述机架顶端设置有支架，所述旋风分离器和冷凝器均通过支架与机架固接，所述储存箱设置有用于输料的软管。

进一步，所述多工位转台包括有转盘、转动电机、凸轮分割器、支撑杆和底架，所述转动电机固接在所述底架，若干个所述支撑杆固接在所述底架的顶端，所述转盘固接所述凸轮分割器的输出端，所述转动电机固接所述凸轮分割器的输入端，所述支撑杆的顶端设置为半球形，所述转盘与若干个所述支撑杆接触，所述收集装置安装在所述转盘底端。

进一步，所述收集装置为开口的环形盒体，所述转盘上开设有用于漏料的开口，所述环形盒体位于开口下方，若干个所述支撑杆上设置有可转动的挡杆，所述挡杆位于所述环形盒体的底端。

进一步，所述输料结构包括管体、控制阀和出液管，所述管体固接在所述筒体底端，所述管体上安装有用于控制液体流量的控制阀，管体的末端连接出液管，所述出液管的端口正对所述多工位转台。

进一步，所述转动板通过长轴与所述分离盒铰接，所述长轴两端铰接所述分离盒，所述长轴的一端设置第一电机，所述第一电机的底座固接所述分离盒。

进一步，所述传动组件包括有第二电机、丝杆、套筒和安装件，两个所述第二电机固接在所述分离盒的两侧顶端，所述丝杆固接所述第二电机的输出端，所述套筒内壁设置有丝杆配合的内螺纹，所述套筒与所述丝杆配合安装，所述安装件固接所述套筒，所述安装件上开设有孔，所述推板的两端通过短轴与所述孔配合安装。

进一步，所述分离盒的一端设置气缸，所述气缸的底座固接在所述多工位转台上，所述气缸的活动端固接所述分离盒，所述分离盒的另一端与所述多工位转台铰接。

进一步，所述风机底端设置有防尘过滤网。

进一步，所述筒体的底端还设置有超声波发生装置。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：通过将混合结构设置在所述机架的顶端，所述机架的底端设置有若干个分离结构，若干个所述分离结构安装在所述多工位转台上，所述混合机构设置有用于向分离结构输送物料的输料结构，所述回收结构包裹所述分离结构与机架形成空腔；所述筒体的顶端设置有若干个物料投入口，所述搅拌电机固接筒体的顶端，所述安装盘固接所述搅拌电机的输出端，所述安装盘位于所述筒体内，所述安装盘与所述筒体同轴，若干个所述搅拌棒的一端与所述安装盘铰接，所述搅拌棒上设置有若干个叶片，所述搅拌棒的另一端铰接有用于清洁筒体内壁的清洁杆，所述输料结构安装在所述筒体底端，所述输料结构与所述筒体连通，所述筒体的底端和侧面包裹有第一加热单元，所述第一加热单元固接所述机架顶端；再通过所述分离结构将混合液固液分离，回收溶剂。可提高对纳米粉体的表面有机化修饰的质量，还提高了生产效率，节约原料。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

本发明的附图说明如下。

图1为无机纳米粉体表面有机化修饰装置去除第一加热单元的结构示意图。

图2为图1的立体结构示意图。

图3为无机纳米粉体表面有机化修饰装置去除壳体的结构示意图。

图4为图3的第一立体结构示意图。

图5为图3的第二立体结构示意图。

图6为混合结构的结构示意图。

图7为输料结构和多工位转台的结构示意图。

图8为图7中A处的局部放大结构意图。

图9为图7中B处的局部放大结构意图。

图10为推板与传动组件的结构意图。

图11为多工位转台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图11所示，本发明公开了一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置，包括有混合结构、分离结构、回收结构、多工位转台和机架35，所述混合结构设置在所述机架35的顶端，所述机架35的底端设置有若干个分离结构，若干个所述分离结构安装在所述多工位转台上，所述混合机构设置有用于向分离结构输送物料的输料结构，所述回收结构包裹所述分离结构与机架35形成空腔；

所述混合结构包括有筒体1、搅拌电机2、安装盘3、搅拌棒4、清洁杆5和第一加热单元6；所述筒体1的顶端设置有若干个物料投入口7，所述搅拌电机2固接筒体1的顶端，所述安装盘3固接所述搅拌电机2的输出端，所述安装盘3位于所述筒体1内，所述安装盘3与所述筒体1同轴，若干个所述搅拌棒4的一端与所述安装盘3铰接，所述搅拌棒4上设置有若干个叶片8，所述搅拌棒4的另一端铰接有用于清洁筒体内壁的清洁杆5，所述输料结构安装在所述筒体1底端，所述输料结构与所述筒体1连通，所述筒体1的底端和侧面包裹有第一加热单元6，所述第一加热单元6固接所述机架35顶端；通过将纳米粉体、改性剂和溶剂从物料投入口7加入，控制搅拌电机2的转速和第一加热单元6的加热温度，使得纳米粉体粒子在液相环境中及适宜温度下与改性剂分子充分接触并发生化学反应，改性剂分子通过键接方式锚固在纳米粉体粒子表面，从而使无机纳米粒子表面呈亲油性，各组分在筒体1内形成悬浮液。通过超声波发生装置，消除纳米粉体团聚，本实施例中在筒体1上还设置球形冷凝管39，当筒体内混合体系受热，球形冷凝管39可冷凝挥发出的溶剂气体，使其回流至筒体1中。再通过输料结构将悬浮液导入分离结构中。本发明中的第一加热单元和第二加热单元均为现有的加热电阻丝。

所述分离结构包括有分离盒9、第二加热单元10、推板11和传动组件，所述分离盒9的一端设置可开合的转动板12，所述传动组件安装在所述分离盒9的顶端，所述推板11的两端安装在所述传动组件上，所述推板11的底端与所述分离盒9内部底端接触，所述多工位转台设置有用于收集物料的收集装置，所述收集装置位于所述转动板12下方。所述转动板12通过长轴与所述分离盒铰接，所述长轴两端铰接所述分离盒9，所述长轴的一端设置第一电机36，所述第一电机36的底座固接所述分离盒9。所述传动组件包括有第二电机30、丝杆31、套筒32和安装件33，两个所述第二电机30固接在所述分离盒9的两侧顶端，所述丝杆31固接所述第二电机30的输出端，所述套筒32内壁设置有与丝杆31配合的内螺纹，所述套筒32与所述丝杆31配合安装，两个相同的第二电机30控制丝杆31同时转动，使得套筒32沿丝杆31长度方向运动，从而控制推板11运动，所述安装件33固接所述套筒32，所述安装件33上开设有孔，所述推板11的两端通过短轴与所述孔配合安装。设置安装件33，便于对推板11的倾斜调节，便于推送纳米粉体。本发明通过第二加热单元10对悬浮液进行固液分离，溶剂被加热挥发，处理后的纳米粉体留在分离盒9中。通过可运动的推板11将纳米粉体从分离盒中推送至下方的收集装置中。其中转动板12可被第一电机36控制，进行开合，配合推板11将纳米粉体推出分离盒9。

所述分离盒的一端设置气缸34，所述气缸34的底座固接在所述多工位转台上，所述气缸34的活动端固接所述分离盒9，所述分离盒9的另一端与所述多工位转台铰接。可将分离盒一端升起，便于推板推送粉体。

所述回收结构包括有用于密闭分离结构的壳体13、风机14、旋风分离器15、冷凝器16和储存箱17，所述分离盒9与所述机架35通过壳体13密封形成空腔，所述机架35的顶端设置用于抽出空腔内气体的风机14，所述风机14底端设置有防尘过滤网，所述风机14出气口通过导管与所述旋风分离器15进气口连通，所述旋风分离器15的出气口通过导管与冷凝器16连通，所述冷凝器16与所述储存箱17连通，所述机架35顶端设置有支架18，所述旋风分离器15和冷凝器16均通过支架18与机架35固接，所述储存箱17设置有用于输料的软管19。通过设置风机14将空腔中混有溶剂的气体抽出，气体通过旋风分离器15后滤出气流中含有的固体粒子再进入冷凝器16，液化有机溶剂并保存在储存箱17中，本实施例中的储存箱设置有用于向储存箱7注入溶剂的补充口37，可通过补充口向储存箱中添加溶剂，以应对溶剂的损耗；储存箱上还设置有出气口38，用于废气排出，相应的可针对尾气组成成分安装尾气处理装置，使得尾气无害；本发明溶剂可循环使用，节约溶剂，保护环境。

所述多工位转台包括有转盘20、转动电机21、凸轮分割器22、支撑杆23和底架24，所述转动电机21固接在所述底架24，若干个所述支撑杆23固接在所述底架24的顶端，所述转盘20固接所述凸轮分割器22的输出端，所述转动电机21固接所述凸轮分割器22的输入端，所述支撑杆23的顶端设置为半球形，所述转盘20与若干个所述支撑杆23接触，所述收集装置安装在所述转盘20底端。本实施例中的分离和数量为三个，则匹配三工位凸轮分割器。支撑杆23设置为半球形，便于转盘20灵活转动。

所述收集装置为开口的环形盒体25，所述转盘20上开设有用于漏料的开口，所述环形盒体25位于开口下方，若干个所述支撑杆23上设置有可转动的挡杆26，所述挡杆26位于所述环形盒体25的底端。转动挡杆，使得环形盒体25放置在挡杆26上，若需取下环形盒体25，则转动挡杆26，取下环形盒体25。本实施例中，环形盒体25为两个半圆环形盒体组合而成，两个半圆环形盒体分别设置短杆和矩形孔，通过短杆与矩形孔配合，使得环形盒体25便捷拆卸或组装。

所述输料结构包括管体27、控制阀28和出液管29，所述管体27固接在所述筒体1底端，所述管体27上安装有用于控制液体流量的控制阀28，管体27的末端连接出液管29，所述出液管29的端口正对所述多工位转台。

工作原理：将纳米粉体、改性剂和溶剂从物料投入口7放入，控制搅拌电机2的转速和第一加热单元6的加热温度，使得粉体粒子在液相环境中及适宜温度下与改性剂分子充分接触并发生化学反应，改性剂分子通过键接方式锚固在纳米粉体粒子表面，从而使无机纳米粒子表面呈亲油性，各组分在筒体1内形成悬浮液。再通过输料结构将悬浮液导入分离结构中，再通过第二加热单元10对悬浮液进行固液分离，溶剂被加热挥发，处理后的纳米粉体留在分离盒9中。通过可运动的推板11将纳米粉体从分离盒9中推送至下方的收集装置中。其中转动板12可被第一电机36控制，进行开合，配合推板11将纳米粉体推出分离盒9至环形盒体，通过设置风机14将空腔中混有溶剂的气体抽出，气体通过旋风分离器15后滤去残余固体粒子再进入冷凝器16，液化有机溶剂并保存在储存箱17中。通过多工位转台，以此可连续性进行纳米粉体的处理，提高生产效率，且溶剂回收循环使用以节约成本。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：包括有混合结构、分离结构、回收结构、多工位转台和机架，所述混合结构设置在所述机架的顶端，所述机架的底端设置有若干个分离结构，若干个所述分离结构安装在所述多工位转台上，所述混合机构设置有用于向分离结构输送物料的输料结构，所述回收结构包裹所述分离结构与机架形成空腔；

所述混合结构包括有筒体、搅拌电机、安装盘、搅拌棒、清洁杆和第一加热单元；所述筒体的顶端设置有若干个物料投入口，所述搅拌电机固接筒体的顶端，所述安装盘固接所述搅拌电机的输出端，所述安装盘位于所述筒体内，所述安装盘与所述筒体同轴，若干个所述搅拌棒的一端与所述安装盘铰接，所述搅拌棒上设置有若干个叶片，所述搅拌棒的另一端铰接有用于清洁筒体内壁的清洁杆，所述输料结构安装在所述筒体底端，所述输料结构与所述筒体连通，所述筒体的底端和侧面包裹有第一加热单元，所述第一加热单元固接所述机架顶端；

所述分离结构包括有分离盒、第二加热单元、推板和传动组件，所述分离盒的一端设置可开合的转动板，所述传动组件安装在所述分离盒的顶端，所述推板的两端安装在所述传动组件上，所述推板的底端与所述分离盒内部底端接触，所述多工位转台设置有用于收集物料的收集装置，所述收集装置位于所述转动板下方；

所述转动板通过长轴与所述分离盒铰接，所述长轴两端铰接所述分离盒，所述长轴的一端设置第一电机，所述第一电机的底座固接所述分离盒；

所述传动组件包括有第二电机、丝杆、套筒和安装件，两个所述第二电机固接在所述分离盒的两侧顶端，所述丝杆固接所述第二电机的输出端，所述套筒内壁设置有丝杆配合的内螺纹，所述套筒与所述丝杆配合安装，所述安装件固接所述套筒，所述安装件上开设有孔，所述推板的两端通过短轴与所述孔配合安装；

所述分离盒的一端设置气缸，所述气缸的底座固接在所述多工位转台上，所述气缸的活动端固接所述分离盒，所述分离盒的另一端与所述多工位转台铰接。

2.根据权利要求1所述的无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：所述回收结构包括有用于密闭分离结构的壳体、风机、旋风分离器、冷凝器和储存箱，所述分离盒与所述机架通过壳体密封形成空腔，所述机架的顶端设置用于抽出空腔内气体的风机，所述风机出气口通过导管与所述旋风分离器进气口连通，所述旋风分离器的出气口通过导管与冷凝器连通，所述冷凝器与所述储存箱连通，所述机架顶端设置有支架，所述旋风分离器和冷凝器均通过支架与机架固接，所述储存箱设置有用于输料的软管。

3.根据权利要求1所述的无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：所述多工位转台包括有转盘、转动电机、凸轮分割器、支撑杆和底架，所述转动电机固接在所述底架，若干个所述支撑杆固接在所述底架的顶端，所述转盘固接所述凸轮分割器的输出端，所述转动电机固接所述凸轮分割器的输入端，所述支撑杆的顶端设置为半球形，所述转盘与若干个所述支撑杆接触，所述收集装置安装在所述转盘底端。

4.根据权利要求3所述的无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：所述收集装置为开口的环形盒体，所述转盘上开设有用于漏料的开口，所述环形盒体位于开口下方，若干个所述支撑杆上设置有可转动的挡杆，所述挡杆位于所述环形盒体的底端。

5.根据权利要求1所述的无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：所述输料结构包括管体、控制阀和出液管，所述管体固接在所述筒体底端，所述管体上安装有用于控制液体流量的控制阀，管体的末端连接出液管，所述出液管的端口正对所述多工位转台。

6.根据权利要求2所述的无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：所述风机底端设置有防尘过滤网。

7.根据权利要求1所述的无机纳米粉体表面有机化修饰装置，其特征在于：所述筒体的底端还设置有超声波发生装置。