CN111686623A - 一种制备混凝土的碳纳米管分散设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及分散设备技术领域，具体公开了一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，包括机架，机架上固定有分散桶和收集桶，分散桶内设有搅拌机构和活动塞，活动塞上设有进料阀，活动塞上设有驱动其上下滑动的驱动件，所述分散桶与收集桶之间固定有隔断板，隔断板内设有间隔腔，隔断板上设有连通分散桶和收集桶的中间管，中间管内设有雾化喷头，所述隔断板上设有进气口和出气口，所述收集桶上设有进气孔，机架上还设有供气机构，所述供气机构同时向进气口供给冷气，向进气孔供给热气。采用本专利中的技术方案能够快速得到分散程度高的碳纳米管。

Description

一种制备混凝土的碳纳米管分散设备
技术领域
本发明涉及分散设备技术领域，特别涉及一种制备混凝土的碳纳米管分散设备。
背景技术
碳纳米管是一种新兴的纳米尺度纤维材料，其具有非常优秀的力学性能和长径比，碳纳米管的杨氏模量和抗拉强度最高分别达到1TPa和100GPa，另外由于碳纳米管的桥联作用和拔出效应，碳纳米管在混凝土中的掺入不仅能够有效地改善水泥基体的孔隙结构，而且还能够提高水泥基体的力学性能。
但由于碳纳米管间具有较强的范德华力，导致其在生产过程中极易发生团聚，而团聚有碳纳米管对混凝土的增强效果明显下降，因此就需要在掺入碳纳米管之前对其进行分散处理，目前常用的分散处理方式就是通过外加分散剂，再利用超声震荡或球磨的方式来进行分散，但这样的方式发现分散效果不佳，且花费的时间较长。
发明内容
本发明提供了一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，以解决现有技术中的分散设备分散效果不佳，花费的时间较长的问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，包括机架，机架上固定有分散桶和收集桶，分散桶内设有搅拌机构和活动塞，活动塞上设有进料阀，活动塞上设有驱动其上下滑动的驱动件，所述分散桶与收集桶之间固定有隔断板，隔断板内设有间隔腔，隔断板上设有连通分散桶和收集桶的中间管，中间管内设有雾化喷头，所述隔断板上设有进气口和出气口，所述收集桶上设有进气孔，机架上还设有供气机构，所述供气机构同时向进气口供给冷气，向进气孔供给热气。
本技术方案的技术原理和效果在于：
1、本方案中通过活动塞向下滑动，对碳纳米管溶液产生压力，使其经中间管从雾化喷头进入到收集桶内，由于收集桶内处于高温的环境，因此雾化后的碳纳米管溶液中的分散介质能够瞬间汽化，使得碳纳米管的分散效果进一步提高，且分散所需要的时间短，能够在较短时间内得到分散较为完全的碳纳米管。
2、由于碳纳米管在分散时需要加入分散介质和分散助剂，分散介质为水、醇类或酮类等，而碳纳米管液在高温环境下雾化后能够提高碳纳米管的分散程度，但其在雾化之前如果处于高温状态，分散介质会蒸发，对碳纳米管的分散有不良影响，本方案中通过引入隔断板和间隔腔，在分散过程中，不断流动的气流能够使得中间管周围与分散桶的底部保持低温状态，防止分散桶内的分散介质出现汽化的问题。
进一步，所述进气口与出气口相对于中间管对称设置。
有益效果：这样设置提高气流在间隔腔内的行程，保证中间管周围以及分散桶底部处于低温的状态。
进一步，所述驱动件为液压缸，所述液压缸设有两个，且两个液压缸相对于分散桶对称设置，液压缸的活塞杆与活动塞固定连接。
有益效果：两个液压缸的设置能够提高活动塞上下滑动的稳定性。
进一步，所述搅拌机构包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴同轴转动连接在分散桶内，搅拌桨固定在搅拌轴上，且靠近分散桶的底部。
有益效果：将搅拌桨设置为靠近分散桶的底部，这样在搅拌桨强力机械分散下，再快速的经中间管从雾化喷头喷出，这样防止沉底的碳纳米管出现分散效果不佳的问题。
进一步，所述搅拌轴上设有螺纹段，所述活动塞的中部固定有螺母，搅拌轴上的螺纹段与活动塞螺纹连接。
有益效果：这样当活动塞在向下滑动对碳纳米管溶液施加压力时，搅拌轴与搅拌桨会同步转动，这样无需另外设置驱动器。
进一步，所述收集桶上设有启闭阀门和减压阀。
有益效果：启闭阀门的设置为了方便取出完成分散的碳纳米管，而减压阀的设置是为了保证收集桶中的气压保持在一个安全的范围内。
进一步，所述供气机构包括送气泵、制热箱和制冷箱，送气泵与制热箱以及制冷箱连通，且制热箱与制冷箱并联，制热箱与进气孔连通，制冷箱与进气口连通。
有益效果：这样送气泵在工作时，同步完成冷气与热气的输送。
进一步，所述供气机构供给的冷气温度为20～35℃，热气的温度为95～105℃。
有益效果：该温度的设置一方面保证分散桶内的分散介质或分散剂不会蒸发或冷凝，另一方面保证收集桶内的温度适宜。
进一步，所述中间管转动密封连接在隔断板的中部，所述中间管上固定有多个扇叶，多个扇叶形成风扇结构。
有益效果：这样从进气口进入的气流会驱动扇叶带动中间管转动，从而提高从雾化喷头喷出的碳纳米管与热气流的接触面积，提高碳纳米管的分散效果。
进一步，隔断板上的进气口沿其轴向的投影位于扇叶的内表面上。
有益效果：这样从进气口进入的气流会直接冲击到扇叶的内表面上，从而提高中间管的转速。
附图说明
图1为本发明实施例1的正向剖视图；
图2为本发明实施例2中隔断板的横向剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：分散桶10、收集桶11、隔断板12、间隔腔13、中间管14、雾化喷头15、活动塞16、进料阀17、液压缸18、搅拌轴19、搅拌桨20、螺纹段21、螺母22、进气口23、出气口24、进气孔25、扇叶26。
实施例1基本如附图1所示：
一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，包括机架，机架上固定有分散桶10和收集桶11，分散桶10位于收集桶11的上方，其中分散桶10与收集桶11之间固定有隔断板12，隔断板12中部设有间隔腔13，在隔断板12的中部固定有连通分散桶10与收集桶11的中间管14，在中间管14的底部固定有雾化喷头15，雾化喷头15朝向收集桶11。
在分散桶10内竖向滑动连接有活动塞16，活动塞16上设有进料阀17，分散桶10顶部固定有驱动活动塞16上下滑动的驱动件，本实施例中驱动件为液压缸18，且液压缸18设有两个，两个液压缸18相对于分散桶10对称设置，液压缸18的活塞杆伸入分散桶10内并与活动塞16固定连接。
在分散桶10内设有搅拌机构，本实施例中搅拌机构包括搅拌轴19和搅拌桨20，其中搅拌轴19同轴转动连接在分散桶10顶部，搅拌桨20固定在搅拌轴19上，且靠近分散桶10的底部，在搅拌轴19的外壁上还设有螺纹段21，螺纹段21的长度大于活动塞16的单次向下或向上的运动行程，在活动塞16的中部固定有螺母22，其中搅拌轴19的螺纹段21与螺母22螺纹连接，即当活动塞16进行上下往复滑动时，搅拌轴19同步进行转动。
在隔断板12的侧壁上开设有进气口23和出气口24，且进气口23与出气口24相对于分散桶10对称设置，在收集桶11上还设有进气孔25和减压阀，在机架上还设有供气机构，其中供气机构同时向进气口23内供给冷气，向进气孔25供给热气，冷气的温度为20～35℃，热气的温度为95～105℃。
供气机构包括送气泵、制热箱和制冷箱，其中制热箱和制冷箱均与送气泵通过管道连通，且制热箱与制冷箱并联，制热箱通过管道与进气孔25连通，而制冷箱通过管道与进气口23连通，制热箱内设有制热元件，比如电热丝等，而制冷箱在室温不超过35℃时可关闭电源；在收集桶11侧壁上开设有启闭阀门，用于取出分散后的碳纳米管。
具体实施时，将加有分散介质和分散助剂的碳纳米管溶液从进料阀17送入分散桶10内，同时启动驱动件，使得活动塞16向下缓慢滑动，这个过程中由于活动塞16中部的螺母22与搅拌轴19上的螺纹段21是螺纹连接的，因此当活动塞16向下移动时，搅拌轴19与搅拌桨20发生同步转动，对分散桶10内的碳纳米管溶液进行搅拌，而当活动塞16继续向下移动时，碳纳米管溶液受压进入到中间管14内，并从中间管14中的雾化喷头15喷出，进入到收集桶11内。
在启动驱动件的同时，打开送气泵，送气泵将外界气体送入制热箱与制冷箱内，完成制热的气体进入到收集桶11内，而制冷的气体进入到间隔腔13内，并从出气口24排出，这样雾化后的碳纳米管进入到高温环境下被进一步分散，并落在收集箱内。
为了验证本方案得到的碳纳米管的分散程度，进行了对比实验，对比实验中将送气泵关闭，其他步骤与实施例1中相同，得到了对比样品，取少量实施例1制得的碳纳米管和对比样品分别加入到两杯清水中，观察发现，实施例1分散得到的碳纳米管在清水中快速的均匀扩散开来，而对比样品在清水中的扩散速度下降，且有黑色的颗粒物出现，证明对比样品中的碳纳米管的分散程度不佳。
实施例2基本如附图2所示：
与实施例1的区别在于：中间管14转动密封连接在隔断板12上，在中间管14上固定有多个扇叶26，多个扇叶26沿中间管14的周向均布，形成类似风扇结构，另外隔断板12上的进气口23倾斜设置，且进气口23沿其轴向的投影落在扇叶26的内表面上，这样从进气口23进入的气流冲击到扇叶26的内表面上，使得扇叶26带动中间管14旋转，这样能够提高从雾化喷头15喷出的碳纳米管与热气流的接触面积，提高碳纳米管的分散效果。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，包括机架，机架上固定有分散桶和收集桶，分散桶内设有搅拌机构和活动塞，活动塞上设有进料阀，活动塞上设有驱动其上下滑动的驱动件，其特征在于：所述分散桶与收集桶之间固定有隔断板，隔断板内设有间隔腔，隔断板上设有连通分散桶和收集桶的中间管，中间管内设有雾化喷头，所述隔断板上设有进气口和出气口，所述收集桶上设有进气孔，机架上还设有供气机构，所述供气机构同时向进气口供给冷气，向进气孔供给热气。
2.根据权利要求1所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述进气口与出气口相对于中间管对称设置。
3.根据权利要求1所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述驱动件为液压缸，所述液压缸设有两个，且两个液压缸相对于分散桶对称设置，液压缸的活塞杆与活动塞固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述搅拌机构包括搅拌轴和搅拌桨，所述搅拌轴同轴转动连接在分散桶内，搅拌桨固定在搅拌轴上，且靠近分散桶的底部。
5.根据权利要求4所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述搅拌轴上设有螺纹段，所述活动塞的中部固定有螺母，搅拌轴上的螺纹段与活动塞螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述收集桶上设有启闭阀门和减压阀。
7.根据权利要求1所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述供气机构包括送气泵、制热箱和制冷箱，送气泵与制热箱以及制冷箱连通，且制热箱与制冷箱并联，制热箱与进气孔连通，制冷箱与进气口连通。
8.根据权利要求1所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述供气机构供给的冷气温度为20～35℃，热气的温度为95～105℃。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：所述中间管转动密封连接在隔断板的中部，所述中间管上固定有多个扇叶，多个扇叶形成风扇结构。
10.根据权利要求9所述的一种制备混凝土的碳纳米管分散设备，其特征在于：隔断板上的进气口沿其轴向的投影位于扇叶的内表面上。
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