CN114307791B - 一种碳纳米管的分散系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纳米管的分散系统，属于化工设备技术领域。所述碳纳米管的分散系统包括预氧化处理装置，所述预氧化处理装置连接有气流粉碎装置，所述气流粉碎装置连接有浸润乳化装置，所述浸润乳化装置连接有第一砂磨机，所述第一砂磨机连接有第一搅拌桶，所述第一搅拌桶连接有第二搅拌桶，所述第二搅拌桶连接有第二砂磨机，所述第二砂磨机连接有第三搅拌桶。本发明能够对碳纳米管进行多重砂磨，将碳纳米管均匀分散到碳纳米管浆料中，提高碳纳米管的有效利用率，并且分散彻底，分散效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管的分散系统，属于化工设备技术领域。
背景技术
碳纳米管具有高机械性能、高导电性能、高力学性能等，碳纳米管的抗拉强度达到50-500GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6；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。因而碳纳米管材料也越来越受到更多人的认可与接受。碳纳米管是除石墨、金刚石、无定形碳和富勒烯之外元素碳的又一变体。在此，碳原子呈六角形排列。该结构相当于卷起的单原子或多原子石墨层，以至于形成具有通常几纳米的直径和最多几毫米长度的空心圆柱体。原则上区分为多壁碳纳米管和单壁碳纳米管。
在碳纳米管材料的制备过程中，由于碳纳米管间的范德华力的作用，碳纳米管常常出现团聚的现象，不能很好的分散在碳纳米管分散液中，因而常常需要用一些物理或化学的方法来使其分散。常用物理方法有高能球磨或砂磨、机械搅拌、超声波震动等，常用化学方法有添加分散剂、强酸强碱活化等。通过这些方法分散的碳纳米管有着分散不彻底、分散时间长、对碳纳米管有一定破坏性和分散效率低下等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纳米管的分散系统，该系统能够对碳纳米管进行多重砂磨，将碳纳米管均匀分散到碳纳米管浆料中，提高碳纳米管的有效利用率，并且分散彻底，分散效率高。
本发明提供了一种碳纳米管的分散系统，包括预氧化处理装置，所述预氧化处理装置连接有气流粉碎装置，所述气流粉碎装置连接有浸润乳化装置，所述浸润乳化装置连接有第一砂磨机，所述第一砂磨机连接有第一搅拌桶，所述第一搅拌桶连接有第二搅拌桶，所述第二搅拌桶连接有第二砂磨机，所述第二砂磨机连接有第三搅拌桶。
本发明的一种实施方式中，所述预氧化处理装置与气流粉碎装置之间通过转子泵连接。
本发明的一种实施方式中，所述第一砂磨机与第一搅拌桶之间连接的管路上还设有一条支路，所述支路接入浸润乳化装置。
本发明的一种实施方式中，所述第一搅拌桶与第一砂磨机之间的管路上还设有过滤筛网。
本发明的一种实施方式中，所述预氧化处理装置还与浸润乳化装置通过管道连接，所述气流粉碎装置与浸润乳化装置之间设有过滤筛网。
本发明的一种实施方式中，所述第二搅拌桶还与浸润乳化装置通过管道连接，所述第一搅拌桶与第二搅拌桶之间设有过滤筛网。
本发明的一种实施方式中，所述第二搅拌桶还与第三搅拌桶通过管道连接，所述第二砂磨机与第三搅拌桶之间设有过滤筛网。
本发明的一种实施方式中，所述气流粉碎装置与浸润乳化装置之间过滤筛网的孔径大于第一搅拌桶与第一砂磨机之间过滤筛网的孔径，所述第一搅拌桶与第一砂磨机之间过滤筛网的孔径大于所述第一搅拌桶与第二搅拌桶之间过滤筛网的孔径，所述第一搅拌桶与第二搅拌桶之间过滤筛网的孔径大于所述第二砂磨机与第三搅拌桶之间过滤筛网的孔径。
本发明的一种实施方式中，所述气流粉碎装置为研磨机。
本发明的一种实施方式中，所述预氧化处理装置为预氧化炉，所述浸润乳化装置为乳化机。
有益效果
1、本发明通过在预氧化处理装置、气流粉碎装置、浸润乳化装置、第一砂磨机、第一搅拌桶、第二搅拌桶、第二砂磨机、第三搅拌桶设置多个过滤筛网，并且过滤筛网的孔径逐级减小，可以将不合格的碳纳米管浆料拦截并返回上一级循环处理，合格的碳纳米管浆料进入到下一级进行处理，通过多级筛选处理，本发明能够对碳纳米管进行多重砂磨，将碳纳米管均匀分散到碳纳米管浆料中，提高碳纳米管的有效利用率。
2、本发明的预氧化处理装置通过对砂磨碳纳米管预氧化处理，分解其中污染物的结构，破坏其内部结构，同时预氧化处理提高了催化剂在其表面的分散性，提高了分散效率，使碳纳米管分散地更均匀。
3、本发明设置两个砂磨机，通过两重砂磨进一步提高了砂磨碳纳米管在碳纳米管浆料中分散的均匀性。
附图说明
图1为本发明碳纳米管的分散系统的主视图。
图2为本发明碳纳米管的分散系统的俯视图。
其中：A、预氧化处理装置；B、转子泵；C、气流粉碎装置；D、浸润乳化装置；E、第一砂磨机；F、第一搅拌桶；G、第二搅拌桶；H、第二砂磨机；I、第三搅拌桶。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1
一种碳纳米管的分散系统，如图1或2所示，包括预氧化处理装置A，所述预氧化处理装置A连接有气流粉碎装置C，所述气流粉碎装置C连接有浸润乳化装置D，所述浸润乳化装置D连接有第一砂磨机E，所述第一砂磨机E连接有第一搅拌桶F，所述第一搅拌桶F连接有第二搅拌桶G，所述第二搅拌桶G连接有第二砂磨机H，所述第二砂磨机H连接有第三搅拌桶I。所述连接方式均通过管路连接。
进一步地，所述预氧化处理装置A与气流粉碎装置C之间通过转子泵B连接。
进一步地，所述第一砂磨机E与第一搅拌桶F之间连接的管路上还设有一条支路，所述支路接入浸润乳化装置D。
进一步地，所述第一搅拌桶F与第一砂磨机E之间的管路上还设有过滤筛网，所述过滤筛网还在支路上，即浸润乳化装置D与第一砂磨机E两者和第一搅拌桶F之间设有共同的过滤筛网。
进一步地，所述预氧化处理装置A还与浸润乳化装置D通过管道连接，所述气流粉碎装置C与浸润乳化装置D之间设有过滤筛网，即气流粉碎装置C与预氧化处理装置A两者和浸润乳化装置D之间设有共同的过滤筛网，经过气流粉碎装置C粉碎后含有大颗粒物料的碳纳米管浆料重新经过预氧化处理装置A进入气流粉碎装置C进行循环粉碎。
进一步地，所述第二搅拌桶G还与浸润乳化装置D通过管道连接，所述第一搅拌桶F与第二搅拌桶G之间设有过滤筛网，即第一搅拌桶F与浸润乳化装置D两者和第二搅拌桶G之间设有共同的过滤筛网，经过第一搅拌桶F搅拌后含有大颗粒物料不合格的碳纳米管浆料重新经过浸润乳化装置D进入第一砂磨机E继续砂磨，含有小颗粒物料合格的碳纳米管浆料经过第二搅拌桶G进入第二砂磨机H。
进一步地，所述第二搅拌桶G还与第三搅拌桶I通过管道连接，所述第二砂磨机H与第三搅拌桶I之间设有过滤筛网，即第二砂磨机H与第二搅拌桶G两者和第三搅拌桶I之间设有共同的过滤筛网，经过第二砂磨机H砂磨后含有大颗粒物料不合格的碳纳米管浆料重新经过第二搅拌桶G进入第二砂磨机H继续砂磨，含有小颗粒物料合格的碳纳米管浆料进入第三搅拌桶I中。
进一步地，所述气流粉碎装置C与浸润乳化装置D之间过滤筛网的孔径大于第一搅拌桶F与第一砂磨机E之间过滤筛网的孔径，所述第一搅拌桶F与第一砂磨机E之间过滤筛网的孔径大于所述第一搅拌桶F与第二搅拌桶G之间过滤筛网的孔径，所述第一搅拌桶F与第二搅拌桶G之间过滤筛网的孔径大于所述第二砂磨机H与第三搅拌桶I之间过滤筛网的孔径。
进一步地，所述气流粉碎装置C为研磨机。
进一步地，所述预氧化处理装置A为预氧化炉。
进一步地，所述浸润乳化装置D为乳化机。
本发明的工作原理：碳纳米管浆料进入预氧化处理装置A中，通过预氧化处理，分解其中污染物的结构，破坏其内部结构，同时预氧化处理提高了催化剂在其表面的分散性。经过预氧化处理装置A的预氧化处理，浆料通过转子泵B的作用进入气流粉碎装置C，气流粉碎装置C将碳纳米管浆料中的大颗粒物料粉碎成小颗粒物，粉碎完的碳纳米管浆料进入浸润乳化装置D，在经过浸润乳化作用后，碳纳米管浆料进入第一砂磨机E，经砂第一砂磨机E的砂磨使碳纳米管能够更好地分散在碳纳米管浆料中。在第一搅拌桶F与第一砂磨机E之间设置过滤筛网，经第一砂磨机E砂磨后的碳纳米管浆料经过过滤筛网，含有较大颗粒不合格的碳纳米管浆料经过浸润乳化装置D重新回到第一砂磨机E中，进行循环砂磨，含有细颗粒合格的碳纳米管浆料经过过滤筛网和第一搅拌桶F通入第二搅拌桶G，第二搅拌桶G为第二砂磨机H提供新一轮的砂磨物料，第三搅拌桶I接收第二砂磨机H的砂磨后的碳纳米管浆料，经过多重砂磨使碳纳米管能够均匀地分散到碳纳米管浆料中。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同更换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种碳纳米管的分散系统，其特征在于，包括预氧化处理装置，所述预氧化处理装置连接有气流粉碎装置，所述气流粉碎装置连接有浸润乳化装置，所述浸润乳化装置连接有第一砂磨机，所述第一砂磨机连接有第一搅拌桶，所述第一搅拌桶连接有第二搅拌桶，所述第二搅拌桶连接有第二砂磨机，所述第二砂磨机连接有第三搅拌桶；
所述第一砂磨机与第一搅拌桶之间连接的管路上还设有一条支路，所述支路接入浸润乳化装置；
所述第一搅拌桶与第一砂磨机之间的管路上还设有过滤筛网；
所述预氧化处理装置还与浸润乳化装置通过管道连接，所述气流粉碎装置与浸润乳化装置之间设有过滤筛网；
所述第二搅拌桶还与浸润乳化装置通过管道连接，所述第一搅拌桶与第二搅拌桶之间设有过滤筛网；
所述第二搅拌桶还与第三搅拌桶通过管道连接，所述第二砂磨机与第三搅拌桶之间设有过滤筛网；
所述气流粉碎装置与浸润乳化装置之间过滤筛网的孔径大于第一搅拌桶与第一砂磨机之间过滤筛网的孔径，所述第一搅拌桶与第一砂磨机之间过滤筛网的孔径大于所述第一搅拌桶与第二搅拌桶之间过滤筛网的孔径，所述第一搅拌桶与第二搅拌桶之间过滤筛网的孔径大于所述第二砂磨机与第三搅拌桶之间过滤筛网的孔径。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管的分散系统，其特征在于，所述预氧化处理装置与气流粉碎装置之间通过转子泵连接。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管的分散系统，其特征在于，所述气流粉碎装置为研磨机。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管的分散系统，其特征在于，所述预氧化处理装置为预氧化炉，所述浸润乳化装置为乳化机。
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