CN114523590A - 利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统及方法，包括箱体，所述箱体底部有向中心线收口的出料斗，所述箱体两侧分别设有抛料组件和喷粒组件；所述抛料组件向下倾斜地固定在箱体外壁，且其开口贯穿箱体到其内部；所述喷粒组件向下倾斜地固定在箱体外壁，且其通过支架支撑，所述喷粒组件通过喷嘴贯穿到箱体内部；且，所述喷嘴的延长线与抛料组件开口的延长线在箱体中部交错。与现有技术相比，本发明抛料组件抛出的高速且分散的基体颗粒在箱体内与喷粒组件喷出的雾化二氧化钛溶胶碰撞，二氧化钛粒子依附在基体颗粒表面，使其二者能够均匀地结合，获得当二氧化钛生物降解材料性能好。

Description

利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统及方法
技术领域
本发明涉及一种可降解材料制备技术领域，具体是利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统及方法。
背景技术
纳米二氧化钛是一种新型的高性能无机材料，具有独特的物理和化学特性。在制备纳米二氧化钛复合材料的过程中，一方面纳米TiO2粒径小、比表面大、表面能高，纳米粒子很容易团聚；另一方面纳米TiO2与表面能比较低的基体的亲和性差，二者在相互混合时不能相溶，导致界面出现空隙，存在相分离现象。现有技术中通过搅拌装置将二氧化钛与高分子聚合物混合以改善材料，使其获得光降解特性，而纳米级二氧化钛粒子团聚后难以通过物理搅拌的的放置分散，加工过程复杂且效率低，容易使得制备的二氧化钛复合材料不够均匀而降低其性能。
因此，有必要提供利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，包括箱体，所述箱体底部有向中心线收口的出料斗，所述箱体两侧分别设有抛料组件和喷粒组件；
所述抛料组件向下倾斜地固定在箱体外壁，且其开口贯穿箱体到其内部；
所述喷粒组件向下倾斜地固定在箱体外壁，且其通过支架支撑，所述喷粒组件通过喷嘴贯穿到箱体内部；
且，所述喷嘴的延长线与抛料组件开口的延长线在箱体中部交错。
进一步地，所述出料斗中设有能够由电机驱动的出料螺杆，所述出料螺杆连通到外部的挤出装置中。
进一步地，所述喷粒组件包括流体泵，所述流体泵固定在箱体外壁，所述流体泵由转轴驱动，所述转轴能够由固定在支架中的电机驱动旋转，所述流体泵通过侧面的进液口连接到供液瓶中，所述流体泵的输出端连接喷嘴的输入端。
进一步地，所述喷嘴中设有开闭阀，且其处于常闭状态，将其下压时开闭阀导通；
所述喷嘴中的开闭阀通过导向轴贯穿流体泵到其上方，所述导向轴共同固定到连接板中，所述连接板可滑动且可相互转动地套设在转轴上。
进一步地，所述导向轴中套设有弹簧，所述弹簧提供使连接板向上滑动的力。
进一步地，所述流体泵上方的转轴中设有转筒，所述转筒中圆周分布地地设有多个能够以其径向为轴心旋转的滚轮，所述转筒与连接板间的转轴中可滑动且可相互转动地套设有压盘，所述压盘与滚轮贴合，且所述压盘的上表面中圆周分布有与滚轮数量相同的弧形凸块。
进一步地，所述转筒上端转轴中可相互转动地套设有固定盘，所述固定盘固定到支架中，且所述固定盘与转筒内壁间设有行星减速齿轮组。
进一步地，所述抛料组件包括壳体，输送壳体固定到箱体的外壁中，且所述壳体的开口贯通到箱体内部，壳体内固定有与箱体侧面平行的中心管，所述中心管与进料口导通，且所述中心管上方朝箱体方向倾斜的位置开设有给料孔；
所述中心管的两端可转动地设有转盘，所述转盘间固定有多片与中心管贴合的叶片；
远离进料口一侧的所述转盘能够由固定在壳体外地电机驱动旋转。
进一步地，所述叶片的数量与滚轮的数量相同，且转盘的转速与转筒的转速相同；
且，当相邻的两片叶片间的物料抛出到箱体内时，喷嘴同步导通向箱体内喷射。
利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统的制备方法，
S1、二氧化钛溶胶制备，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量百分比：
2％～5％的纳米级二氧化钛、60％～80％的分散剂、20％～40％的改性剂；
所述分散剂包括苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯和乙烯乙二醇醚中的一种或多种；
所述改性剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯；
混合后在强力搅拌下配置成二氧化钛溶胶；
S2、基体颗粒制备，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量百分比：
30％～70％的高分子聚合材料、30％～70％的植物纤维；
所述高分子聚合材料包括聚乙二醇；
所述植物纤维包括木屑、竹屑、甘蔗渣、水稻秸秆、麦草、高粱杆、棉杆、麻秆、玉米秸秆中的一种或多种；
通过塑炼装置在高温高碱作用下将材料混合并经过挤压和剪切形成颗粒，形成生物可降解性的植物纤维塑料；
S3、合成光生物降解材料，将二氧化钛溶胶通入流体泵中，将基体颗粒通入进料口中，启动抛料组件和喷粒组件，抛料组件抛出的高速且分散的基体颗粒在箱体内与喷粒组件喷出的雾化二氧化钛溶胶碰撞，二氧化钛粒子依附在基体颗粒表面，使其二者能够均匀地结合；
S4、混合均匀的混合料通过出料螺杆加入到挤出机中，在预设的挤出温度下将所述混合料挤出，即获得二氧化钛生物降解材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：表面改性剂改性后的纳米二氧化钛溶胶颗粒，产生斥力势能，阻止微粒相互接触，润湿性和分散性提高，抛料组件抛出的高速且分散的基体颗粒在箱体内与喷粒组件喷出的雾化二氧化钛溶胶碰撞，二氧化钛粒子依附在基体颗粒表面，使其二者能够均匀地结合，获得当二氧化钛生物降解材料性能好。
附图说明
图1为利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统的结构示意图；
图2为喷粒组件的结构示意图；
图3为抛料组件的结构示意图；
图中：1、箱体；2、出料斗；3、抛料组件；4、喷粒组件；5、喷嘴；6、进料口；7、出料螺杆；8、支架；31、壳体；32、叶片；33、转盘；34、中心管；35、给料孔；41、流体泵；42、转轴；43、进液口；44、固定盘；45、转筒；46、滚轮；47、压盘；48、凸块；49、连接板；410、导向轴；411、弹簧。
具体实施方式
请参阅图1，本发明实施例中，利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，包括箱体1，所述箱体1底部有向中心线收口的出料斗2，所述箱体1两侧分别设有抛料组件3和喷粒组件4；
所述抛料组件3向下倾斜地固定在箱体1外壁，且其开口贯穿箱体1到其内部；
所述喷粒组件4向下倾斜地固定在箱体1外壁，且其通过支架8支撑，所述喷粒组件4通过喷嘴5贯穿到箱体1内部；
且，所述喷嘴5的延长线与抛料组件3开口的延长线在箱体1中部交错。
本实施例中，所述出料斗2中设有能够由电机驱动的出料螺杆7，所述出料螺杆7连通到外部的挤出装置中。
请参阅图2，本实施例中，所述喷粒组件4包括流体泵41，所述流体泵41固定在箱体1外壁，所述流体泵41由转轴42驱动，所述转轴42能够由固定在支架8中的电机驱动旋转，所述流体泵41通过侧面的进液口43连接到供液瓶中，所述流体泵41的输出端连接喷嘴5的输入端。
本实施例中，所述喷嘴5中设有开闭阀，且其处于常闭状态，将其下压时开闭阀导通；
所述喷嘴5中的开闭阀通过导向轴410贯穿流体泵41到其上方，所述导向轴410共同固定到连接板49中，所述连接板49可滑动且可相互转动地套设在转轴42上。
本实施例中，所述导向轴410中套设有弹簧411，所述弹簧411提供使连接板49向上滑动的力。
本实施例中，所述流体泵41上方的转轴42中设有转筒45，所述转筒45中圆周分布地地设有多个能够以其径向为轴心旋转的滚轮46，所述转筒45与连接板49间的转轴42中可滑动且可相互转动地套设有压盘47，所述压盘47与滚轮46贴合，且所述压盘47的上表面中圆周分布有与滚轮46数量相同的弧形凸块48；
当转轴42转动时，带动转筒45旋转，使滚轮46在压盘47上定轴滚动，且当滚轮46滚动到凸块48上时，使压盘47和连接板49向下滑动，从而通过导向轴410使喷嘴5中的开闭阀导通，也就是说，随着转轴42驱动流体泵41给喷嘴5供液，喷嘴5中的开闭阀间歇性地进行喷射。
本实施例中，所述转筒45上端转轴42中可相互转动地套设有固定盘44，所述固定盘44固定到支架8中，且所述固定盘44与转筒45内壁间设有行星减速齿轮组，也就是说，转轴42的转速传递到转筒45中时进行减速，使转轴42能够以较高的转速转动，确保流体泵41的压力足够。
本实施例中，所述抛料组件3包括壳体31，输送壳体31固定到箱体1的外壁中，且所述壳体31的开口贯通到箱体1内部，壳体31内固定有与箱体1侧面平行的中心管34，所述中心管34与进料口6导通，且所述中心管34上方朝箱体1方向倾斜的位置开设有给料孔35；
所述中心管34的两端可转动地设有转盘33，所述转盘33间固定有多片与中心管34贴合的叶片32；
远离进料口6一侧的所述转盘33能够由固定在壳体31外地电机驱动旋转；
也就是说，当进料口6中持续3供给固体颗粒物料时，物料从给料孔35溢出到叶片32间，而当电机驱动转盘33和叶片32旋转使，物料经过叶片32的加速从壳体31的开口处甩出到箱体1内，使物料能够分散均匀且获得抛出的能量。
本实施例中，所述叶片32的数量与滚轮46的数量相同，且转盘33的转速与转筒45的转速相同；
且，当相邻的两片叶片32间的物料抛出到箱体1内时，喷嘴5同步导通向箱体1内喷射；
也就是说，喷粒组件4间歇喷粒的的频率与抛料组件3抛料的频率同步，使得抛料组件3抛出的高速且分散的物料能够在箱体1内与喷粒组件4喷出的雾化颗粒碰撞，从而使其二者能够均匀地结合。
利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统的制备方法，
S1、二氧化钛溶胶制备，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量百分比：
2％～5％的纳米级二氧化钛、60％～80％的分散剂、20％～40％的改性剂；
所述分散剂包括苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯和乙烯乙二醇醚中的一种或多种；
所述改性剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯；
混合后在强力搅拌下配置成二氧化钛溶胶，由于纳米粉体的比表面积大、表面能高，改性前很难将其分散成单个颗粒，而改性剂分子通过与纳米二氧化钛表面的羟基反应，接在纳米二氧化钛微粒表面，并将其包围，当微粒相互靠近时，产生斥力势能，阻止微粒相互接触，用表面改性剂改性后的纳米二氧化钛溶胶颗粒表面的润湿性和分散性提高。
S2、基体颗粒制备，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量百分比：
30％～70％的高分子聚合材料、30％～70％的植物纤维；
所述高分子聚合材料包括聚乙二醇；
所述植物纤维包括木屑、竹屑、甘蔗渣、水稻秸秆、麦草、高粱杆、棉杆、麻秆、玉米秸秆中的一种或多种；
通过塑炼装置在高温高碱作用下将材料混合并经过挤压和剪切形成颗粒，形成生物可降解性的植物纤维塑料。
S3、合成光生物降解材料，将二氧化钛溶胶通入流体泵41中，将基体颗粒通入进料口6中，启动抛料组件3和喷粒组件4，抛料组件3抛出的高速且分散的基体颗粒在箱体1内与喷粒组件4喷出的雾化二氧化钛溶胶碰撞，二氧化钛粒子依附在基体颗粒表面，使其二者能够均匀地结合。
S4、混合均匀的混合料通过出料螺杆7加入到挤出机中，在预设的挤出温度下将所述混合料挤出，即获得二氧化钛生物降解材料。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)底部有向中心线收口的出料斗(2)，所述箱体(1)两侧分别设有抛料组件(3)和喷粒组件(4)；
所述抛料组件(3)向下倾斜地固定在箱体(1)外壁，且其开口贯穿箱体(1)到其内部；
所述喷粒组件(4)向下倾斜地固定在箱体(1)外壁，且其通过支架(8)支撑，所述喷粒组件(4)通过喷嘴(5)贯穿到箱体(1)内部；
且，所述喷嘴(5)的延长线与抛料组件(3)开口的延长线在箱体(1)中部交错。
2.根据权利要求1所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述出料斗(2)中设有能够由电机驱动的出料螺杆(7)，所述出料螺杆(7)连通到外部的挤出装置中。
3.根据权利要求1所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述喷粒组件(4)包括流体泵(41)，所述流体泵(41)固定在箱体(1)外壁，所述流体泵(41)由转轴(42)驱动，所述转轴(42)能够由固定在支架(8)中的电机驱动旋转，所述流体泵(41)通过侧面的进液口(43)连接到供液瓶中，所述流体泵(41)的输出端连接喷嘴(5)的输入端。
4.根据权利要求3所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述喷嘴(5)中设有开闭阀，且其处于常闭状态，将其下压时开闭阀导通；
所述喷嘴(5)中的开闭阀通过导向轴(410)贯穿流体泵(41)到其上方，所述导向轴(410)共同固定到连接板(49)中，所述连接板(49)可滑动且可相互转动地套设在转轴(42)上。
5.根据权利要求4所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述导向轴(410)中套设有弹簧(411)，所述弹簧(411)提供使连接板(49)向上滑动的力。
6.根据权利要求3所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述流体泵(41)上方的转轴(42)中设有转筒(45)，所述转筒(45)中圆周分布地地设有多个能够以其径向为轴心旋转的滚轮(46)，所述转筒(45)与连接板(49)间的转轴(42)中可滑动且可相互转动地套设有压盘(47)，所述压盘(47)与滚轮(46)贴合，且所述压盘(47)的上表面中圆周分布有与滚轮(46)数量相同的弧形凸块(48)。
7.根据权利要求6所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述转筒(45)上端转轴(42)中可相互转动地套设有固定盘(44)，所述固定盘(44)固定到支架(8)中，且所述固定盘(44)与转筒(45)内壁间设有行星减速齿轮组。
8.根据权利要求1所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述抛料组件(3)包括壳体(31)，输送壳体(31)固定到箱体(1)的外壁中，且所述壳体(31)的开口贯通到箱体(1)内部，壳体(31)内固定有与箱体(1)侧面平行的中心管(34)，所述中心管(34)与进料口(6)导通，且所述中心管(34)上方朝箱体(1)方向倾斜的位置开设有给料孔(35)；
所述中心管(34)的两端可转动地设有转盘(33)，所述转盘(33)间固定有多片与中心管(34)贴合的叶片(32)；
远离进料口(6)一侧的所述转盘(33)能够由固定在壳体(31)外地电机驱动旋转。
9.根据权利要求8所述的利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统，其特征在于，所述叶片(32)的数量与滚轮(46)的数量相同，且转盘(33)的转速与转筒(45)的转速相同；
且，当相邻的两片叶片(32)间的物料抛出到箱体(1)内时，喷嘴(5)同步导通向箱体(1)内喷射。
10.根据权利要求1-9任意一项，利用纳米二氧化钛合成光生物降解材料的制备系统的制备方法，其特征在于，
S1、二氧化钛溶胶制备，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量百分比：
2％～5％的纳米级二氧化钛、60％～80％的分散剂、20％～40％的改性剂；
所述分散剂包括苯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烯和乙烯乙二醇醚中的一种或多种；
所述改性剂包括甲基丙烯酸缩水甘油酯；
混合后在强力搅拌下配置成二氧化钛溶胶；
S2、基体颗粒制备，由下列原材料按比例混合而成，所述比例为重量百分比：
30％～70％的高分子聚合材料、30％～70％的植物纤维；
所述高分子聚合材料包括聚乙二醇；
所述植物纤维包括木屑、竹屑、甘蔗渣、水稻秸秆、麦草、高粱杆、棉杆、麻秆、玉米秸秆中的一种或多种；
通过塑炼装置在高温高碱作用下将材料混合并经过挤压和剪切形成颗粒，形成生物可降解性的植物纤维塑料；
S3、合成光生物降解材料，将二氧化钛溶胶通入流体泵(41)中，将基体颗粒通入进料口(6)中，启动抛料组件(3)和喷粒组件(4)，抛料组件(3)抛出的高速且分散的基体颗粒在箱体(1)内与喷粒组件(4)喷出的雾化二氧化钛溶胶碰撞，二氧化钛粒子依附在基体颗粒表面，使其二者能够均匀地结合；
S4、混合均匀的混合料通过出料螺杆(7)加入到挤出机中，在预设的挤出温度下将所述混合料挤出，即获得二氧化钛生物降解材料。
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