CN114653279A - 一种水性石墨烯浆料混合系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种水性石墨烯浆料混合系统，它属于混合设备领域，它包括粉末混合罐和主混合罐，所述粉末混合罐内设置有气管，所述气管下端设置有喷头；粉末混合罐上的粉末出料口通过连接管与主混合罐连通，所述主混合罐内通过隔板分为分散区和混合区，所述隔板上设置有连通分散区和混合区的连通孔，所述连通孔内径与分散驱动部外径相适配，所述分散驱动部上端设置有喷气头，所述分散驱动部沿连通孔轴向移动，所述混合区内于分散驱动部下方设置有收集部，所述收集部下端与混合区内的混合装置连通。本发明的目的是提供一种水性石墨烯浆料混合系统，能够提高混合效率。

Description

一种水性石墨烯浆料混合系统

技术领域

本发明涉及混合设备领域，具体为一种水性石墨烯浆料混合系统。

背景技术

导电油墨等浆料是伴随现代科学技术而迅速发展起来的特种功能涂料，现有具有导电等功能的特种功能浆料多由导电填料、树脂、稀释剂和其它助剂组成，其中导电填料一般采用银、铜、镍等金属粉末或导电炭黑、石墨等非金属粉末。但要么受限于材料成本昂贵、导电性能不佳或生产过程中存在有机污染物排放等问题，造成浆料的使用或生产受限。

为此现有技术中，利用石墨烯对现有的导电浆料组分进行改进，对环境友好的前提下能提升浆料的导电性能以及稳定性等性能。但在实际研发、生产中，发现利用石墨烯制备水性石墨烯浆料的过程中，由于石墨烯本身为纳米材料，具有非常高的比表面积和完整的二维薄片结构，因此在非常少量添加的情况下会就具有相当高的粘度。一般情况下在5％的添加量时会基本失去流动性。从而导致现有的石墨烯导电油墨存在固体含量过低，电阻值过高等缺陷。

为了改善现有的水性石墨烯浆料的性能，通过研发对水性石墨烯浆料的组分进行了优化，比如将石墨烯、导电浆料、丙烯酸树脂等与防沉剂、润湿分散剂、消泡剂和流平剂等助剂混合，其中导电浆料是由氧化导电炭黑和多巴胺改性碳纳米管等混合而成的导电剂与石墨粉以及分散剂等构成。利用氧化导电炭黑表面的清水性官能团，以改善石墨烯的分散性能，提高浆料的导电性等参数。

但在制备过程中，需要进行多次物料的添加，为了确保混合均匀，每次物料的添加都要搅拌较长的时间，导致生产效率有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种水性石墨烯浆料混合系统，能够提高混合效率。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是一种水性石墨烯浆料混合系统，它包括粉末混合罐和主混合罐，通过分段混合的方式，提高搅拌效率，所述粉末混合罐上部设置有粉末加料管，所述主混合罐上部设置有混合加料管，所述粉末混合罐下部设置有粉末出料口，所述主混合罐下部设置有浆料出料口，所述粉末混合罐内设置有气管，所述气管下端设置有喷头；所述粉末出料口通过连接管与主混合罐连通，所述主混合罐内通过隔板分为分散区和混合区，所述隔板上设置有连通分散区和混合区的连通孔，所述连通孔内径与分散驱动部外径相适配，所述分散驱动部上端设置有喷气头，所述分散驱动部沿连通孔轴向移动，所述混合区内于分散驱动部下方设置有收集部，所述收集部下端与混合区内的混合装置连通。

进一步的，由于石墨烯、氧化导电炭黑等粉末因重力会下沉，同时为了避免喷头产生的气流过于集中，而无法充分使石墨烯和氧化导电炭黑等粉末充分混合在一起，所述气管上端伸出粉末混合罐与粉末混合电机传动连接，所述气管下端向粉末混合罐底部延伸，且气管下部侧壁设置有延伸部，所述延伸部上设置有喷嘴，所述喷嘴与气管内的支管连通，随着气管的旋转，实使得延伸部绕粉末混合罐轴线旋转，从而充分搅动粉末混合罐内的粉末。

进一步的，所述粉末混合罐侧壁上设置有朝上产生气流的气嘴，以使得粉末混合罐内的物料循环流动。

进一步的，所述粉末混合罐侧壁上设置有一圈与其同心的喷气环，所述喷气环内侧设置有喷气口，以使得粉末混合罐内的物料循环流动，所述喷气环设置于粉末混合罐进料管的出口下方，同时喷气口产生的气流能减少粉末向气管与粉末混合罐连接处的移动量。

进一步的，为了提升水性石墨烯浆料的品质，所述粉末混合罐上部设置有吸尘管，所述吸尘管的出气端与粉末混合罐外侧的吸尘机连通，所述吸尘管的进气端设置有挡风板，所述挡风板移动设置，当混合完成后，挡风板移开，以使得吸尘管的进气端打开，漂浮于粉末混合罐内细小的颗粒可被吸走，确保石墨烯和氧化导电炭黑等粉末的粒径保持一致。

进一步的，为了使得石墨烯和氧化导电炭黑等粉末充分的分散到导电浆料中，所述分散驱动部下部设置于升降座上端的安装孔内，且升降座内设置有用于驱动分散驱动部旋转的分散电机，所述升降座上端面与隔板下端面相适配。

进一步的，为了使得分散驱动部的移动，使得连通孔打开或关闭，所述混合区设置有用于驱动升降座沿连通孔轴向移动的直线驱动机构。

进一步的，为了完成物料的混合，同时避免在混合过程中，产生粒径过小的粉末颗粒，所述混合装置包括旋转轴横向设置的搅拌罐，所述搅拌罐内壁上沿其轴向设置有翻搅板，所述搅拌罐设置于支架上，所述支架上设置有驱动搅拌罐旋转的翻搅电机，所述搅拌罐端面上与支座转动配合，所述支座上设置有进料口。

进一步的，为了均匀的分配物料，所述收集部包括同轴设置的内环和外环，所述内环和外环之间倾斜设置有导向边，所述导向边的低端设置有下料管，所述下料管通过连通管和进料口连接。

进一步的，为了提升混合效率，所述支架下方设置有套管，所述套管内设置有弹簧，所述弹簧上端与支架连接，所述支架与偏心轮配合，所述偏心轮设置于振幅电机的输出轴上。

本发明的有益效果：通过分段混合，从而提高混合效率；同时在混合过程中，不会对石墨烯等粉末颗粒产生过大的剪切力，确保混合后制得的水性石墨烯浆料内的粒径保持一致，提升产品的品质。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为粉末混合罐的结构示意图。

图3为主混合罐的结构示意图。

图4为分散区结构示意图。

图5为混合区结构示意图。

图6为吸尘管和挡风板配合示意图。

图7为搅拌罐径向截面下的翻搅板安装结构示意图。

图中所述文字标注表示为：1、粉末混合罐；2、主混合罐；301、粉末加料管；302、混合加料管；401、粉末出料口；402、浆料出料口；5、连接管；6、泄压管；101、气管；102、喷头；103、粉末混合电机；104、延伸部；105、喷嘴；106、气嘴；107、喷气环；108、吸尘管；109、吸尘机；110、挡风板；201、隔板；202、分散区；203、混合区；204、连通孔；205、分散驱动部；206、升降座；207、分散电机；208、直线驱动机构；209、搅拌罐；210、翻搅板；211、支架；212、翻搅电机；213、支座；214、内环；215、外环；216、导向边；217、下料管；218、连通管；219、套管；220、弹簧；221、偏心轮；222、振幅电机；223、进气管；501、密封门；502、捅料杆。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

实施例1：如图1-5所示，本实施例公开一种水性石墨烯浆料混合系统，它包括粉末混合罐1和主混合罐2，所述粉末混合罐1上部设置有粉末加料管301，所述主混合罐2上部设置有混合加料管302，粉末加料管301和混合加料管302的数量与所添加的物料种类保持一致，所述粉末混合罐1下部设置有粉末出料口401，所述主混合罐2下部设置有浆料出料口402，粉末混合罐1和主混合罐2上设置有与其内部连通的泄压管6，泄压管6的进气端上设置有滤网，所述粉末混合罐1内设置有气管101，气管101为空心结构，气管101上端与气泵连接，本实施例中气管101沿粉末混合罐1高度方向设置，粉末加料管301上端与粉末存放处连接，粉末加料管301下端穿过密封板伸入粉末混合罐1内，粉末加料管301下端设置有阀门，所述气管101下端设置有喷头102；粉末出料口401通过连接管5与主混合罐2连通，所述主混合罐2内通过隔板201分为分散区202和混合区203，所述连接管5的出口处位于分散区202，且连接管5的出口处设置有密封门501，密封门501可通过气动或电动的方式实现自动开合，密封门501于连接管5内侧一端铰接有捅料杆502，捅料杆502末端设置有配重块。

所述隔板201上设置有连通分散区202和混合区203的连通孔204，所述连通孔204内径与分散驱动部205外径相适配，所述分散驱动部205上端设置有喷气头，喷气头与分散驱动部205内部的流道连通，分散驱动部205内部的流道通过接头与进气管223连接，进气管223伸出主混合罐2与气源连接。

所述分散驱动部205沿连通孔204轴向移动，所述混合区203内于分散驱动部205下方设置有收集部，所述收集部下端与混合区203内的混合装置连通。

具体工作方式：完成筛选的石墨烯、氧化导电炭黑等粉末由粉末加料管301进入到粉末混合罐1内，粉末在下落过程中，气泵产生的气流进入到气管101内，并从喷头102处喷出，气流搅动粉末，使其混合在一起，混合过程中，粉末受到的剪切力较小，不会产生较小的颗粒，当粉末混合罐1内压力过大时，其内部的气体从泄压管6排出。

完成混合的粉末随着粉末混合罐1下端的粉末出料口401打开，而进入连接管5内，再随着密封门501的打开，使得粉末进入到分散区202，为了防止连接管5堵塞，密封门501上铰接有捅料杆502，下料过程中，密封门501不停开合，捅料杆502将连接管5内的粉末捅散。

此时分散剂、水等浆料通过混合加料管302进入到分散区202，随着喷气头将气体喷出，以充分搅动分散区202内物料，整个过程中，不会对分散区202内粉末产生剪切力，确保粒径保持一致。

分散完成的物料，沿收集部进入到混合区203，同时丙烯酸树脂、防尘剂等通过另外的管道进入到混合区203，随着混合区内的混合装置工作，以完成混合，混合装置可采用搅拌机等。

实施例2：如图1-2所示，本实施例的其它结构可参考实施例1，但本实施例中，为了提升混合效率，所述气管101上端伸出粉末混合罐1通过齿轮、链条等与粉末混合电机103传动连接，粉末混合电机103可采用减速电机，气管101与粉末混合罐1顶壁连接处设置有轴承和轴封，所述气管101下端向粉末混合罐1底部延伸，且气管101下部侧壁设置有延伸部104，延伸部104的末端向粉末混合罐1外侧延伸，所述延伸部104上设置有喷嘴105，所述喷嘴105与气管101内的支管连通，支管沿气管101伸出粉末混合罐1与气源连接。

所述粉末混合罐1侧壁上设置有气嘴106，气嘴106绕粉末混合罐1轴向环形阵列设置的同时也可沿粉末混合罐1高度方向设置多列，气嘴106与气源连接；所述粉末混合罐1侧壁上部设置有一圈与其同心的喷气环107，所述喷气环107内侧设置有喷气口，所述喷气环107设置于粉末混合罐1进料管的出口下方，且喷气口倾斜向下，喷气环107与气源连接。

具体工作时：完成筛选的石墨烯、氧化导电炭黑等粉末由粉末加料管301进入到粉末混合罐1，物料添加完成后，粉末加料管301关闭，空气分别从喷头102、喷嘴105、延伸部104和喷气环107喷出，空气在粉末混合罐1内形成紊流，以充分搅动粉末混合罐1内的物料，从而使得各种物料均匀的混在一起。

实施例3：如图2、图6所示，本实施例的其它结构可参考实施例2，但本实施例中，为了将粉末中较小的颗粒与其它粉料分开，所述粉末混合罐1上部设置有吸尘管108，本实施例中，吸尘管108的进气端位于喷气环107上方以及密封板的下方，所述吸尘管108的出气端与粉末混合罐1外侧的吸尘机109连通，所述吸尘管108的进气端设置有挡风板110，所述挡风板110移动设置，挡风板110可采用液压缸、电动推杆、电机等驱动，或人工推动。

具体工作时：喷头102等工作时，挡风板110将吸尘管108关闭；粉末混合罐1内的物料混合完成后，喷头102、喷嘴105、延伸部104和喷气环107关闭，符合要求的粉料（如粒径为3.5～6.5μm）沉于粉末混合罐1下端，而粒径过小颗粒的由于漂浮时间较长，所以当静置一段时间后，仍然会有部分小颗粒的粉料会漂浮在粉末混合罐1内的上部。

此时，挡风板110移动，使得吸尘管108的进气端打开，吸尘机109工作，以将漂浮在粉末吸除。

挡风板110优选三角形，其顶点朝上，吸尘管108的进气端外形与挡风板110适配，这样能避免物料堆积在挡风板110上。

实施例4：如图3-4所示，本实施例的其它结构可参考实施例1，但本实施例中，分散驱动部205侧壁为圆环结构，分散驱动部205的顶壁为圆心朝下的弧形，所述分散驱动部205下部设置于升降座206上端的安装孔内，分散驱动部205侧壁与安装孔内壁通过密封轴承连接；升降座206内设置有分散电机207，分散驱动部205的顶壁下端设置有转动轴，转动轴下端开放，进气管223设置于转动轴内，进气管223上端通过旋转接头与分散驱动部205内部的流道连接，转动轴通过齿轮、链条等与分散电机207传动连接，升降座206为密封壳体结构，所述升降座206上端面与隔板201下端面相适配，隔板201上端面设置为朝连通孔204倾斜下降的斜面。

所述混合区203设置有用于驱动升降座206沿连通孔204轴向移动的直线驱动机构208。

具体工作时：物料在分散区202内时，随着气流从喷气头喷出，使得石墨烯等粉料分散到浆料中去，此时升降座206上端面与隔板201下端面贴合在一起，以将连通孔204封闭。

同时分散电机207带动分散驱动部205旋转，以增加气流与物料的接触面，以充分搅动物料，提升效率。

分散完成后，分散驱动部205停止旋转，直线驱动机构208带动升降座206下降，使得物料从升降座206和隔板201之间的缝隙进入到混合区203。

实施例5：如图3、图4、图5、图7所示，本实施例的其它结构可参考实施例1-4，但本实施例中，所述收集部包括同轴设置的内环214和外环215，外环215沿主混合罐2内壁设置，且两者同轴设置，外环215位于升降座206顶壁下端，所述内环214和外环215之间倾斜设置有导向边216，导向边216位于升降座206侧壁下方，外环215下端设置有支撑座，直线驱动机构208安装于支撑座上，直线驱动机构208可采用液压缸、电动推杆等，所述导向边216的低端设置有下料管217，本实施例中，为配合搅拌罐209，下料管217于搅拌罐209的两个端面设置有两个。

为了避免在搅拌过程中，对粉料进行破碎、切割，所述混合装置包括旋转轴横向设置的搅拌罐209，所述搅拌罐209内壁上沿其轴向设置有翻搅板210，所述搅拌罐209设置于支架211上，支架211与搅拌罐209外壁之间通过轴承连接，所述支架211上设置有驱动搅拌罐209旋转的翻搅电机212，其驱动方式如在搅拌罐209外壁上设置一圈与其同心的传动齿轮，翻搅电机212的输出轴上设置与传动齿轮啮合的主动齿轮，所述搅拌罐209端面上与支座213转动配合，支座213与搅拌罐209同轴设置，且两者之间设置有轴承和轴封，所述支座213上设置有进料口，所述下料管217通过连通管218和进料口连接。

具体工作时：分散区202内加工完成分散的物料进入到内环214和外环215之间的导向边216上，并沿连通管218进入到搅拌罐209内。

此时丙烯酸树脂、防尘剂等通过支座213上其它的料管进入到搅拌罐209内，随着搅拌罐209的工作，完成混合。

搅拌罐209工作时，粉末混合罐1内也同步对石墨烯等粉料进行混合，升降座206将连通孔204封闭，分散区202内也将新加入的粉料分散到浆料中。等于搅拌罐209、粉末混合罐1和分散区202能同时进行分散、混合等工作，以减少等待时间，提升混合效率。

实施例6：如图5所示，本实施例的其它结构可参考实施例5，所述支架211下方设置有套管219，所述套管219内设置有弹簧220，所述弹簧220上端与支架211连接，支架211与偏心轮221配合，偏心轮221分置于搅拌罐209的两端，所述偏心轮221设置于振幅电机222的输出轴上；支座213上的进料口通过软管与连通管218连接。

具体工作时：当搅拌罐209旋转时，振幅电机222带动偏心轮221旋转，使得搅拌罐209的两端做周期性的上下摆动，以使得搅拌罐209内两端的物料不在同一个水平面上，以加强搅拌罐209内两端物料的交换，提升混合效果。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水性石墨烯浆料混合系统，它包括粉末混合罐（1）和主混合罐（2），所述粉末混合罐（1）上部设置有粉末加料管（301），所述主混合罐（2）上部设置有混合加料管（302），所述粉末混合罐（1）下部设置有粉末出料口（401），所述主混合罐（2）下部设置有浆料出料口（402），其特征在于，所述粉末混合罐（1）内设置有气管（101），所述气管（101）下端设置有喷头（102）；粉末出料口（401）通过连接管（5）与主混合罐（2）连通，所述主混合罐（2）内通过隔板（201）分为分散区（202）和混合区（203），所述隔板（201）上设置有连通分散区（202）和混合区（203）的连通孔（204），所述连通孔（204）内径与分散驱动部（205）外径相适配，所述分散驱动部（205）上端设置有喷气头，所述分散驱动部（205）沿连通孔（204）轴向移动，所述混合区（203）内于分散驱动部（205）下方设置有收集部，所述收集部下端与混合区（203）内的混合装置连通。

2.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述气管（101）上端伸出粉末混合罐（1）与粉末混合电机（103）传动连接，所述气管（101）下端向粉末混合罐（1）底部延伸，且气管（101）下部侧壁设置有延伸部（104），所述延伸部（104）上设置有喷嘴（105），所述喷嘴（105）与气管（101）内的支管连通。

3.根据权利要求2所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述粉末混合罐（1）侧壁上设置有朝上产生气流的气嘴（106）。

4.根据权利要求2所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述粉末混合罐（1）侧壁上设置有一圈与其同心的喷气环（107），所述喷气环（107）内侧设置有喷气口，所述喷气环（107）设置于粉末混合罐（1）进料管的出口下方。

5.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述粉末混合罐（1）上部设置有吸尘管（108），所述吸尘管（108）的出气端与粉末混合罐（1）外侧的吸尘机（109）连通，所述吸尘管（108）的进气端设置有挡风板（110），所述挡风板（110）移动设置。

6.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述分散驱动部（205）下部设置于升降座（206）上端的安装孔内，且升降座（206）内设置有用于驱动分散驱动部（205）旋转的分散电机（207），所述升降座（206）上端面与隔板（201）下端面相适配。

7.根据权利要求6所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述混合区（203）设置有用于驱动升降座（206）沿连通孔（204）轴向移动的直线驱动机构（208）。

8.根据权利要求1所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述混合装置包括旋转轴横向设置的搅拌罐（209），所述搅拌罐（209）内壁上沿其轴向设置有翻搅板（210），所述搅拌罐（209）设置于支架（211）上，所述支架（211）上设置有驱动搅拌罐（209）旋转的翻搅电机（212），所述搅拌罐（209）端面上与支座（213）转动配合，所述支座（213）上设置有进料口。

9.根据权利要求8所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述收集部包括同轴设置的内环（214）和外环（215），所述内环（214）和外环（215）之间倾斜设置有导向边（216），所述导向边（216）的低端设置有下料管（217），所述下料管（217）通过连通管（218）和进料口连接。

10.根据权利要求8所述的一种水性石墨烯浆料混合系统，其特征在于，所述支架（211）下方设置有套管（219），所述套管（219）内设置有弹簧（220），所述弹簧（220）上端与支架（211）连接，所述支架（211）与偏心轮（221）配合，所述偏心轮（221）设置于振幅电机（222）的输出轴上。

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