CN115738814A - 纳米填料料浆的搅拌混合分散装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，包括筒体；位于筒体上方的密封盖；安置于筒体底面中心的密封环；位于密封环中心的旋转轴；固定于旋转轴上的旋转刮板；固定于旋转刮板上方的旋转盘；位于筒体中心下方的电动机；用于固定电动机的支架；位于筒体左侧底端的放料口；用于支撑筒体及其附属零部件的锥形塔筒；位于锥形塔筒底端的万向轮，以及镶嵌于锥形塔筒的控制箱。本发明提供的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，旨在应用于湿法混炼工艺和导电浆料的制备工艺。与现有的胶乳‑填料搅拌混合技术和导电浆料的搅拌混合与研磨分散技术相比，可降低设备投入率，保持纳米颗粒的原有粒度，提升纳米填料的分散效果，降低搅拌混合时间，提高生产效率。

Description

纳米填料料浆的搅拌混合分散装置

技术领域

本发明涉及橡胶湿法混炼技术和导电浆料制备技术领域，具体地说，是涉及一种纳米填料料浆的搅拌混合分散装置。

背景技术

在橡胶制品的生产过程中，混炼过程不可或缺。湿法混炼技术借助其改善制品性能、节能降耗、低碳环保等优点，受到了橡胶科技工作者的青睐。然而目前的湿法混炼技术尚存在工艺流程复杂繁琐、生产规模难以扩展、辅助设备投入多、纳米填料分散性差、混炼耗时长和生产效率低等缺点，无法实现大规模产业化应用，更无法在节能减碳的基础上获得性能优异的混炼胶。

在纳米填料导电浆料制备工艺方面，为了获得纳米填料较好的分散效果，现有技术中用到了机械搅拌、超声分散和砂磨、研磨等技术手段。然而，超声分散处理量少，无法实现导电浆料的大规模生产；机械搅拌处理量较大，但耗时较长，实验室规模的制备过程中，搅拌耗时达12h以上，从而降低了生产效率。加之，砂磨、研磨技术虽可改善纳米填料的分散效果，但经研磨后的纳米材料自身颗粒结构遭到破坏，对材料自身优异性能的发挥具有不利影响，从而无法保证导电浆料的最终性能。

由此可见，在保证湿法混炼胶和导电浆料优异性能基础上，缩减工艺流程、扩展生产规模、降低设备投入率、提高生产效率、节能低碳及保障安全生产尤为重要，因此，设计或发明纳米填料料浆的搅拌混合分散装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，在圆柱形筒体内盛放胶乳-纳米填料混合物或纳米填料导电浆料，由控制箱中的变频器调节电动机转速，电动机带动旋转刮板和旋转盘对胶乳-纳米填料混合物或纳米填料导电浆料进行搅拌混合。在搅拌混合过程中，如果需要常温以上的加工温度，调节控制箱上的温度控制仪表，设置需要的加工温度，经由加热棒对加热套筒内的介质进行加热，并由热电偶实时测量加热介质的温度，将采集数据输送到温度控制仪表，从而进一步由温度控制仪表控制所需加工温度。搅拌混合过程中利用旋转盘上表面弯曲叶片的向心作用促使混合物由旋转盘边缘向中心流动，再经由盘中心附近的溢流孔流向旋转盘下表面，再由旋转盘下表面弯曲叶片的离心作用促使混合物由旋转盘中心向边缘流动，纳米填料混合物在旋转盘上下表面流动过程中，纳米填料微团经由三角形凸起肋片进行一次破碎分散，由离心力作用流向筒体壁面的纳米微团高速拍打筒体壁面从而造成二次破碎分散，聚集于筒体壁面附近的混合物由旋转刮板刮蚀，进而促使混合物返回旋转盘上表面，实现纳米填料混合物的循环搅拌混合分散。本发明内容，在改善纳米填料分散效果，保证湿法混炼胶和导电浆料优异性能基础上，可缩减工艺流程、扩展生产规模、降低设备投入率、提高生产效率、节能低碳及保障安全生产。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：该装置包括筒体；位于筒体上方的密封盖；安置于筒体底面中心的密封环；位于密封环中心的旋转轴；固定于旋转轴上的旋转刮板；固定于旋转刮板上方的旋转盘；位于筒体中心下方的电动机；用于固定电动机的支架；位于筒体左侧底端的放料口；用于支撑筒体及其附属零部件的锥形塔筒；位于锥形塔筒底端的万向轮，以及镶嵌于锥形塔筒的控制箱。

进一步地，所述的筒体为圆柱形筒体，用于盛放含纳米填料的胶乳混合物或导电浆料，为纳米填料混合物的搅拌混合分散提供空间，圆柱形筒体外壁面包覆加热套筒用于盛放加热介质，套筒左侧面顶端设置有加热介质入口，右侧底端设置有加热介质排出口，加热套筒内部顶端沿圆周方向均匀分布四个加热棒用于对加热介质进行加热，底端沿圆周方向均匀分布四个热电偶用于测量加热介质的温度。所述的密封盖用于阻止筒体内混合物的外溢，其顶面中心处开设有入料端口，作为纳米填料的喷射进料入口。所述的密封环，设置于筒体底面的中心处，其与筒体和旋转轴紧密接触，用于防止纳米填料混合物的外泄。

进一步地，所述的旋转轴依靠法兰、螺栓与电动机的转动轴联结，用于固定、支撑旋转刮板和旋转盘，并传递旋转动力。

进一步地，所述的旋转刮板固定于旋转轴上，用于搅拌混合筒体壁面附近的纳米填料混合物，并防止纳米填料混合物粘附堆积于壁面。旋转刮板左右两端的竖直部分为角钢。

进一步地，所述的旋转盘固定于旋转轴上，用于搅拌混合分散纳米填料混合物。旋转盘的上下两端面分别设置有6个弯曲叶片和42个三角形凸起肋片，在俯视图中，旋转盘上端面的弯曲叶片向右弯曲，下端面的弯曲叶片向左弯曲，三角形凸起肋片与水平方向的夹角范围在0～180°之间。在弯曲叶片的尾端围绕转轴均布开设四个溢流孔，作为纳米填料料浆的溢流通道。

进一步地，所述的电动机为旋转刮板和旋转盘提供旋转动力，其固定联结于支架的底端。所述的支架的顶端固定联结于筒体底面，用于固定电动机。所述的放料口设置于筒体的左侧底端，其上安置有球阀，用于排放物料。

进一步地，所述的锥形塔筒，用于支撑筒体及其附属零部件，其底端安装有万向轮。所述的万向轮等角度分布于锥形塔筒的底端，用于支撑整套装置，并实现装置的自由移动和固定。

进一步地，所述的控制箱镶嵌于锥形塔筒上，控制箱内部安装有变频器，调节范围为 0～50Hz，用于调节电动机的转速，实现电动机在0～480r/min转速范围内自由调节。控制箱内部还安装有温度控制仪表，用于调节及控制加热套筒内部被加热介质的温度。

本发明的工作原理：筒体内盛放有胶乳或导电浆料的分散剂或溶剂；纳米填料经由密封盖中心的进料口投入筒体内，并分散于胶乳或分散剂、溶剂的表面；调节控制箱上的变频器，使电动机达到需要转速，经由旋转轴将旋转动力传递给旋转刮板和旋转盘，从而促使旋转刮板和旋转盘搅拌混合分散含纳米填料的胶乳或导电浆料；在搅拌混合过程中如果需要常温以上的加工温度，调节控制箱上的温度控制仪表，设置需要的加工温度，经由加热棒对加热套筒内的介质进行加热，并由热电偶实时测量加热介质的温度，将采集数据输送到温度控制仪表，进一步由温度控制仪表控制所需温度；搅拌混合过程中，密封盖和密封环用于防止浆料的外溢和外泄；支架用于固定和支撑电动机；锥形塔筒用于支撑筒体及其附属零部件；万向轮用于支撑和固定整套装置；当浆料混合达到要求后，经由放料口排出筒体。

采用上述结构，本发明可达到的有益效果为：

在搅拌混合过程中，利用旋转盘上、下表面弯曲叶片促使纳米填料微团经由三角形凸起肋片进行一次破碎分散，离心力作用促使混合物高速拍打筒体壁面从而造成纳米微团的二次破碎分散，聚集于筒体壁面附近的混合物由旋转刮板刮蚀，进而促使混合物返回旋转盘上表面，从而实现纳米填料混合物的循环搅拌混合分散，并且，如果需要常温以上的加工温度，还可由控制箱内的温度控制仪表系统控制加热套筒内被加热介质的温度，从而使物料获得所需的搅拌混合温度。本发明在改善纳米填料分散效果，保证湿法混炼胶和导电浆料优异性能基础上，可缩减工艺流程、扩展生产规模、降低设备投入率、提高生产效率、节能低碳及保障安全生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意主视图。

图2是旋转盘的主视图。

图3是旋转盘的俯视图。

图4是旋转盘的A-A向视图。

图5是旋转刮板的主、俯视图。

附图标记说明：

筒体(1)、加热套筒(1-1)、加热介质入口(1-2)、加热介质排出口(1-3)、加热棒(1-4)、热电偶(1-5)、密封盖(2)、密封环(3)、旋转轴(4)、旋转刮板(5)、旋转盘(6)、电动机(7)、支架(8-1、8-2)、放料口(9)、锥形塔筒(10)、万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)、控制箱(12)。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，根据本发明的实施例所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：该装置包括筒体(1)；位于筒体上方的密封盖(2)；安置于筒体底面中心的密封环(3)；位于密封环中心的旋转轴(4)；固定于旋转轴上的旋转刮板(5)；固定于旋转刮板上方的旋转盘(6)；位于筒体中心下方的电动机(7)；用于固定电动机的支架(8-1、8-2)；位于筒体左侧底端的放料口(9)；用于支撑筒体及其附属零部件的锥形塔筒(10)；位于锥形塔筒底端的万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)，以及镶嵌于锥形塔筒的控制箱(12)。

进一步地，所述的筒体(1)为圆柱形筒体，用于盛放含纳米填料的胶乳混合物或导电浆料，为纳米填料混合物的搅拌混合分散提供空间，圆柱形筒体外壁面包覆加热套筒(1-1) 用于盛放加热介质，套筒左侧面顶端设置有加热介质入口(1-2)，右侧底端设置有加热介质排出口(1-3)，加热套筒内部顶端沿圆周方向均匀分布四个加热棒(1-4)用于对加热介质进行加热，底端沿圆周方向均匀分布四个热电偶(1-5)用于测量加热介质的温度。所述的密封盖(2)用于阻止筒体内混合物的外溢，其顶面中心处开设有入料端口，作为纳米填料的喷射进料入口。所述的密封环(3)，设置于筒体底面的中心处，其与筒体(1)和旋转轴(4) 紧密接触，用于防止纳米填料混合物的外泄。

进一步地，所述的旋转轴(4)依靠法兰、螺栓与电动机(7)的转动轴联结，用于固定、支撑旋转刮板(5)和旋转盘(6)，并传递旋转动力。

进一步地，所述的旋转刮板(5)固定于旋转轴(4)上，用于搅拌混合筒体壁面附近的纳米填料混合物，并防止纳米填料混合物粘附堆积于壁面。旋转刮板(5)左右两端的竖直部分为角钢。

进一步地，所述的旋转盘(6)固定于旋转轴(4)上，用于搅拌混合分散纳米填料混合物。旋转盘(6)的上下两端面分别设置有6个弯曲叶片和42个三角形凸起肋片，在俯视图中，旋转盘(6)上端面的弯曲叶片向右弯曲，下端面的弯曲叶片向左弯曲，三角形凸起肋片与水平方向的夹角范围在0～180°之间。在弯曲叶片的尾端围绕转轴均布开设四个溢流孔，作为纳米填料料浆的溢流通道。

进一步地，所述的电动机(7)为旋转刮板(5)和旋转盘(6)提供旋转动力，其固定联结于支架(8-1、8-2)的底端。所述的支架(8-1、8-2)的顶端固定联结于筒体底面，用于固定电动机(7)。所述的放料口(9)设置于筒体的左侧底端，其上安置有球阀，用于排放物料。

进一步地，所述的锥形塔筒(10)，用于支撑筒体及其附属零部件，其底端安装有万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)。所述的万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)等角度分布于锥形塔筒的底端，用于支撑整套装置，并实现装置的自由移动和固定。

进一步地，所述的控制箱(12)镶嵌于锥形塔筒(10)上，控制箱(12)内部安装有变频器，调节范围为0～50Hz，用于调节电动机的转速，实现电动机在0～480r/min转速范围内自由调节。控制箱(12)内部还安装有温度控制仪表，用于调节及控制加热套筒(1-1) 内部被加热介质的温度。

本具体实施方式的工作原理：筒体(1)内盛放有胶乳或导电浆料的分散剂或溶剂；纳米填料经由密封盖(2)中心的进料口投入筒体(1)内，并分散于胶乳或分散剂、溶剂的表面；调节控制箱(12)上的变频器，使电动机(7)达到需要转速，经由旋转轴(4)将旋转动力传递给旋转刮板(5)和旋转盘(6)，从而促使旋转刮板(5)和旋转盘(6)搅拌混合分散含纳米填料的胶乳或导电浆料；在搅拌混合过程中如果需要常温以上的加工温度，调节控制箱(12)上的温度控制仪表，设置需要的加工温度，经由加热棒(1-4)对加热套筒(1-1) 内的介质进行加热，并由热电偶(1-5)实时测量加热介质的温度，将采集数据输送到温度控制仪表，进一步由温度控制仪表控制所需温度；搅拌混合过程中，密封盖(2)和密封环 (3)用于防止浆料的外溢和外泄；支架(8-1、8-2)用于固定和支撑电动机(7)；锥形塔筒 (10)用于支撑筒体及其附属零部件；万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)用于支撑和固定整套装置；当浆料混合达到要求后，经由放料口(9)排出筒体。

采用上述结构后，本具体实施方式的有益效果为：

在搅拌混合过程中，利用旋转盘(6)上、下表面弯曲叶片促使纳米填料微团经由三角形凸起肋片进行一次破碎分散，离心力作用促使混合物高速拍打筒体(1)壁面从而造成纳米微团的二次破碎分散，聚集于筒体(1)壁面附近的混合物由旋转刮板(5)刮蚀，进而促使混合物返回旋转盘(6)上表面，从而实现纳米填料混合物的循环搅拌混合分散。并且，如果需要常温以上的加工温度，还可由控制箱(12)内的温度控制仪表系统控制加热套筒 (1-1)内被加热介质的温度，从而使物料获得所需的搅拌混合温度。本发明在改善纳米填料分散效果，保证湿法混炼胶和导电浆料优异性能基础上，可缩减工艺流程、扩展生产规模、降低设备投入率、提高生产效率、节能低碳及保障安全生产。

以上所述内容仅是本发明的较佳技术方案，并不用于限制本发明，凡是在本发明的精神和范围之内，所作的任何修改、等同替换或改进等，均属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：该装置包括筒体(1)；位于筒体上方的密封盖(2)；安置于筒体底面中心的密封环(3)；位于密封环中心的旋转轴(4)；固定于旋转轴上的旋转刮板(5)；固定于旋转刮板上方的旋转盘(6)；位于筒体中心下方的电动机(7)；用于固定电动机的支架(8-1、8-2)；位于筒体左侧底端的放料口(9)；用于支撑筒体及其附属零部件的锥形塔筒(10)；位于锥形塔筒底端的万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)，以及镶嵌于锥形塔筒的控制箱(12)。

2.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的筒体(1)为圆柱形筒体，用于盛放含纳米填料的胶乳混合物或导电浆料，为纳米填料混合物的搅拌混合分散提供空间，圆柱形筒体外壁面包覆加热套筒(1-1)用于盛放加热介质，套筒左侧面顶端设置有加热介质入口(1-2)，右侧底端设置有加热介质排出口(1-3)，加热套筒内部顶端沿圆周方向均匀分布四个加热棒(1-4)用于对加热介质进行加热，底端沿圆周方向均匀分布四个热电偶(1-5)用于测量加热介质的温度。所述的密封盖(2)用于阻止筒体内混合物的外溢，其顶面中心处开设有入料端口，作为纳米填料的喷射进料入口。所述的密封环(3)，设置于筒体底面的中心处，其与筒体(1)和旋转轴(4)紧密接触，用于防止纳米填料混合物的外泄。

3.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的旋转轴(4)依靠法兰、螺栓与电动机(7)的转动轴联结，用于固定、支撑旋转刮板(5)和旋转盘(6)，并传递旋转动力。

4.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的旋转刮板(5)固定于旋转轴(4)上，用于搅拌混合筒体壁面附近的纳米填料混合物，并防止纳米填料混合物粘附堆积于壁面。旋转刮板(5)左右两端的竖直部分为角钢。

5.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的旋转盘(6)固定于旋转轴(4)上，用于搅拌混合分散纳米填料混合物。旋转盘(6)的上下两端面分别设置有6个弯曲叶片和42个三角形凸起肋片，在俯视图中，旋转盘(6)上端面的弯曲叶片向右弯曲，下端面的弯曲叶片向左弯曲，三角形凸起肋片与水平方向的夹角范围在0～180°之间。在弯曲叶片的尾端围绕转轴均布开设四个溢流孔，作为纳米填料料浆的溢流通道。

6.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的电动机(7)为旋转刮板(5)和旋转盘(6)提供旋转动力，其固定联结于支架(8-1、8-2)的底端。所述的支架(8-1、8-2)的顶端固定联结于筒体底面，用于固定电动机(7)。所述的放料口(9)设置于筒体的左侧底端，其上安置有球阀，用于排放物料。

7.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的锥形塔筒(10)，用于支撑筒体及其附属零部件，其底端安装有万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)。所述的万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)等角度分布于锥形塔筒的底端，用于支撑整套装置，并实现装置的自由移动和固定。

8.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：所述的控制箱(12)镶嵌于锥形塔筒(10)上，控制箱(12)内部安装有变频器，调节范围为0～50Hz，用于调节电动机的转速，实现电动机在0～480r/min转速范围内自由调节。控制箱(12)内部还安装有温度控制仪表，用于调节及控制加热套筒(1-1)内部被加热介质的温度。

9.根据权利要求1所述的纳米填料料浆的搅拌混合分散装置，其特征在于：它的工作原理：筒体(1)内盛放有胶乳或导电浆料的分散剂或溶剂；纳米填料经由密封盖(2)中心的进料口投入筒体(1)内，并分散于胶乳或分散剂、溶剂的表面；调节控制箱(12)上的变频器，使电动机(7)达到需要转速，经由旋转轴(4)将旋转动力传递给旋转刮板(5)和旋转盘(6)，从而促使旋转刮板(5)和旋转盘(6)搅拌混合分散含纳米填料的胶乳或导电浆料；在搅拌混合过程中如果需要常温以上的加工温度，调节控制箱(12)上的温度控制仪表，设置需要的加工温度，经由加热棒(1-4)对加热套筒(1-1)内的介质进行加热，并由热电偶(1-5)实时测量加热介质的温度，将采集数据输送到温度控制仪表，进一步由温度控制仪表控制所需温度；搅拌混合过程中，密封盖(2)和密封环(3)用于防止浆料的外溢和外泄；支架(8-1、8-2)用于固定和支撑电动机(7)；锥形塔筒(10)用于支撑筒体及其附属零部件；万向轮(11-1、11-2、11-3、11-4)用于支撑和固定整套装置；当浆料混合达到要求后，经由放料口(9)排出筒体。

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