專利名稱:處理納米粒子的超高速混合機的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種用于處理納米粒子的超高速混合機,屬于聚合物/無機納米粒子的復合材料制備的專用設備領域。
二背景技術:
高速混合機具有混合快,混合均勻,機械操作方便,易于清理等優點,國內外廠家已形成系列產品,廣泛應用于高分子材料成型加工、制藥、染料、造紙等行業。美國專利U.S.patent5030400,它是一種主要應用在制藥行業的高速混合機,適合處理粉狀固體與液體的混合,最終形成一定粒徑大小的顆粒。由于其設計思想主要是處理液體的均勻分散及混合,不能提供高剪切作用,只能用來處理粒徑較大的固體粒子,而不能處理極易成團的納米粒子。因為無機納米粒子之間的團聚非常嚴重,使用現有的設備無法提供足夠的剪切力使其分散,這就使加入處理劑進行處理變得困難;其次是液體處理劑---偶聯劑加入現有的高速混合機內,液體處理劑不能與納米粒子充分接觸,達不到好的分散效果;在現有的高速混合機內,無機納米粒子接觸到大量的液體處理劑時會發生聚集成較大的團塊、更達不到很好的處理效果。
三
發明內容
本實用新型的目的是針對現有技術上的不足而提供一種用于處理納米粒子的超高速混合機,其特點是在超高的剪切力作用下,使表面處理劑均勻分散,并與納米粒子充分接觸,從而使無機納米粒子得到良好的表面處理。
本實用新型的目的由以下技術措施實現處理納米粒子的超高速混合機的混合鍋(1)底部設有攪拌裝置,攪拌裝置上設上葉輪(2)和下葉輪(3),攪拌裝置轉軸的轉速為4000~6000rpm,轉軸通過傳送帶(7)與主電機(9)連接,混合鍋(1)側面設切刀(4),切刀與電機(8)連接,混合鍋下側面設出料口(6),頂蓋上設霧化噴嘴(5)。
上葉輪(2)可設計為棘輪式(11)、上下齒片式(10)或槳葉式(12)。
下葉輪(3)可設計為上彎槳葉式(13)。
切刀可設計為Y型(15)或U型(14),切刀的橫截面為菱形、三棱形或多棱形。
頂蓋上設霧化噴嘴裝置,噴嘴(16)開有若干小孔。
超高速混合機主要用于無機納米粒子的表面處理,由此處理過的無機納米粒子制備的聚合物/無機納米粒子復合材料中,納米粒子可達到納米級分散,力學性能比未處理過的無機納米粒子制備的聚合物/無機納米粒子復合材料提高數倍。
本實用新型具有如下優點1、采用超高速混合機處理納米粒子不需要加熱、時間短。一般處理3~5分鐘,效率高,加入納米粒子的量可達到30wt%,成本低,經濟效益顯著。
2、納米粒子與處理劑混合均勻,可達到處理劑用量少,包覆納米粒子好的效果。
3、處理后的納米粒子加入聚合物后,分散均勻,可達納米級尺度分散,復合材料的力學性能,特別是韌性有大幅度提高。
四
圖1為超高速混合機結構示意圖圖2為上下齒片式上葉輪結構示意圖圖3為棘輪式上葉輪結構示意圖圖4為槳式上葉輪結構示意圖圖5為上彎槳葉式下葉輪結構示意圖圖6為U型側壁切刀結構示意圖之一圖7為Y型側壁切刀結構示意圖之二圖8為霧化噴嘴結構示意圖五具體實施方式
下面通過實施例對本實用新型進行具體描述。有必要在此指出的是本實施例只用于對本實用新型進行進一步說明,不能理解為對本實用新型保護范圍的限制,本領域的技術熟練人員可以根據上述本實用新型的內容對本實用新型作出一些非本質的改進和調整。
實施例處理納米粒子的超高速混合機,具有結構簡單,制造容易的特點。如圖1~8所示,超高速混合機的混合鍋1底部設有攪拌裝置,攪拌裝置上設上葉輪2和下葉輪3,攪拌軸的轉速為4000~6000rpm,轉軸通過傳送帶7與主電機9連接,混合鍋側面設切刀4,切刀與電機8連接,混合鍋下側面開設出料口6,頂蓋上設霧化噴嘴裝置5。高轉速是為超高速混合機提供更強的剪切力,破壞無機納米粒子之間的團聚,使處理劑有機會充分接觸無機納米粒子表面。為了進一步增加剪切力,我們將超高速混合機的上葉輪設計成棘輪式11,上下齒片式10和槳葉式12,根據納米粒子的需要選擇其中一種上葉輪。下葉輪13為上彎槳葉式,這種特殊設計的槳葉在保證納米粒子有軸向運動的同時提供了較大的剪切力;為了適于添加液體處理劑,我們在超高速混合機頂部設計了液體霧化噴射裝置16,使液體處理劑能以微小的液滴形式與無機納米粒子接觸,達到在強剪切力作用下打開團聚狀態的無機納米粒子能與液體處理劑均勻分散混合的目的;針對加入大量液體后,無機納米粒子出現結塊現象,我們在超高速混合機的側面設計一個高速旋轉的切刀14或15,除了消除結塊,切刀還可以進一步加強混合機內粒子的湍流運動,增加混合效果。
應用實施例將平均粒徑50nm的納米碳酸鈣960克,硬脂酸40克,加入超高速混合機內,于溫度120~130℃高速混合4~6分鐘后出料備用,再將處理后的納米碳酸鈣175克,聚丙烯325克在雙螺桿擠出機中混合造粒,注射成型標準樣條,測試拉伸性能按GB/T1040-92標準,拉伸速率100mm/min,懸臂梁沖擊性能按GB/T1040-96標準;測試結果詳見表1所示。
表1聚丙烯/納米碳酸鈣復合材料的力學性能樣品屈服強度MPa拉伸模量MPa缺口沖擊強度kJ/m2純聚丙烯(PP) 35.5 1705 4PP/Caco3(65/35) 33.2 2666 2.6PP/經處理Caco3(65/35) 33.6 2731 18
權利要求1.一種用于處理納米粒子的超高速混合機,含有混合鍋,攪拌器和出料裝置,其特征在于該超高速混合機的混合鍋(1)底部設有攪拌裝置,攪拌裝置上設上葉輪(2)和下葉輪(3),攪拌軸的轉速為4000~6000rpm,轉軸通過傳送帶(7)與主電機(9)連接,混合鍋側面設切刀(4),切刀與電機(8)連接,混合鍋下側面開設出料口(6),頂蓋上設霧化噴嘴(5)。
2.按照權利要求1所述處理納米粒子的超高速混合機,其特征在于上葉輪(2)為棘輪式(11)上下齒片式(10)或槳葉式(12)。
3.按照權利要求1所述處理納米粒子的超高速混合機,其特征在于下葉輪為上彎槳葉式(13)。
4.按照權利要求1所述處理納米粒子的超高速混合機,其特征在于切刀為Y型(15)或U型(14),切刀的橫截面為菱形、三棱形或多棱形。
5.按照權利要求1所述處理納米粒子的超高速混合機,其特征在于頂蓋上設霧化噴嘴裝置,噴嘴(16)開有若干小孔。
專利摘要一種用于處理納米粒子的超高速混合機,其特點是該超高速混合機的混合鍋(1)底部設攪拌裝置,攪拌裝置上設上葉輪(2)和下葉輪(3),攪拌裝置的轉軸轉速為4000~6000rpm,轉軸與主電機(9)連接,混合鍋側面設切刀(4),切刀與電機(8)相連接,下側面設出料口(6),頂蓋上設霧化噴嘴(5)。這種高轉速和特殊設計的措施是為超高速混合機提供更強的剪切力,破壞無機納米粒子之間的團聚,使處理劑有機會充分接觸無機納米粒子的表面,提高混合效果。
文檔編號B01F7/22GK2527333SQ0222153
公開日2002年12月25日 申請日期2002年2月5日 優先權日2002年2月5日
發明者黃銳, 王港 申請人:四川大學