在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备及其使用方法技术

本发明专利技术涉及在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备及其使用方法。本发明专利技术包括混炼腔体和加压机构，所述混炼腔体内部设置有用于搅拌的螺旋搅拌机构，所述混炼腔体内部设置有加热装置，所述混炼腔体在上面设置有混炼腔口，所述加压机构包括加压块和加压驱动装置，所述加压块设置在所述混炼腔口上方且与所述混炼腔口对应设置，所述加压驱动装置与所述加压块驱动连接，所述加压驱动装置能够带动所述加压块在所述混炼腔口处做上下往复运动。相对于现有技术，本发明专利技术在螺旋搅拌机构、加压驱动装置和加热装置的共同作用下，使纳米碳黑粉末颗粒有效且均匀地附着包裹在聚合物粉末颗粒上形成纳米碳黑层，提高了纳米碳黑粉末颗粒在聚合物粉末颗粒表面的附着率。末颗粒表面的附着率。末颗粒表面的附着率。

Equipment for coating nano carbon black layer on polymer surface and its application method

【技术实现步骤摘要】
在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备及其使用方法


[0001]本专利技术属于增材制造聚合物材料
，尤其涉及在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备及其使用方法。

技术介绍

[0002]增材制造(Additive Manufacturing)是一门先进的制造工艺，不需要昂贵的模具并且免去模具制造过程的时间耗费，能够实现数字化制造的优点，非常具有前瞻性。其中，以聚合物粉末作为粉床法增材制造的方式已经成为许多设备制造商的主要商业运营模式。然而大部分的聚合物粉末是透明或是浅色系，因此众多聚合物粉末聚集成堆大多呈现白色，从而容易反射来自增材制造设备的加热源，尤其是非接触的热幅射加热源，进而导致在聚合物粉末的表面必须设法加入易吸收热辐射的碳黑粉末，以解决聚合物粉末吸热效率低的问题。
[0003]在现有技术中，聚合物粉末和碳黑粉末通过搅拌桶搅拌混合，从而使碳黑颗粒附着在聚合物颗粒的表面。但上述方法的碳黑颗粒的附着率低，且无法保证碳黑颗粒均匀地附着在聚合物颗粒的表面。
[0004]因此，亟需一种碳黑颗粒在聚合物颗粒表面附着率高以及附着均匀的技术方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，以解决现有技术中碳黑颗粒在聚合物颗粒表面的附着率低以及无法保证碳黑颗粒均匀地附着在聚合物颗粒的表面的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，包括混炼腔体和加压机构，所述混炼腔体内部设置有用于搅拌的螺旋搅拌机构，所述混炼腔体内部设置有加热装置，所述混炼腔体在上面设置有混炼腔口，所述加压机构包括加压块和加压驱动装置，所述加压块设置在所述混炼腔口上方且与所述混炼腔口对应设置，所述加压驱动装置与所述加压块驱动连接，所述加压驱动装置能够带动所述加压块在所述混炼腔口处做上下往复运动。
[0008]作为本专利技术所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的优选方案，所述螺旋搅拌机构包括两个主螺旋转子和一个副螺旋转子，所述主螺旋转子的直径大于所述副螺旋转子的直径，两个所述主螺旋转子并排设置，两个所述主螺旋转子的转动方向相反，所述副螺旋转子设置在两个所述主螺旋转子之间的下方。
[0009]作为本专利技术所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的优选方案，所述加热装置为加热管，所述混炼腔体的腔壁内部设置有所述加热管。
[0010]作为本专利技术所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的优选方案，所述加压块的底面具有向内呈弧度凹陷的内凹部。
[0011]作为本专利技术所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的优选方案，所述加压块
的外侧周面与所述混炼腔口的内侧周面之间具有排气间隙。
[0012]作为本专利技术所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的优选方案，所述混炼腔体在上下方向的截面形状为开口朝上且底部下凹的U形。
[0013]本专利技术目的之一具有的有益效果为：本专利技术通过在混炼腔体内部设置螺旋搅拌机构，使聚合物粉末、表面活性剂和纳米碳黑粉末能在混炼腔体内充分搅拌；同时，本专利技术还设置了加压机构，加压块在加压驱动装置的带动下，聚合物粉末、表面活性剂和纳米碳黑粉末能在混炼腔体内被加压块揉捏挤压；再者，本专利技术在混炼腔体内部还设置有加热装置，使混炼腔体的内部温度能够得到提高；最终，本专利技术在螺旋搅拌机构、加压驱动装置和加热装置的共同作用下，使纳米碳黑粉末颗粒有效且均匀地附着包裹在聚合物粉末颗粒上形成纳米碳黑层，提高了纳米碳黑粉末颗粒在聚合物粉末颗粒表面的附着率。
[0014]本专利技术的目的之二在于：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的使用方法。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0016]在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的使用方法，使用上述本专利技术目的之一中任一项所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，包括：
[0017]S100，将聚合物粉末加入混炼腔体内部，启动螺旋搅拌机构，对所述聚合物粉末进行搅拌；同时，启动加热装置，将所述混炼腔体内部的温度加热保持至100～105℃；其中，时间为10～20分钟，所述螺旋搅拌机构的搅拌速率为5～8RPM；
[0018]S200，所述螺旋搅拌机构搅拌所述聚合物粉末；同时，所述加热装置将所述混炼腔体内部的温度加热至所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，所述螺旋搅拌机构的搅拌速率为5～8RPM；
[0019]S300，将表面活化剂和纳米碳黑粉末加入所述混炼腔体内部并通过所述螺旋搅拌机构与所述聚合物粉末一起搅拌形成混合粉末；同时，保持所述混炼腔体内部的温度为所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，时间为10～20分钟，所述螺旋搅拌机构的搅拌速率为5～8RPM；
[0020]S400，启动加压驱动装置，加压块在所述混炼腔口处做上下往复运动以使所述加压块挤压所述混合粉末；同时，所述螺旋搅拌机构搅拌所述混合粉末；并且，保持所述混炼腔体内部的温度为所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，时间为40～60分钟，所述螺旋搅拌机构的搅拌速率为10～15RPM，所述加压块的加压压力为1.5～2Mpa，所述加压块的往复频率为1～3SPM；
[0021]S500，关闭所述加热装置和所述加压驱动装置；同时，所述螺旋搅拌机构搅拌所述混合粉末，直至所述混炼腔体内部的温度冷却至60℃或60℃以下后，关闭所述螺旋搅拌机构停止搅拌；其中，所述螺旋搅拌机构的搅拌速率为8～12RPM；
[0022]S600，将所述混合粉末从所述混炼腔体内部取出，得到表面包覆有纳米碳黑层的聚合物粉末。
[0023]作为本专利技术所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的使用方法的优选方案，S400，启动加压驱动装置，加压块在所述混炼腔口处做上下往复运动以使所述加压块挤压所述混合粉末；同时，所述螺旋搅拌机构搅拌所述混合粉末；并且，保持所述混炼腔体内部的温度为所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，时间为40～60分钟，所述螺旋搅
拌机构的搅拌速率为10～15RPM，所述加压块的加压压力为1.5～2Mpa，所述加压块的往复频率为1～3SPM，包括：
[0024]S410，启动加压驱动装置，加压块在所述混炼腔口处做上下往复运动以使所述加压块挤压所述混合粉末；同时，所述螺旋搅拌机构搅拌所述混合粉末；并且，保持所述混炼腔体内部的温度为所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，时间为15～25分钟，所述螺旋搅拌机构的搅拌速率为10～15RPM，所述加压块的加压压力为1.5～2Mpa，所述加压块的往复频率为1SPM；
[0025]S420，所述加压块在所述混炼腔口处做上下往复运动以使所述加压块挤压所述混合粉末；同时，所述螺旋搅拌机构搅拌所述混合粉末；并且，保持所述混炼腔体内部的温度为所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，时间为25～35分钟，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，其特征在于：包括混炼腔体(1)和加压机构(2)，所述混炼腔体(1)内部设置有用于搅拌的螺旋搅拌机构(11)，所述混炼腔体(1)内部设置有加热装置(12)，所述混炼腔体(1)在上面设置有混炼腔口，所述加压机构(2)包括加压块(21)和加压驱动装置(22)，所述加压块(21)设置在所述混炼腔口上方且与所述混炼腔口对应设置，所述加压驱动装置(22)与所述加压块(21)驱动连接，所述加压驱动装置(22)能够带动所述加压块(21)在所述混炼腔口处做上下往复运动。2.根据权利要求1所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，其特征在于：所述螺旋搅拌机构(11)包括两个主螺旋转子(111)和一个副螺旋转子(112)，所述主螺旋转子(111)的直径大于所述副螺旋转子(112)的直径，两个所述主螺旋转子(111)并排设置，两个所述主螺旋转子(111)的转动方向相反，所述副螺旋转子(112)设置在两个所述主螺旋转子(111)之间的下方。3.根据权利要求1所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，其特征在于：所述加热装置(12)为加热管，所述混炼腔体(1)的腔壁内部设置有所述加热管。4.根据权利要求1所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，其特征在于：所述加压块(21)的底面具有向内呈弧度凹陷的内凹部(211)。5.根据权利要求1所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，其特征在于：所述加压块(21)的外侧周面与所述混炼腔口的内侧周面之间具有排气间隙(3)。6.根据权利要求1所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，其特征在于：所述混炼腔体(1)在上下方向的截面形状为开口朝上且底部下凹的U形。7.在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备的使用方法，其特征在于，使用权利要求1至6中任一项所述的在聚合物表面包覆纳米碳黑层的设备，包括：S100，将聚合物粉末加入混炼腔体(1)内部，启动螺旋搅拌机构(11)，对所述聚合物粉末进行搅拌；同时，启动加热装置(12)，将所述混炼腔体(1)内部的温度加热保持至100～105℃；其中，时间为10～20分钟，所述螺旋搅拌机构(11)的搅拌速率为5～8RPM；S200，所述螺旋搅拌机构(11)搅拌所述聚合物粉末；同时，所述加热装置(12)将所述混炼腔体(1)内部的温度加热至所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，所述螺旋搅拌机构(11)的搅拌速率为5～8RPM；S300，将表面活化剂和纳米碳黑粉末加入所述混炼腔体(1)内部并通过所述螺旋搅拌机构(11)与所述聚合物粉末一起搅拌形成混合粉末；同时，保持所述混炼腔体(1)内部的温度为所述聚合物粉末的85～95％玻璃转化温度；其中，时间为10～20分钟，所述螺旋搅拌机构(11)的搅拌速率为5～8RPM；S400，启动加压驱动装置(22)，加压块(21)在所述混...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈英哲，邱耀弘，赵育德，刘再亮，郭华彬，
申请(专利权)人：潮州市潮发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：