用于分散纳米粉末的自吸式反应器制造技术

本发明专利技术涉及用于分散纳米粉末的自吸式反应器。按照本发明专利技术提供的技术方案，所述用于分散纳米粉末的自吸式反应器，包括反应器容器的主体，所述主体的侧上部设有用于提供分散力的高速分散机构，主体的上顶部设有宏观搅拌机构；所述主体内的下底部设有定子及位于所述定子内的动力转子，动力转子能在定子内转动；定子上安装有粉体吸粉管，所述粉体吸粉管对应于与定子相连的另一端穿出主体外，且粉体吸粉管与主体相连通；主体外的底端设有用于驱动动力转子转动的驱动机构。本发明专利技术能克服常规处理纳米粉末分散应用的缺点，能够自吸纳米粉末，解决粉末与溶剂的预分散问题，使整体设备结构紧凑，加工工艺简单，性能可靠。

Self suction reactor for dispersing nano powder

The present invention relates to a self suction reactor for dispersing nano powders. According to the technical scheme provided by the invention, the self suction type reactor for dispersing nano powder, including the main reactor vessel, side of the upper part of the body is provided for providing high-speed dispersion mechanism dispersion force, on top of a main macro mixing mechanism; the main body under the bottom of the stator and is located the power within the stator rotor, dynamic rotor in the stator; the stator is installed on the suction tube powder powder, the powder powder suction tube corresponding to the other end penetrates the main body of the stator and connected, and the powder powder is communicated with the main pipe; the outside of the main body is arranged for driving the dynamic mechanism of the rotation of the rotor. The invention can overcome the conventional treatment of nano powder dispersed application, can solve the self absorption of nano powders, powder and solvent pre dispersed, so that the whole structure is compact, simple process, reliable performance.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及国防、电子、化工、轻工、航天航空、生物、医学等领域的纳米材料应用的分散装置，特别涉及具有分散性能好，自吸能力强的一种用于分散纳米粉末的自吸式反应器。
技术介绍
纳米材料用途十分广泛，在国防、电子、化工、轻工、航天航空、生物、医学等领域的应用发挥着越来越重要的作用。目前，纳米粉体材料可以容易制备，但是，纳米粉体的团聚问题却严重阻碍了纳米粉体的应用和相应的纳米材料制备，成为纳米技术继续发展的瓶颈。纳米粉体的团聚是指原生纳米粉体在制备、分离、处理和存放过程中相互连接、由多个颗粒形成较大的颗粒团簇现象。纳米颗粒团聚，目前研究者把其分为软团聚和硬团聚两种。软团聚是静电力和范德华力作用形成的，常用物理法处理；而硬团聚形成的原因除了静电力和范德华力之外，还存在化学键作用，存在不同的团聚机理，常用化学法处理。纳米颗粒团聚后，所形成二次粒子，粒径与一般的微米级颗粒相当，使得纳米材料优异性能因此消失。因此，解决或减轻团聚问题是十分关键的。常规分散纳米材料的物理法为机械法和超声法。常规机械分散可分研磨、球磨、胶体磨和机械搅拌等。研磨法、球磨、胶体磨存在粉碎极限问题，因纳米颗粒具有较大界面能，颗粒间范德华力较强，随着粒径的减小，颗粒间自动聚集的趋势变大，分散作用和聚集作用趋于平衡，粒径不再变化；另外磨头或磨球与筒壁摩擦产生杂质，影响产品的纯度和性能。机械搅拌，若采用普通搅拌桨由于剪切力不够， 无法打碎团聚的纳米材料；采用高速分散叶轮，能打碎部分团块，不能实现纳米材料性能要求。常规的超声波分散是利用超声波在纳米颗粒溶液产生空化作用，空化作用形成局部的高温高压，并产生巨大的冲击力和微射流，纳米粉体在其的作用下，表面能被削弱，从而实现对纳米粉体的分散作用。但是，超声波分散存在着功率放大困难，而且噪音大的缺点，规模工业化处理不甚方便。常规物理法处理纳米材料的分散，存在主要问题是分散后的颗粒一旦离开机械力的作用，颗粒会重新聚并。因为，纳米颗粒在溶剂中的分散是一个分散和聚并的平衡过程。 这样，纳米颗粒需要化学分散处理。常规的化学分散法为表面化学修饰和分散剂分散，使得材料之间或材料与溶剂之间的团聚能力削弱，相对效果好很多。但是，纳米材料的应用一般与溶剂混合后使用，即使材料经过表面修饰或加入分散剂(化学法)，也存在粉末与溶剂润湿不均勻，很快产生结团现象。这时，若不及时利用机械力把它打开，将很难再次分散。因此，纳米粉末与溶剂开始接触时的预分散问题，显得十分重要。常规的纳米材料应用的反应器为普通的搅拌反应器，分散在其它工序中进行后， 物料再导入反应器中处理。这样，存在纳米颗粒的二次聚并现象。即使在分散工序中，由于颗粒加入溶剂时无法及时解决预分散问题，形成团聚。同时，粉末加入溶剂时导致工作环境粉尘飞扬。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于分散纳米粉末的自吸式反应器，其能克服常规处理纳米粉末分散应用的缺点，能够自吸纳米粉末，解决粉末与溶剂的预分散问题，使整体设备结构紧凑，加工工艺简单，性能可靠。按照本专利技术提供的技术方案，所述用于分散纳米粉末的自吸式反应器，包括反应器容器的主体，所述主体的侧上部设有用于提供分散力的高速分散机构，主体的上顶部设有宏观搅拌机构；所述主体内的下底部设有定子及位于所述定子内的动力转子，动力转子能在定子内转动；定子上安装有粉体吸粉管，所述粉体吸粉管对应于与定子相连的另一端穿出主体外，且粉体吸粉管与主体相连通；主体外的底端设有用于驱动动力转子转动的驱动机构。所述定子包括均勻分布的进液口及位于所述定子中心区的吸粉口 ；粉体吸粉管的一端伸入定子的吸粉口内，并安装在定子上；所述定子的圆环周向侧面设有若干液固两相出口的定子内槽孔及定子外槽孔，所述定子外槽孔位于定子内槽孔的外圈。所述动力转子包括用于液固两相出口的转子内槽孔及转子外槽孔，所述转子外槽孔及转子内槽孔位于动力转子的圆环周向侧面，转子外槽孔位于转子内槽孔的外圈；动力转子上设有均勻分布的叶片。所述动力转子与定子间的加工安装间隙为0. 5 lmm。所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机通过驱动电机安装座安装在主体上； 驱动电机的驱动轴通过轴旋转密封与动力转子相连，定子通过密封压盖安装于驱动电机安装座的端部。所述高速分散机构包括分散电机，所述分散电机通过分散电机安装座安装于主体的侧上部；分散电机安装座中心区的连接管伸入主体内，连接管对应于伸入主体内的端部通过第一密封座及分散轴安装轴承安装有分散轴，所述分散轴的一端穿过第一密封座后伸入连接管内，并通过分散轴连轴器与分散电机的输出轴相连；分散轴对应于位于连接管外的一端固定安装有高速分散盘。所述宏观搅拌机构包括搅拌电机，所述搅拌电机通过安装机座安装于主体的上顶部；所述安装机座中心区的定位管伸入主体内；定位管对应于伸入主体内的端部设有第二密封座，搅拌电机的输出轴穿出第二密封座后通过搅拌轴连轴器与搅拌轴相连，所述搅拌轴上固定安装有搅拌桨。所述主体内设有挡板安装轴，所述挡板安装轴沿主体的轴向长度方向分布；挡板安装轴上设有固定桨式挡板，所述固定桨式挡板的数量为两块或两块以上；挡板安装轴对应于伸入主体内的端部设有温度计探头。所述主体包括内筒体，所述内筒体的外面设有夹套。所述安装机座上设有卧式减速机，所述卧式减速机的输入轴与搅拌电机的输出轴相连，减速机输出轴伸入定位管内，并穿过第二密封座后通过搅拌轴连轴器与搅拌轴相连。本专利技术的优点引入了高速旋转的动力转子和定子的组合，实现自动吸粉与溶剂液体的预分散，高速分散机构产生不间断的分散力，同时宏观搅拌机构使得反应器容器内的物料均勻，使纳米粉末在液体中均勻分散而避免团聚。定子结构上有进液口和吸粉口， 动力转子的高速旋转提供强大的动力，动力转子随直径方向的动能增加而位能减少，从而使动力转子外围高动能的流体压力低于转子中心低动能的压力，产生空位状态，流体由动力转子中心向转子外围流动，导致转子中心空位，形成该区域的真空，液体和粉体分别从进料口吸入，形成本机构的自吸能力，自吸式的操作方式使分散过程工作环境的粉尘减少，消除了传统处理工艺中所需的环保辅助设施；液固两相经过动力转子带有槽孔的内外圆环流出，在动力转子和定子小间隙(0. 5 lmm)腔体内剪切、碾磨、撞击，纳米粉末被预分散，液固两相经过定、转子共四层流道的作用，获得了极大的机械能，足以使纳米粉末克服团聚的范德华力，形成良好的粉末分散体系，使得纳米粉末在一开始液流均勻湿润，避免传统工艺会在液流的表面、搅拌轴和容器壁上形成的团聚或结皮现象；两相流体从定子的槽孔喷出，具有一定的动能，沿着容器底部向容器周边往上流动，而容器上侧部的高速分散机构的高速分散盘进一步分散液固两相流体，获得容器内的不间断机械能，防止了纳米粉末在液体溶剂的聚并现象；而宏观搅拌机构形成了反应器容器内的宏观全混合，良好提供预分散和高速分散的宏观流场，消除了局部短循环。通过这些机构和作用使得纳米粉末在本专利技术装置实现自吸、均勻分散的功能，达到提高纳米粉末分散及其应用的效果，整体设备结构紧凑， 加工工艺简单，性能可靠。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术驱动机构的结构示意图。图3为定子的结构示意图。图4为图3的俯视图。图5为动力转子的结构示意图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于分散纳米粉末的自吸式反应器，包括反应器容器的主体（１），所述主体（１）的侧上部设有用于提供分散力的高速分散机构（２），主体（１）的上顶部设有宏观搅拌机构（３）；其特征是：所述主体（１）内的下底部设有定子（６）及位于所述定子（６）内的动力转子（７），动力转子（７）能在定子（６）内转动；定子（６）上安装有粉体吸粉管（９），所述粉体吸粉管（９）对应于与定子（６）相连的另一端穿出主体（１）外，且粉体吸粉管（９）与主体（１）相连通；主体（１）外的底端设有用于驱动动力转子（７）转动的驱动机构（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪邦庆，丁力，毛炜陶，范明明，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32