用于柔性纳米多孔材料的高速流体粉碎机
阅读：997发布：2020-05-11
专利汇可以提供用于柔性纳米多孔材料的高速流体粉碎机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型属于材料 粉碎 技术领域，具体涉及一种柔性 纳米多孔材料 的粉碎装置。它由可调速 电机 、不锈 钢 容器、 不锈钢 螺旋桨、透明有机玻璃 保护罩 和机壳等组成，其中，可调速电机固定在机壳中，可调速电机的 转轴 与螺旋桨之间用常规紧固方法连接，并可以拆卸以调换不同形状的螺旋桨，可调速电机的转速范围为120RPM～1200RPM；不锈钢容器设置于透明有机玻璃保护罩内，不锈钢容器和透明有机玻璃罩的上口分别用常规的螺旋紧固方式固定在机壳下侧，并且可以拆卸。本实用新型结构简单，使用方便，对柔性纳米多孔结构保护良好，微粉粒径分布均匀。，下面是用于柔性纳米多孔材料的高速流体粉碎机专利的具体信息内容。
技术领域
本实用新型属于材料粉碎技术领域，具体涉及一种柔性纳米多孔材料的粉碎装置。
背景技术
柔性纳米多孔材料的代表是纳米多孔石墨。石墨经过插层和膨化处理可制取多孔膨胀 石墨。多孔膨胀石墨经过适当处理之后可获得多方面的应用，包括油污清理、隔音、保温 隔热以及医用等等。但是采用传统的膨胀石墨技术制备的多孔膨胀石墨中的孔隙比较粗 大，一般都在微米级以上。过粗的孔隙严重约束了膨胀石墨的各项性能，包括吸附能力、 传热换热能力和隔音能力等。近年来，纳米材料技术发展非常迅速。纳米多孔材料技术是 纳米材料领域的一个非常重要的热点。利用各种物理和化学的方法对传统的多孔材料进行 改良，将其孔径进一步缩小到纳米范围，制备纳米多孔材料，不仅能够提高纳米孔材料的 各项性能，还能够产生一些新颖的效应和性能，这些都对拓展多孔材料的应用范围和挖掘 其应用潜力具有重要的价值。
由于石墨的自紧密特性，多孔石墨的成型方法主要采用碾压方式。采用碾压成型比较 适合制备大面积形式的石墨产品，如石墨箔、石墨毡、石墨带等等。但是碾压方法对于膨 胀石墨内孔结构的破坏是比较明显的，经过多次的碾压程序，膨胀石墨中孔隙率降低可达 50％以上。由于这个原因，碾压成型方法多用于生产用作密封材料等用途的石墨制品。而 多孔石墨的多孔特性未能得到充分的应用。而如果能将多孔膨胀石墨打碎成微粉，不仅可 以大幅度增加多孔石墨与环境之间的接触面积，充分发挥其多孔吸附特性，微粉还具有应 用灵活的优点，可以以其为基材制取多种形式的多孔石墨制品，拓展其应用。但是由于多 孔膨胀石墨非常柔软，常规的微粉制备技术并不适合用于粉碎多孔石墨。例如，球磨粉碎 技术适合脆性材料的粉碎，磨球之间的撞击会使得柔性的多孔石墨相互粘连而形成石墨带 或石墨箔。气流粉碎技术中，轻盈的多孔石墨絮状物常常堵塞其气道而使得粉碎过程中断， 也是不可行的。在超声粉碎技术中，因为多孔膨胀石墨的质量非常轻，其粉碎效果也是非 常差的。
发明内容
针对纳米多孔石墨等柔性多孔材料难以粉碎这一难题，本实用新型利用高速流体的冲 击作用提出了一种用于柔性纳米多孔材料的粉碎装置。
本实用新型提出的高速流体粉碎机，由可调速电机1、不锈钢容器2、螺旋桨3、透明 有机玻璃保护罩4和机壳5等组成，其结构如图1所示。其中，可调速电机1固定在机壳 5中，可调速电机1的转轴与螺旋桨3之间用常规紧固方法连接，并可以拆卸以调换不同 形状的螺旋桨，可调速电机1的转速范围为120RPM～1200RPM；不锈钢容器2设置于透 明有机玻璃保护罩4内，螺旋桨3在不锈钢容器2内；不锈钢容器2和透明有机玻璃保护 罩4的上口分别用常规的螺旋紧固方式固定在机壳5下侧，并且可以拆卸。
在操作过程中，先拆下透明有机玻璃保护罩4和不锈钢容器2。然后在不锈钢容器2 加入约1/2～2/3容积的液体和柔性纳米多孔材料混合物，混合物中，液体和柔性纳米多孔 材料的质量比例可在一定范围内变化，如100∶1～200∶1，要求保证混合物具有良好的流动 性，同时保证合适的柔性纳米多孔材料微粉生产效率。然后将不锈钢容器2和透明有机玻 璃保护罩4按顺序固定在机壳5下面。启动电机1，并逐渐匀速升高电机转速，一般情况 下，在10～30秒内将转速提高到600RPM即可，并保持在最高转速0.5～2分钟。然后关 闭电机，切断电源，顺序取下透明有机玻璃保护罩4和不锈钢容器2。将不锈钢容器2中 的混合物用200目以上的筛子过滤。过滤物用玻璃或不锈钢托盘盛装，放入120℃烘箱， 烘至恒重，即可得到柔性纳米多孔材料粉体了。
与现有的粉碎技术相比，本实用新型提出的高速流体粉碎机具有如下优点：
(1)对柔性纳米多孔材料的孔结构保护良好，图2为粉碎后的柔性纳米多孔石墨的 内的孔径分布，孔径分布的最大值在100纳米左右，孔隙率为84％，与未经粉碎的纳米多 孔石墨的孔径分布类似。
(2)微粉粒径分布均匀，图3为粉碎的多孔石墨微粉粒径分布曲线，可见其粒径主 要分布在1～10微米之间。
附图说明
图1：高速流体粉碎机示意图。
图2：纳米孔膨胀石墨微粉孔径分布图。
图3：膨胀石墨微粉粒径分布图。
图中标号；1为可调速电机，2为不锈钢容器，3为螺旋桨，4为透明有机玻璃罩，5 为机壳。
由于石墨的自紧密特性，多孔石墨的成型方法主要采用碾压方式。采用碾压成型比较 适合制备大面积形式的石墨产品，如石墨箔、石墨毡、石墨带等等。但是碾压方法对于膨 胀石墨内孔结构的破坏是比较明显的，经过多次的碾压程序，膨胀石墨中孔隙率降低可达 50％以上。由于这个原因，碾压成型方法多用于生产用作密封材料等用途的石墨制品。而 多孔石墨的多孔特性未能得到充分的应用。而如果能将多孔膨胀石墨打碎成微粉，不仅可 以大幅度增加多孔石墨与环境之间的接触面积，充分发挥其多孔吸附特性，微粉还具有应 用灵活的优点，可以以其为基材制取多种形式的多孔石墨制品，拓展其应用。但是由于多 孔膨胀石墨非常柔软，常规的微粉制备技术并不适合用于粉碎多孔石墨。例如，球磨粉碎 技术适合脆性材料的粉碎，磨球之间的撞击会使得柔性的多孔石墨相互粘连而形成石墨带 或石墨箔。气流粉碎技术中，轻盈的多孔石墨絮状物常常堵塞其气道而使得粉碎过程中断， 也是不可行的。在超声粉碎技术中，因为多孔膨胀石墨的质量非常轻，其粉碎效果也是非 常差的。
发明内容
针对纳米多孔石墨等柔性多孔材料难以粉碎这一难题，本实用新型利用高速流体的冲 击作用提出了一种用于柔性纳米多孔材料的粉碎装置。
本实用新型提出的高速流体粉碎机，由可调速电机1、不锈钢容器2、螺旋桨3、透明 有机玻璃保护罩4和机壳5等组成，其结构如图1所示。其中，可调速电机1固定在机壳 5中，可调速电机1的转轴与螺旋桨3之间用常规紧固方法连接，并可以拆卸以调换不同 形状的螺旋桨，可调速电机1的转速范围为120RPM～1200RPM；不锈钢容器2设置于透 明有机玻璃保护罩4内，螺旋桨3在不锈钢容器2内；不锈钢容器2和透明有机玻璃保护 罩4的上口分别用常规的螺旋紧固方式固定在机壳5下侧，并且可以拆卸。
在操作过程中，先拆下透明有机玻璃保护罩4和不锈钢容器2。然后在不锈钢容器2 加入约1/2～2/3容积的液体和柔性纳米多孔材料混合物，混合物中，液体和柔性纳米多孔 材料的质量比例可在一定范围内变化，如100∶1～200∶1，要求保证混合物具有良好的流动 性，同时保证合适的柔性纳米多孔材料微粉生产效率。然后将不锈钢容器2和透明有机玻 璃保护罩4按顺序固定在机壳5下面。启动电机1，并逐渐匀速升高电机转速，一般情况 下，在10～30秒内将转速提高到600RPM即可，并保持在最高转速0.5～2分钟。然后关 闭电机，切断电源，顺序取下透明有机玻璃保护罩4和不锈钢容器2。将不锈钢容器2中 的混合物用200目以上的筛子过滤。过滤物用玻璃或不锈钢托盘盛装，放入120℃烘箱， 烘至恒重，即可得到柔性纳米多孔材料粉体了。
与现有的粉碎技术相比，本实用新型提出的高速流体粉碎机具有如下优点：
(1)对柔性纳米多孔材料的孔结构保护良好，图2为粉碎后的柔性纳米多孔石墨的 内的孔径分布，孔径分布的最大值在100纳米左右，孔隙率为84％，与未经粉碎的纳米多 孔石墨的孔径分布类似。
(2)微粉粒径分布均匀，图3为粉碎的多孔石墨微粉粒径分布曲线，可见其粒径主 要分布在1～10微米之间。
附图说明
图1：高速流体粉碎机示意图。
图2：纳米孔膨胀石墨微粉孔径分布图。
图3：膨胀石墨微粉粒径分布图。
图中标号；1为可调速电机，2为不锈钢容器，3为螺旋桨，4为透明有机玻璃罩，5 为机壳。
具体实施方式
电机1的功率为1千瓦，不锈钢容器2为圆桶形，直径为150mm，高为200mm。透明 有机玻璃罩4也为圆桶形，直径为250mm，高度为300mm，机壳5直径为250mm，高度 为100mm。螺旋桨3采用不锈钢，高度为150mm，桨叶的长度为50mm。电机1固定于机 壳5中的底板上，转轴穿过机壳5的底板与螺旋桨3上端连接。不锈钢容器2和有机玻璃 罩4的上口分别与机壳底部的螺旋方式固定连接。即得所需粉碎机。
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