一种热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置及其分散方法与流程

1.本发明涉及分散装置技术领域，尤其涉及一种热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置及其分散方法。


背景技术：

2.伴随着交通运输业的快速发展，车用轮胎需求大量增加，轮胎消耗成为废旧轮胎的问题也日益突出，因此废旧轮胎回收利用的环境风险及其资源化综合利用得到了广泛关注。废旧轮胎回收利用和处置的各种途径中，热解是一种目前公认具有较好资源化利用前景的工艺技术手段。
3.废旧轮胎热解的主要产物之一是热解炭黑，因其结构组成的变化及含有的各种在轮胎生产过程中所添加的二氧化硅、商业氧化锌和硫磺等材料，其热解过程分散状态，只能用作低价值橡胶制品的添加剂，而较为理想的热解炭黑品质提升、高值化途径是将其重新用作轮胎制造的复合材料。
4.橡胶的补强材料具有重要的现实意义。轮胎热解处理过程，使炭黑粒子间强大的自聚作用使其在橡胶基体难以均匀分散，很大程度上限制了热解炭黑在橡胶材料应用上，其性能的进一步提升。将热解炭黑高速分散改性后用作橡胶的补强材料具有重要的现实意义。经过高速分散改性的炭黑在橡胶基体中的分散性得到大大地改善，在一定程度上打破了炭黑增强橡胶的机械性能的局限性，同时亦赋予其优异性能。
5.外加表面活性剂或物理表面修饰可以提升碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)的分散效果，但分散效果受分散方式影响显著，若仅仅依靠提高外加表面活性剂的量而不增加碳纳米材料表面对其吸附量的话，对材料分散效果的提升往往十分有限。


技术实现要素：

6.有鉴于此，为实现提高热解炭黑与碳纳米管的分散效果，一方面，本发明提供了一种热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置，通过气力及除尘输送设备将热解炭黑输送至搅拌罐后，经过隔膜泵输送至高速分散机中，提高热解炭黑与碳纳米管的分散效果。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
8.一种热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置，包括：
9.气力及除尘输送设备，其用于输送物料和用于对高速分散装置进行除尘；
10.物料定量配送装置，其用于精确称取物料，其入口端通过管路与所述气力及除尘输送设备的出口端相连通；
11.搅拌罐，其入口端与所述物料定量配送装置的出口端相连通；
12.高速分散机，其入口端通过管路与所述搅拌罐的出口端相连通，其出口端连通浆料罐；
13.所述搅拌罐与所述高速分散机相连通的管路上设置有用于将所述搅拌罐搅拌好的物料泵入所述高速分散机内的隔膜泵。
14.优选地，还包括材料仓；
15.所述材料仓的入口端与所述气力及除尘输送设备的出口端相连通，所述材料仓的出口端与所述物料定量配送装置的入口端相连通。
16.优选地，还包括料泵；
17.所述高速分散机、所述浆料罐和所述料泵依次相连通，形成循环回路。
18.优选地，所述高速分散机内设置的磨盘为陶瓷磨盘。
19.另一方面，本发明提供了上述热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置的分散方法，其特征在于，包括如下步骤：
20.将热解炭黑通过气力及除尘输送设备输送至物料定量配送装置，对热解炭黑进行精确称量后送入搅拌罐内与定量纯净水及碳纳米管进行混合搅拌，搅拌均匀后经隔膜泵泵入高速分散机内进行分散，得到分散好的液态物料，将分散好的液态物料泵入浆料罐中。
21.优选地，所述高速分散机的转速为分散速度正反转4800转每分钟，分散时间为15-20分钟。
22.优选地，所述分散好的液态物料为800-1000目浆料炭黑产品。
23.优选地，所述热解炭黑为从废旧轮胎中获得的325目热解炭黑。
24.本发明相对于现有技术，具有如下的有益效果：
25.本发明提供的热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置，通过气力及除尘输送设备将热解炭黑输送至搅拌罐后，经过隔膜泵输送至高速分散机中，提高热解炭黑与碳纳米管的分散效果，物料定量配送装置能够实现热解炭黑的精确称量，进一步提高分散效果。
26.本发明提供的热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置，通过高速分散机、浆料罐和料泵形成分散的循环回路，实现循环分散，提高分散效果。
附图说明
27.图1为本发明的示意图；
28.图2为循环回路的示意图；
29.图中，1.气力及除尘输送设备，2.材料仓，3.物料定量配送装置，4.搅拌罐，5.隔膜泵，6.高速分散机，7.浆料罐，8.料泵。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆
卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.如图1-2所示，本发明提供了一种热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置，包括：
34.气力及除尘输送设备1，其用于输送物料和用于对高速分散装置进行除尘；
35.物料定量配送装置3，其用于精确称取物料，其入口端通过管路与所述气力及除尘输送设备1的出口端相连通；
36.搅拌罐4，其入口端与所述物料定量配送装置3的出口端相连通；
37.高速分散机6，其入口端通过管路与所述搅拌罐4的出口端相连通，其出口端连通浆料罐7；
38.所述搅拌罐4与所述高速分散机6相连通的管路上设置有用于将所述搅拌罐4搅拌好的物料泵入所述高速分散机6内的隔膜泵5。
39.本发明中，气力及除尘输送设备1为控制装置启动高压风机通过除尘设备抽取料斗内空气，同时关闭落料装置，使料斗内产生负压，在负压的作用下，料仓内物料通过输送管道到物料定量配送装置。
40.物料定量配送装置3为以毫克为单位的高精度粉体输送计量装置，其形状为漏斗型，是电子称重装置上的称重料斗。
41.高速分散机6选择常规的分散剂即可，对此没有特殊的要求。
42.将炭黑、石墨烯、水的混合物通过隔膜泵进入高速分散机，在分散机中进行每分钟4800转的研磨，通过出口进入浆料罐，再由隔膜泵送入分散机，反复持续15-20分钟的高速研磨，形成800-1000目的浆料炭黑产品，再进行下一步使用。
43.在本发明中，还包括材料仓2；
44.所述材料仓2的入口端与所述气力及除尘输送设备1的出口端相连通，所述材料仓2的出口端与所述物料定量配送装置3的入口端相连通。
45.本发明中，气力及除尘输送设备1可以将热解炭黑输送至材料仓2内缓冲储存。
46.在本发明中，还包括料泵8；
47.所述高速分散机6、所述浆料罐7和所述料泵8依次相连通，形成循环回路，对分散好的液态物料进行往复循环分散，以提高其分散效果。
48.在本发明中，所述高速分散机6内设置的磨盘为陶瓷磨盘。
49.另一方面，本发明还提供了上述热解炭黑与碳纳米材料高速分散装置的分散方法，其特征在于，包括如下步骤：
50.将热解炭黑通过气力及除尘输送设备1依次输送至材料仓2进行缓冲和储存后，材料仓2的热解炭黑再输送至物料定量配送装置3进行精确称量后送入搅拌罐4内与定量纯净水及碳纳米管进行混合搅拌，搅拌均匀后经隔膜泵5泵入高速分散机6内进行分散，得到分散好的液态物料，将分散好的液态物料泵入浆料罐7中。
51.在本发明中，所述高速分散机6的转速为分散速度正反转4800转每分钟，分散时间为15-20分钟。
52.在本发明中，所述分散好的液态物料为800-1000目浆料炭黑产品，待下一步流程应用。
53.在本发明中，所述热解炭黑为从废旧轮胎中获得的325目热解炭黑。
54.本发明中，还将热解炭黑、碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)与表面活性剂或物理表面修饰一起进行高速循环分散，在高速陶瓷磨盘剪切力及物料表面活性提供的机械力场作用下，加入具有亲水基和亲油基的两性有机弱酸十二烷基苯磺酸(dbsa)，使炭黑聚集体和附聚体破碎的同时，活化的炭黑表面能够吸附dbsa分子，dbsa分子与炭黑之间通过分子间强烈的π-π共轭效应包覆在炭黑表面。dbsa分子通过微粒间的静电斥力和空间位阻效应实现炭黑粒子在水性介质的稳定分散。
55.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。