[发明专利]一种微纳米粉体悬浮液的干燥方法

说明书

本发明涉及一种微纳米粉体悬浮液的干燥方法，属于纳米材料技术领域。本发明微纳米材料吸水树脂干燥工艺的过程为：首先将得到的微纳米悬浮液产品去其上清液，取其浆液，将浆液均匀分散于具有一定孔隙的滤布袋中，后将吸水树脂均匀摊铺于滤布袋的上下方，然后在滤布袋上方添加具有一定质量的物体，一段时间取出滤布袋中的浆料，将其进一步冷冻干燥，最终获得无团聚的微纳米粉体颗粒。与其他微纳米产品干燥技术相比，该方法无需复杂的设备、工艺及其操作简单、干燥效果好、效率高、能耗低等优点。

技术领域

本发明具体涉及了一种微纳米粉体悬浮液产品的干燥方法，属于微纳米材料的技术领域。

背景技术

微纳米材料是三维空间尺寸中至少有一维尺寸小于10μm的材料。由于微纳米材料粒径小，比表面积较大，表面能较大，在液相中受到分子间作用力等力容易形成软团聚体；在干燥的过程中，由于液体表面张力的存在，微纳米材料易形成硬团聚体。因此在微纳米材料进行干燥的过程中，防止微纳米材料的团聚，是其生产过程中存在的一个难题。微纳米材料的常用干燥方法有减压干燥、常压干燥、喷雾干燥、冷冻干燥。

减压干燥是将容器中的气体抽出，并通过热空气将热量传递给湿物料，使物料表面的水分汽化，由于物料内外水分浓度差，内部的水分扩散到表面。由于减压干燥只是将物料表面水分带走，从而使纳米材料干燥不均匀；干燥时间较长，从而使设备内部支撑体表面膜隆起。为解决此问题，研究者做出了改进，如CN 107185783A披露了一种使用对涂布于基板上的包含聚酰亚胺前驱物及溶剂的涂布液的涂布膜，对物料减压干燥的方法；CN107289742A披露将物料引入微负压环境、较低温度下利用余热循环气流干燥方法。上述减压干燥专利解决了减压干燥过程中的支撑板表面膜隆起和利用余热进行循环气流减少了能耗，但是减压干燥带走的只是湿物料表面的水分，会使物料干燥不均匀。

常压干燥只是通过改变物料所处的环境温度，升高温度使物料中的水分汽化达到干燥的目的。通常常压干燥的物料得到的产品粒径较大，是制备气凝胶的常用方法。如CN106745002A披露了利用常压干燥制备块体的二氧化硅凝胶；CN 106629751A，CN106698446A和CN 107188524A都披露了通过常压干燥来制备气凝胶。

喷雾干燥是采用物料雾化的方法，使物料分散在热气流中，热空气与物料直接接触使水分迅速蒸发，从而达到干燥的目的。但是纳米材料在收集时易发生团聚，且易沾染在装置内壁。对此，许多研究者进行了创新，如CN 102783498A披露了利用高速转盘、旋风干燥和旋风分离器，得到了大小均匀的纳米银抗菌剂的方法；CN 106924982A披露了一种带有两种气管的喷雾干燥设备，能够防止纳米材料粘在塔内壁，提高纳米氧化锌材料的收率的装置。上述方法通过更改装置来防止纳米材料团聚和减少纳米材料的浪费，但是利用喷雾干燥的设备干燥纳米材料操作复杂，能耗高，成本高。

冷冻干燥的原理是：先将含有水的液体冻成固体，之后使水分升华从固态变成气态，从而去除产品中的水分，得到的产品不容易团聚。由于冷冻时间较长，延长了材料的团聚时间，从而得到的产品颗粒较大。为克服这一缺点，许多研究者通过冷冻真空、冷冻后煅烧和研磨的方法改善颗粒团聚状况，如CN 103900353A披露了一种将浆料放置在真空中先降温、恒温后升温再恒温，从而避免干燥后的颗粒团聚的方法；CN 106395895A披露了一种将纳米材料快速冷却、进一步冷冻干燥、最后经过煅烧，从而得到多孔的二氧化钛纳米材料；CN 107082408A披露了冷冻干燥、升温和球磨制得的多孔硼碳氮纳米片，从而提高产品产率的方法。上述冷冻干燥专利方法披露的方法都是添加冷冻干燥的操作步骤，从而减少纳米材料的团聚。但是由于冷冻干燥在冷冻过程时间在数分钟到数小时之间，从而延长了纳米材料的团聚时间，而且增加的后续处理步骤，延长了材料的处理时间，且冷冻干燥能耗较大，每干燥一公斤水大约需要一百度电。