[发明专利]一种粉体材料的振动分散设备

说明书

一种粉体材料的振动分散设备，本发明属于粉体材料领域特殊设备，包括特殊设计的料桶，料桶内设置有多层弹力线，料桶内涂有机涂层，料桶固定在弹簧基座上，弹簧基座上设置有振动电机，料桶上设置有进料口和出料口，料桶内多层弹力线由料桶外侧的张紧装置严格张紧。本振动分散设备没有振动球磨机的研磨介质，没有研磨介质相接触的相互研磨作用，它是由振动电机驱动，料桶内多层弹力线高频振动，对激荡漂浮起来的粉体粒子具有强大的剪切作用，从而达到对粉体材料的高效分散和解理。它对松装密度较小的粉体材料，其分散和解理作用特别有效。

技术领域

本发明属于粉体材料领域的一种特殊设备。

技术背景

粉体材料，尤其是纳米粉体材料，超微颗粒尺寸在1～100nm，理论上它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。但是截至目前为止，纳米材料的实际应用还是很有限。纳米粉体材料，由于其纳米颗粒的粒径小，比表面积很大，因此特别容易团聚。形成的团聚体后，在实际应用中难以有效地分散开来，从而严重影响了纳米材料应有的性能发挥。

对于粉体材料的粉碎、解理和分散，目前干法使用的设备有：机械粉碎机、气流粉碎机、球磨机、振动球磨机。这些设备对于初级粒子只有几十纳米的纳米粒子团聚体，是难以有效地将其分散开来。振动球磨机，它需要加研磨介质(如氧化锆球)，通过氧化锆球与氧化锆球之间的碰撞、挤压、滑动来粉碎物料。干法振动球磨，如采用Φ5氧化锆球，对纳米粉体的团聚体，是无法有限分散的。

对于粉体材料的粉碎、解理和分散，目前湿法使用的设备有：搅拌磨、砂磨机、超声波分散机，需要加入液体分散剂。湿法研磨和湿法超声分散能够将纳米团聚体打开，得到浆料，但是如果要将这浆料烘干，则纳米粒子又重新严重团聚起来了。

湿法砂磨机，如采用Φ1的氧化锆研磨球，对浆料中的颗粒实行无差别研磨粉碎，对于想获得大薄片状形貌，是无法实现的。湿法超声波分散，其超声波频率≥20KHz。目前使用超声分散设备只能制造实验室小样，难以工业化应用，因为超声波发生器所发出的高频振荡讯号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质(如分散液水)中，超声波在分散液如水中疏密相间地向前辐射。换能器只能做得较小，超声波分散的效能很低，无法实现工业化大生产。况且得到的分散浆料干燥后，粉体将再次严重团聚。

对于目前的碳纳米管产业，生产制造出的碳纳米管严重团聚缠绕在一起，特别难以分散。气流粉碎，无法让缠绕的碳纳米管分散开来。

石墨烯产业也是面临同样的问题，通过氧化-还原法或者二氧化碳插层膨胀解理法，制造出的石墨烯薄片，一是石墨烯层解理不完全，仍然还是多层结构；二是解理后的薄层石墨烯片缠绕团聚在一起，干法无法将其分散开来。

目前工业上使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)为分散剂，加入聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)或其它物质作为表面活性剂，使用砂磨机(用Φ1mm左右的氧化锆球)湿法研磨得到导电浆料。湿法砂磨，主要是研磨粉碎作用，得到的碳纳米管浆料，碳纳米管的长径比将减小很多，碳纳米管被研磨断了碎了。砂磨后得到的石墨烯浆料，粒径2um左右，石墨烯片被严重磨碎了，石墨烯片上缺陷很多，无法得到大片、薄层状优质石墨烯片。

由于受工业化设备的限制，纳米粉体、碳纳米管、石墨烯等材料的应有性能没有充分发挥出来，工业化应用很有限。

发明内容

本发明的目的在于设计制造一种高效的粉体材料振动分散设备。它没有研磨介质(如氧化锆研磨球)，所以它没有振动球磨机内研磨球与研磨球之间的接触研磨作用，完全不同于振动球磨机的粉碎原理。也没有产生超声波发生源，所使用的振动频率在5KHz以下，远低于超声波(20KH以上)的频率范围，完全不同于超声波的分散机理。