[发明专利]一种炭黑-碳纳米管复合材料的制造装置及生产方法

说明书

本发明属于碳纳米管材料技术领域，公开了一种炭黑‑碳纳米管复合材料的制造装置及生产方法，包括依次设置的第一混合器、燃烧器、第二混合器和形成有高压电场的生成器，催化剂、燃料和助燃空气在第一混合器内进行混合；然后通入燃烧器内进行燃烧，燃烧产生的火焰再通入第二混合器内，同时在第二混合器内通入原料油，原料油和火焰进行剪切、混合，裂解生成炭黑核心及碳原子，由于第一混合器、燃烧器、第二混合器和生成器都是连通的，生成的炭黑核心及碳原子以及催化剂在燃烧器内产生的阳离子通入生成器，在生成器内高压电场的作用下生成炭黑‑碳纳米管复合材料。

技术领域

本发明属于碳纳米管材料技术领域，更具体涉及一种炭黑-碳纳米管复合材料的制造装置及生产方法。

背景技术

炭黑作为传统的轮胎橡胶填充剂及增强剂，在橡胶增强体系中占据主导地位。碳纳米管具有优异的力学、电学及化学性能，在橡胶中增强效果极强，作为增强剂与橡胶复合后，能使橡胶材料的各项性能得到大幅度的提高。但是碳纳米管价格昂贵，并且碳纳米管为类似一维的结构，没有炭黑那样的多维结构，表面没有氧氮的官能团，在物理、化学方面难与橡胶形成强结合，在橡胶中分散性极差。

为了使碳纳米管均匀地分散在橡胶中，在轮胎橡胶混炼时改进挤压，改变传统混合工序等物理方法，也使用在碳纳米管一维结构外引入与橡胶之间相容性比较好的官能团或添加各种分散剂的化学方法，结果无论从分散效果还是经济效益，都不尽人意。

据上述，橡胶增强体系需要一种材料，既要有碳纳米管作为增强剂的力学、电学及化学性能，又要有炭黑这种在橡胶中分散性较好，价格合理的优点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种炭黑-碳纳米管复合材料的制造装置及生产方法，在密封管道内依次设置第一混合器、燃烧器、第二混合器和形成有高压电场的生成器，催化剂、燃料和助燃空气在第一混合器内进行混合；然后通入燃烧器内进行燃烧，燃烧产生的火焰再通入第二混合器内，同时在第二混合器内通入原料油，原料油和火焰进行剪切、混合，裂解生成炭黑核心及碳原子，生成的炭黑核心及碳原子以及催化剂在燃烧器内产生的阳离子通入生成器，在生成器内高压电场的作用下生成炭黑-碳纳米管复合材料。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种炭黑-碳纳米管复合材料的制造装置,包括依次设置的第一混合器、燃烧器、第二混合器和生成器，

所述第一混合器用于将物质充分混合；

所述燃烧器与所述第一混合器连通，用于燃烧燃料；

所述第二混合器与所述燃烧器连通，用于混合物质；

所述生成器与所述第二混合器连通，且内部形成有高压电场，用于生成炭黑-碳纳米管复合材料。

在本申请的一些实施例中，所述第一混合器上开设有用于通入物质的三个入口，分别为第一入口、第二入口和第三入口；

所述燃烧器与所述第一混合器连接端的内径大于与所述第二混合器连接端的内径；

所述第二混合器上开设有用于通入物质的第四入口；

所述生成器的外表面设置有金属外壳，金属外壳上通过金属导线串联有倍压整流装置，金属导线还串联有负载电阻。

在本申请的一些实施例中，所述生成器的进口端和出口端均设置有绝缘法兰，所述生成器出口端的绝缘法兰后面还设置有冷水喷射入口。

在本申请的一些实施例中，所述生成器的长度为3-9米。

在本申请的一些实施例中，使用上述实施例中的制造装置生产炭黑-碳纳米管复合材料，包括以下步骤：

1）将催化剂、燃料和助燃空气通入所述第一混合器内进行混合；

2）将混合后的催化剂、燃料和助燃空气通入燃烧器内进行燃烧；

3）将燃烧产生的火焰通入第二混合器内，同时在第二混合器内通入原料油，原料油和火焰进行剪切、混合，裂解生成炭黑核心及碳原子；