[发明专利]一种微纳粉体混和及表面改性的设备

说明书

一、所属技术领域

本发明涉及一种用于微纳粉体混和及表面改性的设备。主要用于将几种微 纳粉体均匀连续混和，同时进行颗粒表面活化、改性处理，从而制备微纳复合粉 体，也可用于对某种微纳粉体进行表面改性。是一种微纳粉体的干法加工设备。

二、背景技术

中国现有粉体表面改性设备，大多从化工机械借用过来，因而并不能很好 地完成改性任务。主要使用的改性设备为：重力混合器、气动混合器、转鼓式 混合机、V型混合机、Z型混合机、高速混合机及高速混合机和冷却混合机组(简 称高冷搅机组)、开炼机、密炼机、混炼型单螺杆挤出机、布斯混炼机、双螺杆 挤出机以及静态混合器、空腔混合器和拉伸混合器等。

这些设备存在的主要问题是：

1.多数是间歇式的，连续式设备如单、双螺杆挤出机大都是直线运动式， 混合效果差。存在产量低，能耗大，工人劳动强度高，易造成环境污染等问题。

2.升温慢，改性时间长，相反改性剂用量大，改性效果差。

3.比较而言，高冷搅机组价格低、耐用、易操作、改性效果好。

4.与国外设备相比，差距明显，主要表现在连续性和改性效果方面。

可以说，中国的粉体表面改性设备的落后，严重制约表面改性深加工技术的 发展。从90年代开始至今，已经取得阶段性成果。这些阶段成果包含两个方面：

1.引进国外连续改性机型。

1).PS系列粉体表面改性机。由原武汉工业大学北京研究生部非矿所和青 岛青矿山设备有限公司共同开发研制成功的PSC系列粉体表面改性机是表面化 学改性的专用设备，它具有设计先进，科学，能连续生产，产量高，能耗低， 自动化程度高，工人劳动强度低，无粉尘污染，且表面改性剂用量少，包覆率 高等特点。

2)、复合式粉体连续改性系统

该系统是由清华大学材料系粉体工程研究室引进日本技术，由张家港市轻 工机械厂生产的新型表面改性设备。

3)、SLG型三筒连续粉体表面改性机。由原武汉工业大学北京研究生院非矿 室和江阳市启泰非金属工程公司共同引进瑞典AGMW公司三筒高速强烈混合表面 改性机(HSTP-3/1000)，定名为SGL型三筒连续粉体表面改性机。

2.对高冷搅机组进行改革。

1)半自动化强烈混合改性机组。由四川大学黄锐教授设计，由江苏张家港 市轻工机械厂生产(型号：BMD—1000)微粉改性机组。

2)超细粉体高冷搅机组改性机。由青岛远东塑料工程公司设计制造的超细 粉体新型高冷搅机组改性机，已生产出2L+6L实验室机组，并申请了国家专利。

上述设备，无论是混合设备也好，改性设备也好，都有一个共同的不足， 都不能同时进行几种粉体的混和及粉体颗粒表面改性处理，从而制备复合粉体。 尤其没有用于微米-微米复合粉体、微米-纳米复合粉体、纳米-纳米复合粉体的 混和及表面改性处理设备，达到既能使微纳粉体充分混和均匀，又同时进行颗 粒表面处理的目的，从而制备微纳复合粉体。

为了阐述简明，微米-微米复合粉体、微米-纳米复合粉体、纳米-纳米复合 粉体统称为微纳复合粉体。

三、发明内容

本发明的目的就是要克服现有生产工艺的不足，提供一种方法与设备，实 现对一种或多种微纳粉体进行连续均匀混和，同时进行表面改性处理的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

采用一组或多组螺旋下料装置同时下料，用一种经预处理的带压气体作为 载气，将一种或多种微纳粉体喷射入混和室底部，在圆筒形混和室内形成沿某 个方向旋转的高速混流，与混和室内搅拌叶轮的旋转方向相反，形成强烈紊流； 将表面处理剂稀释后用定量高压脉冲发射装置喷射送入混和室；利用混和室内 的强烈紊流，使微纳粉体颗粒、细微表面处理剂雾气粒子在强烈紊流中无规则 的激烈窜动、摩擦、分散，在机械力、磁力、及表面改性剂的共同作用下，活 性的粉体表面与其他物质发生反应、附着、键合，以实现微纳粉体连续混和、 表面改性处理。

粉体充分混和及表面改性之后，利用粉尘收集器收集复合粉体，并通过减 压或控制温度等方法对表面改性剂溶剂进行无害化处理后抽除，从而制得所需 要的微纳粉体或微纳复合粉体。