[发明专利]一种纳米复合材料的制备装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备装置，特别涉及到一种纳米复合材料的制备装置。

背景技术

纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性剂为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。

纳米材料通常又被称为超细粉末或者是超细微粒，是处在宏观物体和原子处交界的过渡区域的一种物质形态，它的结构具有独特性，即不同于单个的原子，又不同于体块材料。这种特殊的结构使它具有量子尺寸效应、体积效应、表面效应等特点，有着一系列新的化学和物理特性，尤其是在光、电、催化等方面具有十分重要的应用价值。

纳米粉体的粒度细微，比表面积大、表面能高、表面原子数增多及原子配位不足等，使得这些表面原子有很高的活性，极不稳定，很容易团聚形成带有若干连接界面的尺寸较大的团聚体。这样的团聚现象是由其表面特性所决定的。当物质粒度达到纳米级别时，其表面原子所占比例随粒径减小而迅速增加，而表面原子与处于晶体内部的原子所受力场有很大的不同：内部原子受力对称、价键饱和；而外部原子则相反。这些细微颗粒的团聚过程其实就是粒子间结合力的不断形成，体系总能量不断降低的过程。在纳米技术广泛应用于各个领域的同时,纳米颗粒的团聚分散问题已严重阻碍了纳米材料的广泛应用,成为一个非常棘手的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米复合材料的制备装置，该装置由气化装置、气相室、气体运行管路、扇形喷嘴、纳米材料输送装置、精细雾化喷嘴、运行通道、球阀、复合反应装置、反应腔室、接收回收装置、主接收器和凝华发生器组成。

本发明采用的技术方案是：使用时，纳米材料经由纳米材料输送装置在扇形喷嘴喷出的气流带动下，沿着运行通道自上而下运行，扇形喷嘴对称分布，喷出气流作用于整个运行通道。

作为基体材料的固相或液相可凝华工质经气化装置变成蒸气，气相室中蒸气经气体运行管路进入反应腔室。气体运行管路一端连接气相室，另一端配有精细雾化喷嘴，且配有控制固相或液相可凝华工质流量与流速的球阀。气体运行管路连接精细雾化喷嘴的一侧与水平面成一定夹角，对称分布。在反应腔室中纳米材料与固相或液相可凝华工质混合，经复合反应后进入接收回收装置的主接收器。

主接收器与凝华发生器直接接触，保持较大接触面积。通过控制凝华发生器使主接收器维持在混合工质凝华所需的温度区间，复合材料在低温下急速冻结，凝华为固体状态。通过控制纳米材料的浓度与输送速度，可达到定量制备纳米复合材料的目的。

本发明的有益效果是，克服了液相状态混合制备纳米复合材料时，搅拌过程造成纳米材料二次团聚的缺点，不需要加入造成纳米材料污染的表面活性剂或分散剂。同时设备简单，使用及维护成本低廉，安全可靠。

附图说明

图1是本发明一种纳米复合材料的制备装置总图。

图1:1.接收回收装置，2.气化装置，3.纳米材料输送装置，4.复合反应装置，5.气相室，6.球阀，7.扇形喷嘴，8.运行通道，9.气体运行管路，10.精细雾化喷嘴，11.反应腔室，12.主接收器，13.凝华发生器

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明具体的实施方法：

如图1所示，纳米复合材料制备装置主要由接收回收装置(1)、气化装置(2)、纳米材料输送装置(3)、复合反应装置(4)、气相室(5)、球阀(6)、扇形喷嘴(7)、运行通道(8)、气体运行管路(9)、精细雾化喷嘴(10)、反应腔室(11)、主接收器(12)和凝华发生器(13)组成。使用时，纳米材料由纳米材料输送装置(3)在扇形喷嘴(7)喷出的气流带动下，沿着运行通道(8)自上而下运行，同时固相或液相可凝华工质经气化装置(2)作用变成蒸气，气相室(5)中蒸气经气体运行管路(9)进入反应腔室(11)与纳米材料的混合，经复合反应后进入接收回收装置(1)的主接收器(12)。凝华发生器(13)工作，使主接收器(12)维持在固相或液相可凝华工质所需的温度区间，纳米复合材料在低温下急速冻结，凝华为固体状态。通过控制纳米材料的浓度与输送速度，可达到定量制备纳米复合材料的目的。