專利名稱：一種粉體表面改性反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種實驗室用反應裝置，特別涉及一種粉體表面改性反應器。
背景技術：
粉體表面改性技術廣泛應用于塑料、橡膠、涂料等領域。由于無機粉體表面具有親水疏油性，極易團聚，與有機高聚物或樹脂等的相容性差，導致復合材料的某些力學性能下降。為了改善其在有機基質中的分散性，人們通常用表面活性劑、偶聯(lián)劑、不飽和有機酸等對粉體進行改性，改變其表面的物理化學特性，增強粉體的表面疏水親油性，使其能在有機基質中良好地分散。目前，常采用表面化學包覆改性法對非金屬礦物粉體進行改性，其中干法改性由于其工藝簡單、操作靈活、投資少以及改性劑適用范圍廣等特點而被廣泛采用。但是由于改性劑的用量很少,一般為粉體(絕干質量)的0.5% 3.0%，所以這種改性方法對于粉體物料的循環(huán)與改性劑添加的均勻性有較高的要求，否則容易導致改性劑在顆粒表面的包覆不均勻、包覆率不高，影響物料的改性效果。為了服務生產(chǎn)和開發(fā)新產(chǎn)品，研究人員需要在實驗室中用少量物料進行探索試驗以便確定最佳的改性工藝。但是，實驗室中常用的混合裝置多為單葉片或雙葉片的攪拌器，只能使物料沿葉片旋轉的圓周切向運動，適用于液-液相或低濃固-液相，對于高濃或全干粉體來說并不適用。而生產(chǎn)上多采用高速捏合機或HYB高速氣流沖擊式粉體表面處理機對粉體進行改性。上述這些設備結構復雜、價格昂貴，即使是最小的型號，也需加物料IOL左右，不方便用于實驗室研究。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種控制方便、操作靈活的實驗室用粉體表面改性反應器。為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:包括筒體，筒體內設有轉子，筒體上端設有能夠開合的上端蓋，上端蓋的內側設有噴頭，噴頭與筒體外部的噴霧器相連通，筒體設置在底座上，底座上還設置有開關和控制轉子轉速的轉速控制器。所述的筒體外部設有加熱套，加熱套的外部設有保溫層，底座上設置有控制加熱套溫度的溫度控制器。所述的轉子為能夠拆卸的錐體螺旋轉子，錐體螺旋轉子包括沿軸向葉片直徑逐漸變小的圓錐形轉子部分，和與圓錐形轉子部分同軸并固定在其最大直徑一端的主軸，錐體螺旋轉子的主軸穿過筒體底部中心處并與轉速控制器相連。所述的錐體螺旋轉子為單線或雙線螺旋，其螺距為其平均直徑的2 3倍。所述的上端蓋內側的同一圓周上均勻設置有若干個噴頭。所述的噴頭與筒體的外部相連通；或者噴頭通過連接軟管與噴霧器的噴口相連通。所述的噴霧器的噴口處設置有流量調節(jié)閥；所述的筒體的外側設置有用于固定噴霧器的噴霧器固定裝置。所述的筒體的內壁涂有防粘層。所述的筒體由耐磨、耐高溫的透明塑料制成。所述的筒體的容積為250 2000mL ;所述的噴霧器的體積為5 50mL，分度值為
0.1mL或1.0mL，壓力為0.1 0.4mPa ;所述的轉速控制器的速度范圍為O 4000r/min。進一步的，所述的溫度控制器的溫度范圍為20 300°C。進一步的，所述的筒體與上端蓋采用螺紋連接。進一步的，所述的錐體螺旋轉子的主軸與轉速控制器采用軸承連接。進一步的，所述的噴霧器為氣壓式噴霧器。進一步的，所述的防粘層為聚四氟乙烯材質。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:本發(fā)明提供的粉體表面改性反應器，通過用轉速控制器精確控制轉子對筒體內物料的旋轉速度，并結合噴霧器及上端蓋內側的噴頭以噴霧式的加藥方式對待噴灑物料進行噴灑，使得筒體內物料與噴灑的物料能夠充分的混合均勻，當噴灑的物料為反應原料中的一種或催化劑時，能夠提高物 料的反應效率，當噴灑的物料為改性劑時，能夠提高筒體內物料表面改性的均勻性和包覆率。本發(fā)明提供的粉體表面改性反應器結構簡單、控制方便、操作靈活，適于在實驗室中使用，尤其適于干法改性的使用，能夠確保實驗精確、高效地進行。進一步的，本發(fā)明通過采用沿軸向葉片直徑逐漸變小的錐體螺旋轉子，不僅使筒體內的物料沿著錐體螺旋轉子葉片旋轉的圓周切向運動，而且借助錐體螺旋轉子葉片周邊存在的速度差，引導物料從筒體的底部向上運動而后在重力作用下反落到錐體螺旋轉子的附近，使物料在整個筒體中作上下翻滾運動從而產(chǎn)生極佳的循環(huán)，混合效果非常好。進一步的，本發(fā)明中錐體螺旋轉子的主軸與轉速控制器采用軸承聯(lián)接，能夠減小摩擦、方便維護。進一步的，本發(fā)明中的錐體螺旋轉子可拆卸，可以根據(jù)實驗需要選擇不同形狀的轉子，將其用于液-液相或低濃液-固相原料的反應，擴大了本發(fā)明的適用范圍。進一步的，本發(fā)明通過溫度控制器可以精確方便地控制筒體內物料的溫度，能夠確保反應在所需溫度下精確、高效地進行。進一步的，本發(fā)明還可根據(jù)待噴灑物料的不同用量，選用不同體積和分度值的噴霧器，且噴霧器的噴口處設置有流量調節(jié)閥，能夠方便對待噴灑物料的添加量進行精確地控制。進一步的，本發(fā)明中噴頭均勻的設置在上端蓋內側的同一圓周上，使得待噴灑物料能夠更加均勻地分布在筒體中與物料充分反應，提高混合效果。進一步的，本發(fā)明噴頭與筒體外部的大氣相通，當筒體內物料的溫度過高、筒體內的壓力過大時，可以拔掉連接軟管，將噴頭作為安全放氣閥使用，確保實驗操作的安全性。進一步的，本發(fā)明中的筒體由耐磨、耐高溫的透明塑料制成，能夠方便隨時監(jiān)控觀察物料，且采用耐磨、耐高溫的材質能夠延長反應器的使用壽命。進一步的，本發(fā)明中的筒體內壁涂有聚四氟乙烯材質的防粘層，能夠防止物料粘附在反應器的內壁上造成噴灑的物料損失和反應不均勻。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是本發(fā)明物料在筒體中的循環(huán)示意圖；其中:1為筒體、2為轉子、3為上端蓋、4為噴霧器、5為連接軟管、6為噴頭、7為開關、8為溫度控制器、9為轉速控制器、10為加熱套、11為保溫層、12為底座、13為流量調節(jié)
閥、14為噴霧器固定裝置。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發(fā)明的結構和工作原理作進一步詳細說明。參見圖1，本發(fā)明包括筒體1，筒體I由耐磨、耐高溫的透明塑料制成，以方便隨時監(jiān)控觀察物料并延長反應器的使用壽命；筒體I的內壁涂有聚四氟乙烯材質的防粘層，防止物料粘附在反應器的內壁上造成噴灑的物料損失和反應不均勻；筒體I的容積為250 2000mL。筒體I設置在底座12上，筒體I外部設有加熱套10，加熱套10的外部設有保溫層11，底座12上還設置有開關7、控制加熱套10溫度的溫度控制器8和控制轉子轉速的轉速控制器9，溫度控制器8的溫度范圍為20 300°C ;轉速控制器9的速度范圍為O 4000r/min。筒體I內設有錐體螺旋轉子，錐體螺旋轉子包括沿軸向葉片直徑逐漸變小的圓錐形轉子部分，和與圓錐形轉子部分同軸并固定在其最大直徑一端的主軸，錐體螺旋轉子的主軸穿過筒體I底部中心處，且錐體螺旋轉子的主軸與轉速控制器9采用軸承連接，以減小摩擦、方便維護，錐體螺旋轉子可拆卸。錐體螺旋轉子根據(jù)需要可采用單線或雙線螺旋，其螺距為其平均直徑的2 3倍。筒體I上端與上端蓋3采用螺紋連接。上端蓋3的內側的同一圓周上均勻設置有若干個噴頭 6，噴頭6與筒體I的外部相連通，或通過連接軟管5與氣壓式噴霧器4的噴口相連通。氣壓式噴霧器的噴口處設置有流量調節(jié)閥13，以方便對待噴灑物料的添加量進行精確地控制；所述的筒體I的外側設置有用于固定氣壓式噴霧器的噴霧器固定裝置14。氣壓式噴霧器的體積為5 50mL，分度值為0.1mL或1.0mL，壓力為
0.1 0.4mPa0本發(fā)明的工作過程為:以50g80目污泥粉(絕干質量)與Ig鈦酸酯(改性劑)的偶聯(lián)化改性為例:于105°C干燥造紙污泥，將其磨成細粉，過80目篩。稱取50g污泥粉，打開反應器的上端蓋3，將其加入到筒體I中。將Ig鈦酸酯偶聯(lián)劑通過異丙醇稀釋到5mL，加入到氣壓式噴霧器中，將氣壓式噴霧器固定在筒體I外側的噴霧器固定裝置14上，然后用連接軟管5將氣壓式噴霧器的噴口與筒體上端蓋內側的噴頭6連接。接通電源打開開關7，將溫度控制器8的溫度設置為60°C，轉速控制器9的轉速設置為500r/min，當污泥粉的溫度達到預設溫度60°C時，溫度控制器8的指示燈變綠。根據(jù)實驗需要調節(jié)氣壓式噴霧器噴口處的流量調節(jié)閥13，并對氣壓式噴霧器進行充氣，輕輕按壓氣壓式噴霧器，稀釋后的鈦酸酯偶聯(lián)劑便通過噴頭6均勻噴灑在筒體I中，與筒體I中高速攪拌的污泥粉進行反應。如圖2所示，錐體螺旋轉子使污泥粉不僅沿著錐體螺旋轉子葉片旋轉的圓周切向運動，而且借助錐體螺旋轉子葉片周邊存在的速度差，引導污泥粉從筒體的底部向上運動而后在重力作用下反落到錐體螺旋轉子的附近，使污泥粉在整個筒體中作上下翻滾運動并與鈦酸酯偶聯(lián)劑產(chǎn)生良好的混合效果。當鈦酸酯偶聯(lián)劑添加完畢后，讓污泥粉與鈦酸酯偶聯(lián)劑在筒體中于500r/min的攪拌速度下繼續(xù)充分反應30min，反應結束后，關閉電源7，待溫度下降后，倒出筒體I中的改性污泥，并清洗筒體1。·
權利要求
1.一種粉體表面改性反應器，其特征在于:包括筒體(1)，筒體(I)內設有轉子(2)，筒體(I)上端設有能夠開合的上端蓋(3)，上端蓋(3)的內側設有噴頭(6)，噴頭(6)與筒體(I)外部的噴霧器(4)相連通，筒體(I)設置在底座(12)上，底座(12)上還設置有開關(7)和控制轉子(2)轉速的轉速控制器(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的筒體(I)外部設有加熱套(10)，加熱套(10)的外部設有保溫層(11 )，底座(12)上設置有控制加熱套(10)溫度的溫度控制器(8)。
3.根據(jù)權利要求1所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的轉子(2)為能夠拆卸的錐體螺旋轉子，錐體螺旋轉子包括沿軸向葉片直徑逐漸變小的圓錐形轉子部分，和與圓錐形轉子部分同軸并固定在其最大直徑一端的主軸，錐體螺旋轉子的主軸穿過筒體(I)底部中心處并與轉速控制器(9)相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的粉體 面改性反應器，其特征在于:所述的錐體螺旋轉子為單線或雙線螺旋，其螺距為其平均直徑的2 3倍。
5.根據(jù)權利要求1所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的上端蓋(3)內側的同一圓周上均勻設置有若干個噴頭(6)。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的噴頭(6)與筒體(I)的外部相連通；或者噴頭(6)通過連接軟管(5)與噴霧器(4)的噴口相連通。
7.根據(jù)權利要求1所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的噴霧器(4)的噴口處設置有流量調節(jié)閥(13);所述的筒體(I)的外側設置有用于固定噴霧器(4)的噴霧器固定裝置(14)。
8.根據(jù)權利要求1所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的筒體(I)的內壁涂有防粘層。
9.根據(jù)權利要求1或8所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的筒體(I)由耐磨、耐高溫的透明塑料制成。
10.根據(jù)權利要求1所述的粉體表面改性反應器，其特征在于:所述的筒體(I)的容積為250 2000mL ;所述的噴霧器(4)的體積為5 50mL，分度值為0.1mL或1.0mL，壓力為·0.1 0.4mPa ;所述的轉速控制器(9)的速度范圍為O 4000r/min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種粉體表面改性反應器，包括筒體，筒體內設有轉子，筒體上端設有能夠開合的上端蓋，上端蓋的內側設有噴頭，噴頭與筒體外部的噴霧器相連通，筒體設置在底座上，底座上還設置有開關和控制轉子轉速的轉速控制器。本發(fā)明通過用轉速控制器精確控制轉子對筒體內物料的旋轉速度，并結合噴霧器及噴頭以噴霧式的加藥方式對待噴灑物料進行噴灑，使得筒體內物料與噴灑的物料能夠充分地混合均勻，能夠提高物料的反應效率及筒體內物料表面改性的均勻性和包覆率。本發(fā)明結構簡單、控制方便、操作靈活，適于在實驗室中使用，尤其適于干法改性的使用，能夠確保實驗精確、高效地進行。
文檔編號B01J19/02GK103223326SQ20131015049
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權日2013年4月26日
發(fā)明者韓卿, 張茹 申請人:陜西科技大學