专利名称：对粉体进行改性的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及粉体的搅拌混合分散解聚，具体涉及一种粉体改性的装置。
背景技术：
粉体材料在应用于橡胶、塑料等高分子材料中时，必须首先经过改性处理。改性处理的方法可分为干法和湿法两大类，而其中以干法为最常用的方式。干法改性就是在干燥的粉体中(水分一般≤0.5％)加入适当的化学助剂，在特定的装置中进行处理，在一定的工艺条件下(温度、时间)即可得到改性粉体，而改性粉体的技术指标第一是活化度，要求＞95％；第二是检查有无颗粒状团聚体。国内外目前干法改性的技术与装置主要是针对2500目以下的普通粉体，至今仍没有适用于超细粉体，特别是6000目以上超细粉体的改性技术与装置。
普通粉体由于颗粒粒度粗，表面能小，其本身的分散性就好，因而在一定强度的机械混合下，就可和表面改性剂发生均匀混合，其粉体颗粒被表面改性剂所包裹而完成改性处理。
处理普通粉体改性所用的装置，目前有两种，一种是高速捏合机(也称为高混机、高搅机)，这是目前国内外粉体干法改性最为常用的，也是最为成熟的一种。例如法国OMYA公司就是用这种装置进行粉体改性。高速捏合机是一种间歇式作业的粉体干法改性装置，因而对普通粉体而言只能用于硬脂酸包裹，而很难适用于偶联剂改性。其工作原理是将粉体和改性剂一次性装入一个活化装置中，活化装置容积从几立升至几百立升不等，在活化装置的容器的轴向上有两组搅拌轴，在电机带动下高速旋转，搅动粉体，使粉体和改性剂一次性投料，间歇式生产，产量由容器容积控制。其缺点是混合强度不够，由于在封闭的空间内，温度难以控制，劳动强度大，粉尘污染较重。对于超细粉体而言，由于其表面能大，因而粉体的聚团难以分散。
另一种是近两年刚刚出现的三滚筒高速混合机，基本上由三个外形成圆柱形筒体的活化装置组成，其工作原理是三个圆柱形筒体轴向平行地按“S”形排列，每个筒体内部在筒体轴向上排有转子和定子，在电机带动下高速旋转，使粉体与改性剂充分混合。其特点是连续投料连续生产，搅拌强度大，缺点是由于没有加热装置且物料在设备中停留时间很短，因而温度难以达到偶联剂反应所需要的温度。对于超细粉体，其搅拌强度虽较大，但由于停留时间短，因而最终的搅拌混合效果仍然较差。
实用新型内容本实用新型的目的意在克服上述现有技术的不足，提出一种能连续投料连续生产、既适合于普通粉体和超细粉体改性、还适合于不同类型的偶联剂改性、且改性效果好的粉体改性装置。
实现上述目的的技术方案是一种对粉体进行改性的装置，包括喂料器、混料器和活化装置，所述喂料器、混料器和活化装置均设有进料口和出料口，喂料器出料口与混料器进料口相连通，混料器出料口与活化装置进料口相连通，所述喂料器上设置有喷嘴，能在输送物料的过程中将部分改性剂与物料进行混合，所述混料器在其进料口和出料口之间设有至少一个喷嘴，通过喷嘴能够向混料器中的物料喷加改性剂，通过混料器进行搅拌混合，所述喂料器、混料器、活化装置至少在其中之一的壳体上设有加热装置，用于对其中的物料进行加热。
所述加热装置是壳体上的双层壁结构的加热夹套，其中填充有导热油，能够通过导热油的热传递对壳体中的物料进行加热。
所述混料器在其靠近进料口的前端、中部、靠近出料口的末端均设有喷嘴。
所述活化装置由至少两级构成，各级活化装置均设有进料口和出料口并且顺次连通，所述混料器出料口与一级活化装置进料口相连通，所述各级活化装置能够对其中的物料进行搅拌混合。
还包括二级混料器，其设有进料口和出料口，其进料口与一级活化装置出料口相连通，其出料口与二级活化装置进料口相连通，所述二级混料器能够对其中的物料进行搅拌混合，并且在其进料口和出料口之间设有至少一个喷嘴，能够向其中的物料喷加改性剂。
所述二级混料器在其靠近进料口的前端、中部、靠近出料口的末端均设有喷嘴。
采用上述技术方案，本实用新型有益的技术效果在于1)在各级活化装置前增加设置混料器，对物料进行预混，使得混合更加均匀，并且可以设置多个混料器，在不同的混合和/或活化步骤中加入不同类型的改性剂，以达到在连续的工艺中完成复合改性的效果，克服了现有设备一次操作只能投放一种改性剂的缺点。2)在喂料器进料口和混料器中设置多个喷嘴，使得改性剂以多次喷雾的形式与粉体接触，混合更加均匀。3)在物料经过的各部件外壳设置加热夹套，可实现对物料在各流程中的温度控制，充分满足粉体和改性剂的反应条件，提高改性效果。4)采用多级活化装置的结构，便于对改性过程各个阶段的精确温度控制，延长了物料在设备中的停留时间，并且由于物料和改性剂不是一次性的加入，能够连续进料连续出料，改性过程连续快速高效而改性结果优良。
图1是一种对粉体进行改性的装置结构示意图。
具体实施方式下面通过实施例并结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明一种对粉体进行改性的装置，如图1所示，包括喂料器1、混料器2、二级混料器3、一级活化装置4、二级活化装置5、三级活化装置6。所述各部件均设有进料口和出料口，各部件壳体上均设有加热夹套7，所述加热夹套7是壳体上的双层壁结构，其中填充有导热油，能够通过导热油的热传递对壳体中的物料进行加热。喂料器1上靠近进料口的部位设置有喷嘴19，能在输送物料的过程中将部分改性剂与物料进行混合，喂料器1的出料口8与混料器进料口9相连通，混料器2的出料口10与一级活化装置的进料口11相连通，所述混料器2在其靠近进料口9的前端、混料器2的中部、靠近出料口10的末端均设有喷嘴19，能够向其中的物料喷加改性剂。一级活化装置出料口12与二级混料器进料口13相连通，二级混料器出料口14与二级活化装置进料口15相连通，所述二级混料器3在其靠近进料口13的前端、二级混料器的中部、靠近出料口14的末端均设有喷嘴19，能够向其中的物料喷加改性剂。二级活化装置出料口16与三级活化装置进料口17相连通，三级活化装置出料口18即为改性粉体的成品出料口。
喂料器中设有螺旋形输送绞刀，用于传送投放的物料。各混料器及活化装置中设有靠电机带动的旋转主轴，轴上带有叶片，用于对其中的物料进行搅拌混合。各相连的进、出料口通过料管进行连通。
具体工作过程①物料由喂料器1的进料口进入，装有改性剂的喷雾器开启，改性剂由喷嘴计量喷入喂料器中，在导热油的加热下(温度为50~160度)，物料与改性剂经过输送绞刀，实现物料与改性剂的第一次混合(预混)。
②经过预混的物料通过料管进入混料器2，混料器2的主轴高速旋转(180~1200转/分)，带动轴上的叶片对物料实施强有力的剪切混合，并且由于导热油的加热和物料自磨擦作用，温度上升至120℃左右，设于混料器前端、中部和末端的三个接改性剂喷雾器的喷嘴，脉冲式计量喷入改性剂，实现物料与改性剂的多次混合保证了混合尽可能的均匀。
③经处理好的物料进入一级活化装置4(转速为1800~2600转/分)，物料在高速强力剪切混合下呈悬浮状态，充分混合，同时超细粉颗粒团被撕扯开，温度进一步上升，根据实际工艺条件可保持在120-220℃之间，这一温度适合于所有的改性剂，经过一级改性后，物料的活化度指标＞60％。
④经过一级改性的粉体通过料管进入二级混料器3，设于其前端、中部和末端的三个接改性剂喷雾器的喷嘴可喷入第二类的改性剂或与前述改性剂同样的改性剂，随后物料进入二级活化装置5(转速为1800~2600转/分)，然后在120-220℃之间搅拌。进一步将前述被撕开解聚而表面未粘有改性剂的颗粒和改性剂充分接触、混合，经过二级改性后，物料的活化度指标＞90％。
⑤经过二级改性的粉体通过料管进入三级活化装置6(转速为2200-3000转/分)进一步反应，同时彻底消除颗粒的团聚现象，经过这一工序，物料的活化度将＞95％，流动性也得以提高，最终而成为成品。
在上述过程中物料经过一级到三级转速逐级提高的主机，受到的剪切力逐步加强，团聚颗粒也逐渐变小。在改性过程中，各设备的温度范围由偶联剂的类型所决定，可以通过对加热夹套的控制来实现温度的调整。
改性实验取6000目(-2μ＞90％)的重质碳酸钙粉体，120公斤，水分≤0.3％，以及钛酸脂偶联剂(南京曙光化工厂ND131或NDZ-131)，加入量为0.25％进行改性实验。首先对加热夹套中的导热油加热使设备升温，当温度达到150℃时，开始由喂料器的进料口连续投入粉体同时计量加入偶联剂(喂料器进料时加入60％，混料器前端加入10％，中部加入25％，后端加入5％)，依次经过三级活化装置的搅拌混合，7分钟后，改性完成。按国标法测试活化度为97％，手摸粉体感觉不到任何的颗粒。
对比例一取与改性实验中所使用的相同的粉体和改性剂，用SHR-300型高速捏合机(张家港轻工机械厂制造)改性，搅拌5分钟温度上升至150℃变为低速，如此高低速交替，保持高速状态累计时间达到20分钟后停机卸料，总计改性时间为63分钟。按国标法测试活化度为70％，手摸粉体可感觉到较多的颗粒。
对比例二取与改性实验中所使用的相同的粉体和改性剂，用SYR3型三滚筒高速混合机(江苏四方机械制造有限公司制造)改性，先以投放未加偶联剂的物料来使设备在自磨擦状态下升温，50分钟后温度达到105℃，开始连续投入粉体同时计量加入偶联剂，18分钟后改性完成。按国标法测试活化度为52％，手摸粉体可感觉到少许的颗粒。
权利要求1.一种对粉体进行改性的装置，包括喂料器和活化装置，其特征在于还包括混料器，所述喂料器、混料器和活化装置均设有进料口和出料口，喂料器出料口与混料器进料口相连通，混料器出料口与活化装置进料口相连通，所述喂料器上设置有喷嘴，能在输送物料的过程中将部分改性剂与物料进行混合，所述混料器在其进料口和出料口之间设有至少一个喷嘴，通过喷嘴能够向混料器中的物料喷加改性剂，通过混料器进行搅拌混合，所述喂料器、混料器、活化装置至少在其中之一的壳体上设有加热装置，用于对其中的物料进行加热。
2.根据权利要求1所述的对粉体进行改性的装置，其特征在于所述加热装置是壳体上的双层壁结构的加热夹套，其中填充有导热油，能够通过导热油的热传递对壳体中的物料进行加热。
3.根据权利要求1所述的对粉体进行改性的装置，其特征在于所述混料器在其靠近进料口的前端、中部、靠近出料口的末端均设有喷嘴。
4.根据权利要求2所述的对粉体进行改性的装置，其特征在于所述混料器在其靠近进料口的前端、中部、靠近出料口的末端均设有喷嘴。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的对粉体进行改性的装置，其特征在于所述活化装置由至少两级构成，各级活化装置均设有进料口和出料口并且顺次连通，所述混料器出料口与一级活化装置进料口相连通，所述各级活化装置能够对其中的物料进行搅拌混合。
6.根据权利要求5所述的对粉体进行改性的装置，其特征在于还包括二级混料器，其设有进料口和出料口，其进料口与一级活化装置出料口相连通，其出料口与二级活化装置进料口相连通，所述二级混料器能够对其中的物料进行搅拌混合，并且在其进料口和出料口之间设有至少一个喷嘴，能够向其中的物料喷加改性剂。
7.根据权利要求6所述的对粉体进行改性的装置，其特征在于所述二级混料器在其靠近进料口的前端、中部、靠近出料口的末端均设有喷嘴。
专利摘要本实用新型公开了一种对粉体进行改性的装置，包括喂料器、混料器和活化装置，喂料器上设置有喷嘴，能在输送物料的过程中将部分改性剂与物料进行混合，混料器在其进料口和出料口之间设有至少一个喷嘴，通过喷嘴能够向混料器中的物料喷加部分改性剂，通过混料器进行搅拌混合，所述喂料器、混料器、活化装置至少在其中之一的壳体上设有加热装置，用于对其中的物料进行加热。本实用新型提供了一种能连续投料连续生产、适合于各种粉体和各种偶联剂改性、且改性效果好的粉体改性装置。
文档编号B01J2/30GK2751873SQ200420105520
公开日2006年1月18日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日
发明者毕舒 申请人:毕舒