碳纳米管高速研磨分散机

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IKN分散机采用德国博格曼双端面机械密封，在冷却水的前提下，可24小时连续运行。而普通乳化机很难做到连续长时间的运行，并且普通乳化机不能承受高转速的运行

由于碳纳米管之间较大的范德华引力、大的比表面积、非常高的长径比，一般情况下,碳纳米管以纠缠团聚体状态存在。要发挥碳纳米管性能使其广泛应用,如何均匀分散碳纳米管是需要解决的关键性问题。

目前,分散碳纳米管的方法有研磨与搅拌、高能球磨、超声波处理、强酸强碱洗涤、添加表面活性剂、原位生长合成、多种方法综合处理等 。本文综述了碳纳米管的各种分散方法,分析了碳纳米管的分散机理,提出了均匀分散碳纳米管要满足的必要条件:打散碳纳米管团聚体、剪断长碳纳米管、保持碳纳米管分散状态。

先将一定量的碳纳米管加到一定粘度的聚合物熔体中,然后在具有线接触研磨特征的研磨装置中使碳纳米管均匀分散到聚合物中,在机械摩擦力和聚合物熔体内的层间剪切力等作用下将碳纳米管截断,去掉所用聚合物即可得到长度为50nm~5nm的短碳纳米管,可任意调节聚合物与碳纳米管的比例,极端情况下可以完全不使用聚合物。

由于研磨过程作用力较小,可以分散碳纳米管团聚体于介质中,对于团聚体本身很难起作用。普遍认为研磨过程不能很好地解决碳纳米管的团聚问题，依肯公司在CMD2000系列的基础上又开发出CMSD2000高速研磨分散机。其剪切速率可以超过100.00 rpm，转子的速度可以达到40m/s。在该速度范围内，由剪切力所造成的湍流结合研制的电机可以使粒径范围小到纳米级。剪切力更强粒经分布更窄。由于能量密度,无需其他辅助分散设备。从而解决了碳纳米管的团聚问题。

IKN高速分散机采用变频调速，各种规格、运转稳定有力，适合各种粘度；液压、机械两种升降形式，升降旋转自如，适应各种位置；普通及防爆配置，安全可靠，操作维护简单；生产连续性强，对物料可进行分散和溶解，分散效果好，生产，运转平稳，安装简便。针对不同物料的粘度及处理量有不同的功率及型号。

IKN分散机采取直立式设计，使物料可以全部进入分散腔，符合工艺要求和流体力学要求，增加其工作效率，***低处出口的出料设计符合生产要求，垂直的压力使得该机器工作更加稳定，同时便于清洁。与物料接触的材料根据生产要求使用SS316钢或更加耐酸碱的哈氏合金，增强其耐磨损和耐腐蚀的特性，杜绝设备与物料产生物理和化学变化而形成污染。采用了三层结构卡匣式的机械密封设计，可以安装，可靠性能高，适合制药工业。根据制药规范要求，对分散腔和出料口进行表面处理，的表面处理质量和无死角设计便于清洗，符合CIP及SIP的清洁标准。

从设备角度来分析，影响分散效果因素有以下几点：

1.分散头的形式（批次式和连续式）（连续式比批次式要好）

2.分散头的剪切速率，（越大效果越好）

3.分散头的齿形结构（分为初齿、中齿、细齿、超细齿、越细齿效果越好）

4.物料在分散墙体的停留时间、分散时间（可以看作同等电机，流量越小效果越好）

5.循环次数（越多效果越好，到设备的期限就不能再好了。）

线速度的计算：

剪切速率的定义是两表面之间液体层的相对速率。

剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)

g 定-转子 间距 (m)

由上可知，剪切速率取决于以下因素：

转子的线速率

在这种请况下两表面间的距离为转子-定子 间距。

IKN 定-转子的间距范围为 0.2 ~ 0.4 mm

速率V= 3.14 X D（转子直径）X 转速 RPM / 60

所以转速和分散头结构是影响分散的一个重要因素，速分散均质分散机的高转速和剪切率对于获得超细微悬浮液是重要的

分散是至少两种不相容液体构成热力学不稳定体系，一种液体以球形单位分散在另一种液体中，所以分散越稳定分散效果越好。

IKN分散机的优势：

1、 处理量大，适合工业化在线连续生产；

2、 粒径分布范围窄，匀度高；

3、 省时、、节约能源；

4、 精密铸造的整体式机架和经精密动平衡测试的道转子，确保整机运行噪音低、运转平稳；

5、 消除批次间生产品质的差异；

6、 无死角，物料通过粉碎分散剪切；

7、 具有短距离，低扬程输送功能；

8、 使用简单，维修方便；

9、 可实现自动化设置；

10、 集装式机械密封，物料无泄漏；

11、 单机处理量从1~120m3/h。

CMSD2000系列研磨分散机参数选型表 

研磨分散机 流量 输出 线速度 功率 入口/出口连接

类型 l/h rpm m/s kW

CMSD2000/4 300 14,000 41 4 DN25/DN15

CMSD2000/5 1000 10,500 41 11 DN40/DN32

CMSD2000/10 4000 7,200 41 30 DN80/DN65

CMSD2000/20 10000 4,900 41 45 DN80/DN65

CMSD2000/30 20000 2,850 41 90 DN150/DN125

CMSD2000/50 60000 1,100 41 160 DN200/DN150

表中上限处理量是指介质为“水”的测定数据。

流量取决于设置的间隙和被处理物料的特性，可以被调节到大允许量的10%

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