[发明专利]一种采用射流静电复合制备超微粉体的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用射流静电复合制备超微粉体的方法及装置，是利用高速射流实现对粉体粉碎的同时通过高压电场给粉体荷电，利用静电库仑作用使粉体保持高度分散，从而制备出性能优异的超微粉体。

背景技术

超微粉体由于比表面积大，表面能高，表面活性高等特点，具有传统常规颗粒所不具备的优良理化性质和特殊的力、热、光、磁等特性。但是，超微粉体颗粒由于粒子的高表面能和粒子之间的范德华力、静电力、液桥力等作用，极易相互吸附而发生团聚。所以，获取分散性良好的超微粉体，不仅要考虑前期的制备技术，同时也要考虑后期的分散。

目前超微粉体的制备方法主要有构筑法和粉碎法。构筑法是从原子或分子出发，通过成核和长大来构筑超微粉体，该方法的缺点是生产成本高、产量低、很难满足大规模生产要求。粉碎法是通过给粒度大的粉体施加撞击力、冲击力或剪切力获取超微粉体，例如超声、球磨等；此类方法具有产量高、能耗低和生产过程易于控制等优点；但缺点是对外界作用力依赖过强，制备的超微粉体极易团聚。为了改善超微粉体的分散性，目前常用的方法主要是改性法，即加入表面活性剂和偶联剂等分散剂，利用分散剂在颗粒表面的吸附、包覆来实现分散目的，尽管这种方法优点具有分散效果显著的特点，但同时会引入杂质，改变颗粒表面性质，进而影响超微粉体应有的理化性能。

高速射流粉碎是以高压气流为动力，利用高压、高速气流携带粉体，使粉体与粉体、粉体与粉碎仓壁之间产生冲击和碰撞，从而达到粉碎粉体的目的。此方法具有效率高、分散性好和不引入杂质等优点，但是制备的粉体易自发团聚。

静电分散是根据库伦定律，利用高压电场给粉体荷电，当使带有相同电荷的粉粒间的库仑斥力抵消粉体间的团聚力达到有效分散的目的。此方法优点为分散效率高，无杂质污染，缺点为静电分散后，粉体颗粒的荷电量随着放置时间的延长会以传导、放电等形式发生损失，导致分散效果渐弱。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种采用射流静电复合制备超微粉体的方法及装置。

技术方案

本发明的基本思想是：利用高速射流实现对粉体粉碎的同时通过高压电场给粉体荷电，利用静电库仑作用使粉体保持高度分散，从而制备出性能优异的超微粉体。

采用射流静电复合制备超微粉体的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将平均粒度为17.0～196.3um的粉料置于温度为50℃～200℃的真空干燥箱中干燥2～12小时；

步骤2：将干燥后的粉料在压强为0.3～1.5MPa的高速气流中进行射流粉碎，同时在电压为15～60KV的高压电场荷电区进行静电分散得到超微粉体。

一种射流静电复合制备超微粉体的装置，其特征在于包括：空气压缩机1、调压器2、进料仓3、射流静电分散器4和收集器5；空气压缩机1的气路依次连接射流静电分散器4和收集器5，射流静电分散器4的前端设计有调压器2和进料仓3；所述的射流静电分散器4是：在复合分散仓8内壁设计有两个正负电极板9，气流入口端为两个拉瓦尔喷嘴7，气流出口为空心圆锥喷嘴10，高压电源6的正负极电压加载于两个正负电极板9。

所述的两个拉瓦尔7喷嘴的夹角为100°～150°。

所述的拉瓦尔喷嘴7的出口半径为0.4mm～0.8mm。

所述两个正负电极板9间距为30mm～60mm。

所述的两个正负电极板9每个电极板长度为100～140mm。

所述的空心圆锥喷嘴10，上口半径为30mm～60mm，长为60mm～60mm，下口半径为4mm～10mm。

所述拉瓦尔喷嘴7、复合分散仓8、空心圆锥喷嘴10采用绝缘材料环氧树脂、聚四氟乙烯和硅橡胶制成。

所述两个正负电极板9采用金属材料铜和铂制成。

有益效果

本发明提供的采用射流静电复合制备超微粉体的方法及装置，具有以下优点：

①本发明的方法操作简单，成本低，效率高，制备的粉体粒度分布均匀。

②本发明在粉体制备过程中无需引入化学改性剂，如偶联剂、表面活性剂，防止了杂质污染。

③本发明可广泛应用于在精密陶瓷、磁性材料、稀土材料等对粉体纯度要求较高和不宜采用湿法制备粉体的行业。

附图说明

图1：本发明系统示意图

1-空气压缩机；2-调压器；3-进料仓；4-射流静电分散器；5-收集器；

图2：射流静电分散装置示意图

6-高压电源；7-拉瓦尔喷嘴；8-复合分散仓；9-荷电装置；10-圆锥喷嘴