[发明专利]均匀分散长切碳纤维的双速双向搅动装置及其方法

说明书

均匀分散长切碳纤维的双速双向搅动装置及其方法，涉及无机纤维分散技术领域。包括分散液容器、内置旋转分散板、内板转轴、第一减速箱、第一电动机、外置旋转分散板、外板空心转轴、皮带轮传动机构、第二减速箱、第二电动机、吊篮、升降杆、液压升降平台。本发明分别驱动内置旋转分散板和外置旋转分散板作高速旋转运动，引导分散液容器内的液体作高速湍流射流和复杂的变速变向运动，使伴随流体运动的长切碳纤维受到强烈的扰动从而得到良好均匀的分散效果。本发明具有分散速度快、分散匀度高、沉降时间长、结构简单、操作方便等特点，适用于长切碳纤维的分散工艺，对于制备高性能碳纤维纸、碳纤维复合材料具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及无机纤维分散技术领域，尤其是涉及一种均匀分散长切碳纤维的双速双向搅动装置及其方法。

背景技术

碳纤维是一种高强度、高模量的新型纤维材料，质量比金属铝轻、强度却高于钢铁，并且具有耐高温、耐腐蚀等特点，在航空航天、国防军工和民用方面都是重要材料。碳纤维很少直接应用，通常经深加工制备成新产品或复合材料使用，碳纤维纸便是其中一种深加工制品。碳纤维纸是目前制备质子交换膜燃料电池气体扩散层的重要基体材料，其结构和性能对质子交换膜燃料电池的性能产生极其重要的影响。

碳纤维具有石墨乱层结构，导致碳纤维表面活性基团少，表面活性低，憎水性强，不易良好分散。因此，如何使碳纤维良好分散于水中是湿法制造碳纤维纸过程中的关键因素。由于纤维长度对碳纤维在水中分散性能影响很大，较长的纤维长度使碳纤维在水中容易相互打结，较大的自身质量也使得纤维沉降时间缩短，从而影响了成纸的匀度和强度。因此，目前国内外工艺对碳纤维进行分散基本都采用长度小于20mm的短切碳纤维，以期达到较好的分散效果。但由于短切碳纤维相互间结合力较小，采用短切碳纤维制成的碳纤维纸强度较低、柔韧性差、易断裂，严重限制了碳纤维纸在某些重要领域的应用。目前常用液体搅伴方法若用于碳纤维的分散，高速旋转的搅伴桨叶很容易撞击并打断碳纤维使其长度参差不齐，从而影响制备碳纤维纸、碳纤维复合材料的性能。因此常用液体搅伴方法并不适用于碳纤维的分散，尤其是长切碳纤维。针对上述的问题，若采用长度在20mm～50mm之间的长切碳纤维用于制备碳纤维纸，则可大大提高了碳纤维纸的强度和性能，更容易生产制造出高性能碳纤维纸，从而进一步拓宽碳纤维纸的应用领域。但是，目前并未见能适用于均匀分散20mm～50mm之间的长切碳纤维的搅动设备装置。

因此设计出一种均匀分散长切碳纤维的装置，对于制备高性能碳纤维纸、碳纤维复合材料具有十分重要的意义，这已成为业内十分关注的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分散速度快、分散匀度高、沉降时间长、结构简单、操作方便的均匀分散长切碳纤维的双速双向搅动装置及方法。

本发明的目的是通过下述的技术方案加以实现的：

本发明所述一种均匀分散长切碳纤维的双速双向搅动装置，包括分散液容器、内置旋转分散板、内板转轴、第一减速箱、第一电动机、外置旋转分散板、外板空心转轴、皮带轮传动机构、第二减速箱、第二电动机、吊篮、升降杆、液压升降平台；

所述分散液容器是用于盛装长切碳纤维和分散液的敞口容器；所述内置旋转分散板是板面上布置多排通流孔的方形平板，该平板的顶部中心与竖直设置的内板转轴下端固定连接；所述内板转轴上端与第一减速箱输出端连接，第一减速箱输入端与第一电动机输出端连接；所述外置旋转分散板是板面上布置多排通流孔的呈回字形的方形平板，外置旋转分散板中部的方形通孔内框将所述内置旋转分散板包围；所述外板空心转轴竖直设置并与外置旋转分散板的顶部中心固定连接，所述内板转轴位于所述外板空心转轴内；所述皮带轮传动机构的主动轮连接所述第二减速箱的输出端，第二减速箱的输入端连接第二电动机输出端，皮带轮传动机构的从动轮设于外板空心转轴上；所述内置旋转分散板和外置旋转分散板位于所述分散液容器内；所述第一减速箱、第一电动机、第二减速箱和第二电动机位于所述吊篮内；吊篮固定安装在所述升降杆上，所述液压升降平台与升降杆连接并控制升降杆上下移动。

进一步的：