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超声波在炭黑分散方面的应用

发布时间:2024-12-03    浏览量:147

【摘要】炭黑是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末,比表面积非常大,范围从10-3000m2/g,是有机物(天然气、重油、燃料油等)在空气不足的条件下经不完全燃烧或受热分解而得的产物。

      炭黑是一种常用的高性能填料,广泛应用于橡胶、涂料、塑料等工业领域中。比重1.8-2.1 由天然气制成的称“气黑”,由油类制成的称“灯黑”,由乙炔制成的称“乙炔黑”。此外还有“槽黑”“炉黑”。按炭黑性能区分有“补强炭黑”、“导电炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料,用于制造中国墨、油墨、油漆等,也用于做橡胶的补强剂。由于炭黑本身结构松散,易聚集,因此在炭黑分散的过程中需要采用适当的方法来保证其分散度。

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       超声分散是一种常用的炭黑分散方法,其原理是利用超声波对炭黑粒子进行机械剪切和冲击,使其分散在溶剂中。在超声分散的过程中,需要将炭黑和溶剂放入一个超声波浴中,使液体中的悬浮颗粒受到超声波的作用,形成微小的气泡,从而产生强烈的机械剪切作用,极大地提高了分散效果。

关键词:炭黑,空化效应,超声分散

一、项目简介

      超声波主机纵向放置于不同容量的玻璃搅拌反应釜内,玻璃反应釜支架及外罩采用不锈钢管制作、置于隔音室内,可降低超声空化产生的噪音;超声波驱动电源、 触摸屏、通讯管理机及以太网交换机均放置于电气控制柜内,电气柜正面放置10 寸以上触摸屏,可对基本模块内各单元模块进行单独参数设置,如主机功率、系 统参数设置等。在电气控制柜面板安装有总运行按钮(带指示灯) 、急停按钮和报警指示灯,整体系统具有振子异常报警、电源异常报警、 机柜温度异常报警, 振动子工具头磨损报警。

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图1 现场项目落地及框架示意图

二、项目技术指标

序号指标名称指标范围备注
1超声工作频率20KHz 
2超声工作功率1KW/3KW/主机每基本模块含6台主机
3超声主机异常报警声光报警
4超声主机工具头异常报警声光报警
5超声电源异常报警声光报警
6电气控制柜异常报警声光报警
7就地控制就地电气控制和就地触摸屏控制
8远程控制远程操作员站控制
9基本模块整体控制及单台主机控制切换功能既可对基本模块整体功率进行参数设置,也可对每台主机单独设置参数
10参数保存功能对于用户设置的参数可快速保存及读取
11历史数据记录功能可对超声主机及流量运行参数进行历史记录,记录时间可达1年以上。



三、项目运行实施

      本项目所实施的方案已在国内知名材料企业得到实际现场应用,取得良好的超声分散效果。

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图2 现场实物安装图

四、项目应用体会

      炭黑分散在乙醇中需要根据炭黑粒子大小和浓度不同而定。一般来说,当炭黑的浓度较低时,超声分散的时间较短,可以在10分钟以内完成;当炭黑的浓度较高或粒子较大时,超声分散的时间需要较长,大约在30分钟左右。但是,超声时间过长可能会导致炭黑表面发生氧化或者烷基化反应,降低其分散性能。除了超声时间之外,超声功率也是影响炭黑分散效果的重要因素。一般来说,超声功率越大,分散效果越好,但超声功率过高也会引起颗粒的损伤和破碎。

       本设备采用杭州国彪超声设备有限公司生产的智能数控超声波GBS-SCF10A/GBS-SCF30A液体分散设备,通过系统集成设计达到用户要求。此系统具有自动开机频率搜索,运行过程中自动跟踪频率,功率可调整等,如果设备出现问题可以及时断电,避免对整体控制系统造成影响。整个设备操作方面,无需设备开机前进行设置,全自动实现控制要求,系统稳定、可靠。

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