【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。
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。
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 | 有 | 声光报警 |
4 | 超声主机工具头异常报警 | 有 | 声光报警 |
5 | 超声电源异常报警 | 有 | 声光报警 |
6 | 电气控制柜异常报警 | 有 | 声光报警 |
7 | 就地控制 | 有 | 就地电气控制和就地触摸屏控制 |
8 | 远程控制 | 有 | 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 | 有 | 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 | 有 | 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 | 有 | 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。
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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