【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子材料制备，特别涉及一种低密度高分子材料制备装置及方法。
技术介绍
1、在传统汽车和新能源汽车的发展中，都在材料减重和轻量化方面投入了大量的研究，目前，国内外许多大型汽车企业和研究机构已将石墨烯材料作为一些汽车零部件的主要替代材料进行研究。在轮胎、轮辋以及保险杠上已经开始使用，以汽车保险杠为例，将石墨烯混入聚合物中，以改变材料的性能，使材料更轻、更强且更坚韧，因此，加大研究石墨烯在汽车领域的应用研究，势在必行。
2、但是石墨烯大的比表面积往往使其团聚在一起，不仅降低了自身的吸附能力而且影响石墨烯自身优异性能的发挥，从而影响了石墨烯增强复合材料性能的改进。现有技术中，主要通过外力剥离法提高石墨烯分散性，由于石墨烯较为稳定，在进行外力剥离之前，需要先将石墨烯氧化，制备氧化石墨烯溶液，然后通过超声等外力实现剥离，再通过化学方法还原成高分散性的石墨烯。例如，公开号为cn103382028a的中国专利公开了一种氧化石墨烯制备与废液后处理方法，分别以浓硫酸和高锰酸钾为强酸和强氧化剂制备氧化石墨烯的方法，但浓硫酸和高锰酸钾混合后会产生高活性的七氧化二锰，无法在传统的釜式反应器中进行。并且，在进行高分子材料改性阶段，需要分批加入多种辅料，以提升高分子材料的性能，对于传统的反应釜无法实现不同阶段的不同反应物的预混合。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种低密度高分子材料制备装置及方法。
2、本专利技术的第一方面，提供了一种
3、所述控制系统分别与所述温控组件、氧化组件、还原组件、改性组件连接，用于调节所述温控组件的输出温度并基于所述输出温度对所述氧化组件、还原组件和改性组件提供温度条件和保温条件；
4、所述改性组件与所述还原组件连接，用于将还原组件的产物与所述改性组件产物进行不饱和聚酯树脂的石墨烯改性反应；
5、所述氧化组件包括反应罐，所述反应罐内部设置有第一反应釜，所述第一反应釜底部设置有离心罐，所述第一反应釜与所述反应罐固定连接，所述离心罐与所述反应罐转动连接；
6、所述第一反应釜的外侧设置有第一保温腔，且在第一反应釜顶部设置有若干加料口，第一反应釜内部设置有第一搅拌装置，所述第一保温腔与所述温控组件连接；
7、所述离心罐一侧设置有水洗塔，所述水洗塔顶部设置有去离子水箱，水洗塔内部设置有ph传感器；
8、所述水洗塔的一侧还设置有冷冻箱和研磨器，所述水洗塔依次与所述冷冻箱和研磨器连接；
9、所述还原组件包括超声清洗机以及设置在超声清洗机内部的第二反应釜，所述第二反应釜顶部开设有若干进料口和出料口，第二反应釜外侧设置有第二保温腔，所述第二保温腔与所述温控组件连通，所述研磨器与所述第二反应釜的一个进料口连通；
10、所述第二反应釜的出料口连接有分散室，所述分散室用于对还原后的石墨烯进行剥离并收集；
11、所述改性组件包括预混合装置，所述预混合装置顶部开设有若干进料口，所述预混合装置的外侧设置有第三保温腔，所述第三保温腔与所述温控组件连接，预混合装置底部设置有第一加速通道，且预混合装置与所述第一加速通道连通，所述第一加速通道的一端连接有均质器，用于均匀混合来自预混合装置的反应物，第一加速通道的另一端连接有第一加速装置；所述均质器底部设置有第二加速通道，且所述均质器与所述第二加速通道连通，所述第二加速通道的一端设置有第二加速装置，所述第二加速通道的另一端与所述第一加速通道连通，形成循环加速通道。
12、进一步的方案为，所述第一加速通道靠近所述均质器的一端设置有第一高压喷头，且所述第一高压喷头位于所述均质器内部；
13、所述均质器内部设置有第一承接板，所述第一承接板的表面设置有压力传感器，第一承接板的位置与所述第一高压喷头的位置相适应，以使得从所述第一高压喷头喷出的混合物喷射在所述第一承接板上；
14、所述均质器顶部设置有第三加速装置，所述第三加速装置用于将均质器内的混合物由所述均质器底部送至所述第二加速通道内；
15、所述第二加速通道沿周向设置有套管，所述套管为透明材质，且在套管组件内部的第二加速通道被设置成透明材质；在所述套管的一侧设置有激光发射器，在所述套管与所述激光发射器相对的一侧设置有接光板。
16、进一步的方案为，所述温控组件包括制冷机组和制热机组，所述制冷机组连接有蓄冷箱，所述蓄冷箱和制热机组通过控温箱与所述第一保温腔、第二保温腔和第三保温腔连接；
17、所述控温箱的内部为温度调节腔，在控温箱的一侧开设有第一入口和第二入口，控温箱的另一侧开设有温控出口，所述第一入口和第二入口分别用于连接蓄冷箱和制热机组，以使得蓄冷箱的冷风和制热机组的热风在控温箱内部混合；在温度调节腔内部设置有开度调节柱，在控温箱的一侧设置有气缸，所述气缸与所述开度调节柱通过连杆连接，开度调节柱在气缸作用下在温度调节腔内部做直线往复运动，以使得开度调节柱控制第一入口/第二入口的开度大小，进而控制温度调节腔内部的温度；
18、所述控温箱内部还设有螺旋风道，所述螺旋风道位于开度调节柱远离所述第一入口的一侧。
19、进一步的方案为，所述第一反应釜底部设置有第二阀门；所述离心罐顶部设置有第三阀门，所述第二阀门和第三阀门之间设置有观察窗，用于观察反应过程颜色变化；
20、所述离心罐底部设置有第四阀门，所述第四阀门与所述水洗塔连通。
21、进一步的方案为，所述第一保温腔、第二保温腔以及第三保温腔分别与所述温控出口通过管道连通，且在靠近第一保温腔的管道的一端设置有第一阀门，在靠近第二保温腔的管道的一端设置有第五阀门，在靠近第三保温腔的管道的一端设置有第六阀门。
22、进一步的方案为，所述第一搅拌装置包括第一搅拌轴，所述第一搅拌轴顶部通过第一减速器连接有第一电机，所述第一电机位于所述第一反应釜顶部，且第一电机与所述第一搅拌轴轴性连接；
23、所述第一搅拌轴内部为中空结构，第一搅拌轴靠近第一减速器的一侧开设有第一加料口，所述第一加料口与所述中空结构连通；所述第一搅拌轴底部设置有第八阀门，所述第八阀门与所述中空结构连通。
24、进一步的方案为，所述预混合装置的底部设置有第七阀门，所述去离子水箱和水洗塔之间设置有第九阀门，所述均质器底部设置有t形管，所述t形管的垂直管上设置有第十阀门，所述t形管的水平管上设置有第十一阀门，t形管的水平管作为分支输出管用于排出低密度高分子材料。
25、进一步的方案为，所述第一阀门～第十一阀门均为电动阀门，所述控制系统分别与所述第一加速装置、第二加速装置、第三加速装置、接光板、压力传感器、气缸、ph传感器以及第一阀门～第十一阀门连接；
26、所述控制系统基于第一反应釜第一阶段的反应需求温度控制气缸到达第一位置，并控制所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，包括温控组件、氧化组件、还原组件、改性组件和控制系统(16)；
2.根据权利要求1所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一加速通道(31)靠近所述均质器(54)的一端设置有第一高压喷头(58)，且所述第一高压喷头(58)位于所述均质器(54)内部；
3.根据权利要求2所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述温控组件包括制冷机组(33)和制热机组(35)，所述制冷机组(33)连接有蓄冷箱(34)，所述蓄冷箱(34)和制热机组(35)通过控温箱(36)与所述第一保温腔(13)、第二保温腔(20)和第三保温腔(28)连接；
4.根据权利要求3所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一反应釜(2)底部设置有第二阀门(44)；所述离心罐(4)顶部设置有第三阀门(45)，所述第二阀门(44)和第三阀门(45)之间设置有观察窗(3)，用于观察反应过程颜色变化；
5.根据权利要求4所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一保温腔(13)、第二保温腔
6.根据权利要求5所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一搅拌装置包括第一搅拌轴(5)，所述第一搅拌轴(5)顶部通过第一减速器(7)连接有第一电机(6)，所述第一电机(6)位于所述第一反应釜(2)顶部，且第一电机(6)与所述第一搅拌轴(5)轴性连接；
7.根据权利要求6所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述预混合装置(27)的底部设置有第七阀门(49)，所述去离子水箱(15)和水洗塔(14)之间设置有第九阀门(52)，所述均质器(54)底部设置有T形管，所述T形管的垂直管上设置有第十阀门(59)，所述T形管的水平管上设置有第十一阀门(69)，T形管的水平管作为分支输出管(53)用于排出低密度高分子材料。
8.根据权利要求7所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一阀门(42)～第十一阀门(69)均为电动阀门，所述控制系统(16)分别与所述第一加速装置(63)、第二加速装置(64)、第三加速装置(57)、接光板(62)、压力传感器、气缸(41)、pH传感器(51)以及第一阀门(42)～第十一阀门(69)连接；
9.根据权利要求8所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第二反应釜(19)的出料口(24)与所述分散室(26)之间设置有高压喷射组件(25)，所述高压喷射组件(25)包括高压喷射管道，所述高压喷射管道延伸至所述分散室(26)内部；
10.一种低密度高分子材料制备方法，其特征在于，所述制备方法应用权利要求1-9任一所述的制备装置，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，包括温控组件、氧化组件、还原组件、改性组件和控制系统(16)；
2.根据权利要求1所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一加速通道(31)靠近所述均质器(54)的一端设置有第一高压喷头(58)，且所述第一高压喷头(58)位于所述均质器(54)内部；
3.根据权利要求2所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述温控组件包括制冷机组(33)和制热机组(35)，所述制冷机组(33)连接有蓄冷箱(34)，所述蓄冷箱(34)和制热机组(35)通过控温箱(36)与所述第一保温腔(13)、第二保温腔(20)和第三保温腔(28)连接；
4.根据权利要求3所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一反应釜(2)底部设置有第二阀门(44)；所述离心罐(4)顶部设置有第三阀门(45)，所述第二阀门(44)和第三阀门(45)之间设置有观察窗(3)，用于观察反应过程颜色变化；
5.根据权利要求4所述的一种低密度高分子材料制备装置，其特征在于，所述第一保温腔(13)、第二保温腔(20)以及第三保温腔(28)分别与所述温控出口通过管道连通，且在靠近第一保温腔(13)的管道的一端设置有第一阀门(42)，在靠近第二保温腔(20)的管道的一端设置有第五阀门(47)，在靠近第三保温腔(28)的管道的一端设置有第六阀门(48)。
6.根据权利要求5所述的一种低密度高分子材料制备装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶庆德，李国栋，
申请(专利权)人：西安新三力复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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