超聲波在炭黑分散方面的應用

發(fā)布時(shí)間：2024-08-27

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【摘要】炭黑是一種無(wú)定形碳。輕、松而極細的黑色粉末，比表面積非常大，范圍從10-3000m2/g，是有機物（天然氣、重油、燃料油等）在空氣不足的條件下經(jīng)不完全燃燒或受熱分解而得的產(chǎn)物。

炭黑是一種常用的高性能填料，廣泛應用于橡膠、涂料、塑料等工業(yè)領(lǐng)域中。比重1.8-2.1 由天然氣制成的稱(chēng)“氣黑”，由油類(lèi)制成的稱(chēng)“燈黑”，由乙炔制成的稱(chēng)“乙炔黑”。此外還有“槽黑”“爐黑”。按炭黑性能區分有“補強炭黑”、“導電炭黑”、“耐磨炭黑”等。可作黑色染料，用于制造中國墨、油墨、油漆等，也用于做橡膠的補強劑。由于炭黑本身結構松散，易聚集，因此在炭黑分散的過(guò)程中需要采用適當的方法來(lái)保證其分散度。

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超聲分散是一種常用的炭黑分散方法，其原理是利用超聲波對炭黑粒子進(jìn)行機械剪切和沖擊，使其分散在溶劑中。在超聲分散的過(guò)程中，需要將炭黑和溶劑放入一個(gè)超聲波浴中，使液體中的懸浮顆粒受到超聲波的作用，形成微小的氣泡，從而產(chǎn)生強烈的機械剪切作用，極大地提高了分散效果。

關(guān)鍵詞：炭黑，空化效應，超聲分散

一、項目簡(jiǎn)介

超聲波主機縱向放置于不同容量的玻璃攪拌反應釜內，玻璃反應釜支架及外罩采用不銹鋼管制作、置于隔音室內，可降低超聲空化產(chǎn)生的噪音；超聲波驅動(dòng)電源、觸摸屏、通訊管理機及以太網(wǎng)交換機均放置于電氣控制柜內，電氣柜正面放置10 寸以上觸摸屏，可對基本模塊內各單元模塊進(jìn)行單獨參數設置，如主機功率、系統參數設置等。在電氣控制柜面板安裝有總運行按鈕（帶指示燈）、急停按鈕和報警指示燈，整體系統具有振子異常報警、電源異常報警、機柜溫度異常報警，振動(dòng)子工具頭磨損報警。

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圖1項目框架示意圖

圖2 現場(chǎng)安裝圖

二、項目技術(shù)指標

序號	指標名稱(chēng)	指標范圍	備注
1	超聲工作頻率	20KHz
2	超聲工作功率	1KW/3KW/主機	每基本模塊含6臺主機
3	超聲主機異常報警	有	聲光報警
4	超聲主機工具頭異常報警	有	聲光報警
5	超聲電源異常報警	有	聲光報警
6	電氣控制柜異常報警	有	聲光報警
7	就地控制	有	就地電氣控制和就地觸摸屏控制
8	遠程控制	有	遠程操作員站控制
9	基本模塊整體控制及單臺主機控制切換功能	有	既可對基本模塊整體功率進(jìn)行參數設置，也可對每臺主機單獨設置參數
10	參數保存功能	有	對于用戶(hù)設置的參數可快速保存及讀取
11	歷史數據記錄功能	有	可對超聲主機及流量運行參數進(jìn)行歷史記錄，記錄時(shí)間可達1年以上。

三、項目運行實(shí)施

本項目所實(shí)施的方案已在國內知名材料企業(yè)得到實(shí)際現場(chǎng)應用，取得良好的超聲分散效果。

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圖3 現場(chǎng)安裝圖

四、項目應用體會(huì )

炭黑分散在乙醇中需要根據炭黑粒子大小和濃度不同而定。一般來(lái)說(shuō)，當炭黑的濃度較低時(shí)，超聲分散的時(shí)間較短，可以在10分鐘以?xún)韧瓿桑划斕亢诘臐舛容^高或粒子較大時(shí)，超聲分散的時(shí)間需要較長(cháng)，大約在30分鐘左右。但是，超聲時(shí)間過(guò)長(cháng)可能會(huì )導致炭黑表面發(fā)生氧化或者烷基化反應，降低其分散性能。除了超聲時(shí)間之外，超聲功率也是影響炭黑分散效果的重要因素。一般來(lái)說(shuō)，超聲功率越大，分散效果越好，但超聲功率過(guò)高也會(huì )引起顆粒的損傷和破碎。

本設備采用杭州國彪超聲設備有限公司生產(chǎn)的智能數控超聲波GBS-SCF10A/GBS-SCF30A液體分散設備，通過(guò)系統集成設計達到用戶(hù)要求。此系統具有自動(dòng)開(kāi)機頻率搜索，運行過(guò)程中自動(dòng)跟蹤頻率，功率可調整等，如果設備出現問(wèn)題可以及時(shí)斷電，避免對整體控制系統造成影響。整個(gè)設備操作方面，無(wú)需設備開(kāi)機前進(jìn)行設置，全自動(dòng)實(shí)現控制要求，系統穩定、可靠。