Экспериментальная сушилка для высокотемпературного распыления графена является ключевым оборудованием в системе подготовки графенового порошка, точное регулирование температуры и параметров распыления напрямую влияет на распределение диаметра частиц продукта, отношение площади поверхности, чистоты и дисперсности. Графен, как двумерный наноматериал, обладает характеристиками высокой удельной площади поверхности и сильной склонностью к воссоединению, а также жесткими требованиями к температурному полю и состоянию распыления в процессе сушки. Ниже в сочетании с принципом работы оборудования и экспериментальной практикой подробно описаны методы регулирования основных параметров.
Регулирование температурных параметров: равновесная эффективность сушки и стабильность материала
Ядром температурного регулирования является координация температуры впуска и температуры выхода воздуха, как для обеспечения быстрого испарения растворителя в суспензии, так и для предотвращения графена из - за высокотемпературного окисления или разрушения структуры. Температура впуска воздуха является основным источником тепла в процессе сушки и должна быть гибко отрегулирована в соответствии с твердым содержанием графеновой пасты и типом растворителя. Для суспензии на водной основе температура впуска воздуха обычно контролируется на уровне 200 - 280°С; Если органический растворитель (например, этанол, ацетон), из - за более низкой точки кипения, может быть снижен до 160 - 220 °C, в то же время необходимо сделать взрывозащищенную вентиляционную обработку. Следует отметить, что температура впуска воздуха не должна быть слишком высокой, когда более 300 °C, край графена подвержен окислению, что приводит к увеличению кислородосодержащих функциональных групп продукта, снижению электропроводности.
Температура выхода воздуха является ключевым показателем, отражающим эффект сушки, который напрямую связан с содержанием воды в продукте и состоянием порошка. В общем, температура выхода воздуха должна контролироваться на уровне 80 - 120°C, если температура слишком низкая, суспензия не полностью сухая, возникнут сгустки порошка, явление липкой стенки; Если температура слишком высока, это может привести к чрезмерной сухости порошка, вызывая усиление воссоединения. При регулировке необходимо следовать принципу « диапазон наведения воздуха, тонкая настройка выхода»: сначала установить эталонное значение температуры впуска воздуха, а затем косвенно контролировать температуру выхода воздуха, регулируя скорость подачи, чтобы гарантировать, что колебания температуры выхода воздуха не превышают ±5°C, чтобы обеспечить согласованность продукта.
Регулирование параметров распыления: контроль диаметра частиц и дисперсионных свойств
Параметры распыления определяют размер и однородность капли серозного тумана, что, в свою очередь, влияет на распределение диаметра частиц порошка графена после сушки. Методы распыления, обычно используемые экспериментальным оборудованием, включают распыление под давлением и центробежное распыление, и логика настройки параметров имеет свои собственные акценты.
Основными параметрами распыления под давлением являются давление распыления и расход топлива. Чем больше давление распыления, тем меньше диаметр частиц тумана, но слишком высокое давление (более 0,5 МПа) может легко привести к чрезмерной дисперсии капель тумана, увеличивая риск воссоединения; При низком давлении туманные капли слишком велики и плохо высыхают. Поток подачи должен соответствовать давлению, слишком большой расход может легко привести к слиянию туманных капель, слишком маленький расход снизит эффективность оборудования. Рекомендуется при первоначальной регулировке установить давление распыления на 0,2 - 0,4 МПа, контролировать поток подачи на 5 - 15 мл / мин, а затем тонко настроить в соответствии с состоянием туманных капель (смотреть через окно наблюдения), чтобы убедиться, что туманные капли равномерно туманные, без падения капель.
Центробежное распыление является ключом к скорости диска распыления, чем выше скорость вращения, тем больше центробежная сила, тем тоньше капля тумана. Для графеновой суспензии скорость обычно устанавливается в 15000 - 25000 р / мин, если вязкость суспензии выше, можно соответствующим образом увеличить скорость; Если твердое содержание выше, скорость вращения должна быть уменьшена, чтобы избежать слишком тонких туманных капель, ведущих к воссоединению. В то же время необходимо обеспечить равномерную подачу, чтобы избежать неравномерного размера туманных капель из - за колебаний потока.
Ключевые моменты
Регулирование сцепления: температура и параметры распыления взаимодействуют друг с другом, например, при повышении температуры впуска воздуха, может соответствующим образом увеличить расход топлива или снизить давление распыления, чтобы избежать чрезмерной сушки порошка;
Предварительная экспериментальная калибровка: при каждой замене смеси суспензии (например, содержание затвердевания, вязкость) необходимо провести небольшой предварительный эксперимент, определить диапазон параметров, а затем подготовить в масштабе;
Техническое обслуживание оборудования: регулярная очистка распылительных сопел или распылительных дисков, чтобы избежать остаточной засоренности суспензии, влияющей на эффект распыления; Сухая полость должна оставаться чистой, чтобы уменьшить влияние примесей на чистоту графена.
Благодаря точным методам регулирования температуры и параметров распыления, в сочетании с характеристиками графенового материала для целенаправленной оптимизации, можно эффективно повысить эффективность подготовки экспериментальной сушилки распыления, получить однородный диаметр частиц, хорошую дисперсию, стабильную производительность графенового порошка, заложить основу для последующих экспериментальных исследований или промышленного применения.