O secador de pulverização de alta temperatura de grafeno experimental é o equipamento chave na preparação de pó de grafeno, o ajuste preciso da temperatura e dos parâmetros de pulverização afeta diretamente a distribuição do tamanho das partículas, a área de superfície relativa, a pureza e a dispersividade do produto. O grafeno, como um nanomaterial bidimensional, tem uma área de superfície relativamente elevada e uma forte tendência à reunião, e é exigente para o campo de temperatura e o estado de pulverização durante o processo de secagem. A seguir, combinando o princípio de funcionamento do equipamento com a prática experimental, detalhamos as técnicas de regulação dos parâmetros principais.
Ajuste de parâmetros de temperatura: equilíbrio entre eficiência de secagem e estabilidade do material
O núcleo da regulação de temperatura é a coordenação da temperatura de entrada e saída do ar, tanto para garantir a evaporação rápida do solvente na pasta como para evitar a oxidação ou a destruição estrutural do grafeno devido à alta temperatura. A temperatura de entrada do ar é a principal fonte de calor do processo de secagem e precisa ser ajustada de acordo com o conteúdo sólido da pasta de grafeno e o tipo de solvente. Para pasta à base de água, a temperatura de entrada do vento é geralmente controlada entre 200 e 280 ° C; Se for um solvente orgânico (como etanol, acetona), devido ao ponto de ebulição mais baixo, pode ser reduzido a 160-220 ° C, ao mesmo tempo que é necessário fazer um tratamento de ventilação à prova de explosão. Deve-se notar que a temperatura do vento de entrada não deve ser excessivamente alta, quando excede 300 ° C, a borda do grafeno é propensa à oxidação, levando ao aumento do grupo de função de oxigênio do produto e à diminuição da condutividade elétrica.
A temperatura de saída do ar é um indicador-chave que reflete o efeito de secagem, associando diretamente o teor de umidade do produto ao estado do pó. Em geral, a temperatura de saída do ar deve ser controlada em 80-120 ° C, se a temperatura for muito baixa e a pasta não estiver completamente seca, haverá aglomerações de pó e fenômenos de parede colante; Se a temperatura for elevada demais, o pó pode ser excessivamente seco e desencadear a reaunião. O ajuste deve seguir o princípio de "ajuste fino do ar de entrada e saída": primeiro definir o valor de referência da temperatura do ar de entrada e, em seguida, controlar indiretamente a temperatura do ar de saída ajustando a velocidade de alimentação para garantir que a flutuação da temperatura do ar de saída não exceda ± 5 ° C para garantir a consistência do produto.
Ajuste dos parâmetros de pulverização: controle do tamanho das partículas e desempenho de dispersão
Os parâmetros de pulverização determinam o tamanho e a uniformidade das gotas de neblina de pasta e, por sua vez, afetam a distribuição do tamanho das partículas do pó de grafeno após a secagem. Os métodos de nebulização comumente usados em equipamentos experimentais incluem nebulização sob pressão e nebulização centrífuga, com ênfase na lógica de regulação de parâmetros.
Os parâmetros principais da nebulização sob pressão são a pressão de nebulização e o fluxo de alimentação. Quanto maior a pressão de nebulização, menor o tamanho das partículas das gotas de névoa, mas a pressão excessiva (mais de 0,5 MPa) pode facilmente levar à dispersão excessiva das gotas de névoa, aumentando o risco de reunião; A pressão é muito baixa e as gotas de névoa são muito grandes e secas. O fluxo de alimentação deve corresponder à pressão, o fluxo excessivo pode causar a fusão de gotas de névoa e o fluxo excessivamente pequeno pode reduzir a eficiência do equipamento. Quando o ajuste inicial é recomendado, a pressão de nebulização é definida em 0,2-0,4 MPa, o fluxo de alimentação é controlado em 5-15 mL / min, em seguida, de acordo com o estado das gotas de neblina (visualização através da janela de observação), para garantir que as gotas de neblina sejam uniformemente neblinas e nenhuma gota caia.
A nebulização centrífuga é a chave para a velocidade de rotação do disco de nebulização, quanto maior a velocidade de rotação, maior a força centrífuga, mais finas as gotas de névoa. Para a pasta de grafeno, a velocidade de rotação é geralmente definida em 15000-25000r / min, se a viscosidade da pasta é alta, a velocidade de rotação pode ser melhorada adequadamente; Se o teor de sólido for alto, a velocidade de rotação deve ser reduzida para evitar que gotas de névoa finas demais causem reunião. Ao mesmo tempo, é necessário garantir a alimentação uniforme para evitar o tamanho desigual das gotas de névoa devido às flutuações do fluxo.
Notas essenciais
Ajuste de ligação: a temperatura e os parâmetros de nebulização interagem, como aumentar a temperatura do ar de entrada, pode aumentar adequadamente o fluxo de alimentação ou reduzir a pressão de nebulização para evitar a secagem excessiva do pó;
Calibração pré-experimental: cada vez que a fórmula de pasta é substituída (por exemplo, conteúdo sólido, viscosidade), é necessário realizar um pré-experimento em pequenos lotes para determinar o intervalo de parâmetros após a preparação em escala;
Manutenção do equipamento: limpar regularmente o bocal de pulverização ou o disco de pulverização para evitar o bloqueio de resíduos de pasta e afetar o efeito de pulverização; A câmara seca deve ser mantida limpa para reduzir o efeito das impurezas na pureza do grafeno.
Através do controle preciso da temperatura e da técnica de regulação dos parâmetros de pulverização, em combinação com as propriedades do material de grafeno para otimização direcionada, pode melhorar eficazmente a eficiência da preparação do secador de pulverização experimental, obter um tamanho uniforme de partículas, boa dispersão e desempenho estável do pó de grafeno, estabelecendo a base para a pesquisa experimental posterior ou aplicações industrializadas.