Во-первых, принцип смешивания.
Благодаря перемешиванию лопастей и вращающейся рамы, создаётся и поддерживается механическая суспензия, что усиливает массоперенос между жидкой и твёрдой фазами. Перемешивание твёрдой и жидкой фаз обычно делится на следующие этапы: (1) суспензирование твёрдых частиц; (2) ресуспендирование осевших частиц; (3) инфильтрация взвешенных частиц в жидкость; (4) использование силы между частицами и между частицами и лопастями для диспергирования агломератов частиц или контроля размера частиц; (5) массоперенос между жидкостью и твёрдым веществом.
Во-вторых, эффект перемешивания.
Процесс компаундирования фактически смешивает различные компоненты в суспензии в стандартном соотношении для получения суспензии, обеспечивающей равномерное покрытие и однородность наконечников. Ингредиенты, как правило, проходят пять этапов обработки, а именно: предварительная обработка, смешивание, смачивание, диспергирование и флокуляция сырья.
В-третьих, параметры суспензии.
1. Вязкость:
Сопротивление жидкости потоку определяется как величина касательного напряжения, необходимое на плоскость 25 px² при скорости потока жидкости 25 px/с, называемая кинематической вязкостью, в Па·с.
Вязкость — это свойство жидкостей. При течении жидкости в трубопроводе существуют три состояния: ламинарное, переходное и турбулентное. Эти три состояния течения также присутствуют в перемешивающем оборудовании, и одним из основных параметров, определяющих эти состояния, является вязкость жидкости.
В процессе перемешивания обычно считается, что вязкость менее 5 Па·с соответствует низкой вязкости жидкости, например: воды, касторового масла, сахара, джема, меда, смазочного масла, эмульсии низкой вязкости и т. д.; 5-50 Па·с — жидкости средней вязкости, например: чернила, зубная паста и т. д.; 50-500 Па·с — жидкости высокой вязкости, такие как жевательная резинка, пластизоль, твердое топливо и т. д.; более 500 Па·с — жидкости сверхвысокой вязкости, такие как резиновые смеси, расплавы пластмасс, органический кремний и т. д.
2, размер частиц D50:
Диапазон размеров частиц, составляющий 50% от объема частиц в суспензии.
3. Твердое содержимое:
Если процентное содержание твердых веществ в суспензии, то теоретическое соотношение содержания твердых веществ меньше фактического содержания твердых веществ в партии.
В-четвертых, показатель смешанных эффектов.
Метод определения равномерности смешивания и перемешивания твердожидкостной суспензионной системы:
1. прямое измерение
1) Метод определения вязкости: отбор проб из разных точек системы, измерение вязкости суспензии с помощью вискозиметра; чем меньше отклонение, тем равномернее перемешивание;
2) Метод частиц:
А) Отбор проб из разных точек системы с использованием скребка для определения размера частиц суспензии; чем ближе размер частиц к размеру порошка исходного сырья, тем равномернее перемешивание;
В) отбор проб из разных точек системы с использованием лазерного дифракционного анализатора размера частиц для наблюдения за размером частиц суспензии; чем более нормальным является распределение частиц по размерам, тем меньше крупные частицы, тем равномернее перемешивание;
3) Метод определения удельной плотности: отбор проб из разных точек системы, измерение плотности суспензии; чем меньше отклонение, тем равномернее перемешивание.
2. Косвенное измерение
1) Метод определения содержания твердых веществ (макроскопический): отбор проб из разных точек системы, после термической обработки при соответствующей температуре и времени, измерение веса твердой части; чем меньше отклонение, тем равномернее перемешивание;
2) СЭМ/ЭПМА (микроскопический метод): образец из разных точек системы наносят на подложку, высушивают и наблюдают распределение частиц или элементов в пленке после высыхания суспензии с помощью СЭМ (электронного микроскопа) / ЭПМА (электронного зонда); (твердые вещества в системе обычно являются проводящими материалами)
Пять, процесс перемешивания анода
Проводящая сажа: используется в качестве проводящего агента. Функция: соединение крупных частиц активного материала для обеспечения хорошей проводимости.
Сополимерный латекс — SBR (стирол-бутадиеновый каучук): используется в качестве связующего вещества. Химическое название: стирол-бутадиеновый сополимерный латекс (полистирол-бутадиеновый латекс), водорастворимый латекс, содержание твердых веществ 48–50%, pH 4–7, температура замерзания -5–0 °C, температура кипения около 100 °C, температура хранения 5–35 °C. SBR представляет собой анионную полимерную дисперсию с хорошей механической стабильностью и технологичностью, а также обладает высокой прочностью сцепления.
Карбоксиметилцеллюлоза натрия (КМЦ) – (карбоксиметилцеллюлоза натрия): используется в качестве загустителя и стабилизатора. Внешне представляет собой белый или желтоватый хлопьевидный порошок или белый порошок, без запаха, без вкуса, нетоксичный; растворим в холодной или горячей воде, образуя гель, раствор нейтральный или слабощелочной, нерастворим в этаноле, эфире, органическом растворителе, таком как изопропиловый спирт или ацетон, растворим в 60% водном растворе этанола или ацетона. Гигроскопична, свето- и теплоустойчива, вязкость уменьшается с повышением температуры, раствор стабилен при pH от 2 до 10, pH ниже 2, твердые вещества выпадают в осадок, pH выше 10. Температура изменения цвета составляет 227 °C, температура карбонизации – 252 °C, а поверхностное натяжение 2% водного раствора – 71 нм/н.
Процесс перемешивания и нанесения покрытия на анод осуществляется следующим образом:
Шестой этап – процесс перемешивания катода.
Проводящая сажа: используется в качестве проводящего агента. Функция: соединение крупных частиц активного материала для обеспечения хорошей проводимости.
NMP (N-метилпирролидон): используется в качестве растворителя для перемешивания. Химическое название: N-метил-2-полирролидон, молекулярная формула: C5H9NO. N-метилпирролидон — это жидкость со слабым запахом аммиака, которая смешивается с водой в любых пропорциях и практически полностью растворяется во всех растворителях (этанол, ацетальдегид, кетон, ароматический углеводород и др.). Температура кипения 204 °C, температура вспышки 95 °C. NMP — это полярный апротонный растворитель с низкой токсичностью, высокой температурой кипения, отличной растворимостью, селективностью и стабильностью. Широко используется для экстракции ароматических соединений; очистки ацетилена, олефинов, диолефинов. В настоящее время в нашей компании для полимеризации используется растворитель и среда для полимеризации NMP-002-02 с чистотой >99,8%, удельной плотностью 1,025–1,040 и содержанием воды <0,005% (500 ppm).
ПВДФ (поливинилиденфторид): используется в качестве загустителя и связующего вещества. Белый порошкообразный кристаллический полимер с относительной плотностью от 1,75 до 1,78. Обладает чрезвычайно высокой устойчивостью к УФ-излучению и атмосферным воздействиям, а его пленка не затвердевает и не трескается после пребывания на открытом воздухе в течение одного-двух десятилетий. Диэлектрические свойства поливинилиденфторида специфичны: диэлектрическая постоянная достигает 6-8 (МГц~60 Гц), а тангенс угла диэлектрических потерь также велик, около 0,02~0,2, при этом объемное сопротивление немного ниже и составляет 2×10¹⁴ Ом NaN. Длительный срок службы полимера составляет от -40 °C до +150 °C, в этом диапазоне температур он обладает хорошими механическими свойствами. Он имеет температуру стеклования -39 °C, температуру охрупчивания -62 °C или ниже, температуру плавления кристаллов около 170 °C и температуру термического разложения 316 °C или выше.
Процесс перемешивания и нанесения покрытия на катод:
7. Вязкостные характеристики суспензии.
1. Кривая зависимости вязкости суспензии от времени перемешивания.
По мере увеличения времени перемешивания вязкость суспензии стремится к стабильному значению без изменений (можно сказать, что суспензия равномерно диспергирована).
2. Зависимость вязкости суспензии от температуры.
Чем выше температура, тем ниже вязкость суспензии, и вязкость стремится к стабильному значению при достижении определенной температуры.
3. Кривая зависимости содержания твердых веществ в суспензии перекачивающего резервуара от времени.
После перемешивания суспензия подается по трубопроводу в переливной резервуар для нанесения покрытия. Переливной резервуар перемешивается со скоростью вращения 25 Гц (740 об/мин), 35 Гц (35 об/мин), чтобы обеспечить стабильность параметров суспензии и их неизменность, включая температуру пульпы, вязкость и содержание твердых веществ, для обеспечения однородности покрытия.
4. Кривая зависимости вязкости суспензии от времени.
Дата публикации: 28 октября 2019 г.