一种多功能纳米改性沥青制备仪

摘要

本发明提供的一种多功能纳米改性沥青制备仪，一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有中央控制系统、材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统，其中，中央控制系统分别与材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统连接；材料合成系统用于实现对纳米材料的表面功能进行改性与分散；材料合成系统的出料口连接烘干系统的进料口；所述烘干系统的出料口连接剪切系统的进料口；所述烘干系统和剪切系统之间通过传输系统实现物料的转移；实现了一种表面功能化纳米改性沥青制备一体装置，将材料的表面处理和沥青的改性剪切有效的结合，同时精确的控制了纳米材料在掺入沥青过程中的温度、掺量和环境，消除了不确定因素对实验结果的影响。

权利要求

1.一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有中央控制系统、材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统，其中，中央控制系统分别与材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统连接；材料合成系统用于实现对纳米材料的表面功能进行改性与分散；材料合成系统的出料口连接烘干系统的进料口；所述烘干系统的出料口连接剪切系统的进料口；所述烘干系统和剪切系统之间通过传输系统实现物料的转移；

所述材料合成系统包括反应层、分散层和离心层，其中，所述反应层用于实现对纳米材料的表面功能进行改性；所述反应层的出料口连接分散层，所述分散层用于对材料进行分散化处理；所述分散层的出料口连接离心层；所述离心层用于实现对功能化的纳米材料进行离心；所述离心层的出料口连接烘干系统；

所述烘干系统包括烘箱本体、真空抽气系统、支撑板和盛样皿(36)，其中，所述烘箱本体的内腔中间位置设置有支撑板，所述支撑板上设置有滑轨(9)，所述滑轨(9)上设置有盛样皿(36)，所述盛样皿(36)内安装有转子(38)，所述转子(38)驱动连接有电机，所述电机与中央控制系统连接；所述滑轨(9)的一端置于烘箱本体内，且与烘箱本体侧壁连接；所述滑轨(9)的另一端穿过烘箱本体与剪切系统连接；

所述盛样皿(36)为设置有底板的框架结构，所述框架结构的侧壁设置有凸嘴(3601)，所述凸嘴的尺寸小于传输系统的进料口的直径；

所述盛样皿(36)与滑轨(9)之间滑动连接，且盛样皿连接有驱动电机，所述驱动电机与中央控制系统连接；

所述烘箱本体内设置有红外传感器，用于采集盛样皿，并将采集到的信息传输到中央控制系统，中央控制系统将根据采集到的信息控制盛样皿(36)的工作状态，其中，当红外传感器采集到盛样皿时，中央控制系统控制盛样皿(36)停止前进。

2.根据权利要求1所述的一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，所述反应层包括第一盛酸液筒(1)、第二盛酸液筒(2)、第一粒子盛样筒(3)、第二粒子盛样筒(4)、第一称量筒(5)、第二称量筒(6)、溶液反应釜(11)和喷头(24)，其中，第一盛酸液筒(1)、第二盛酸液筒(2)、第一粒子盛样筒(3)、第二粒子盛样筒(4)、第一称量筒(5)和第二称量筒(6)均与溶液反应釜(11)的进料口连接；所述溶液反应釜(11)上设置有第一出料口(25)；通过第一出料口(25)与分散层连接；

所述第一盛酸液筒(1)和第二盛酸液筒(2)均与溶液反应釜(11)的进料口之间设置有溶液计量泵(52)；

所述第一粒子盛样筒(3)和第二粒子盛样筒(4)均与溶液反应釜(11)的进料口之间设置有柱塞计量泵(51)；

所述溶液计量泵(52)和柱塞计量泵(51)的进料口和出料口处均设置有单向阀(53)。

3.根据权利要求1所述的一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，所述分散层包括分散槽(26)和电磁线圈(21)，其中，所述电磁线圈(21)布置在溶液反应釜(11)的外侧壁上，且沿其圆周方向布置；

所述分散槽(26)布置在溶液反应釜(11)的下方；分散槽(26)内放置有超声波分散系统，所述超声波分散系统与中央控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，所述离心层包括高速离心机(29)、第一电机(30)、一级微滤膜(33)、二级微滤膜(32)和置料圆盘(34)，其中，所述高速离心机(29)的驱动电机与中央控制系统连接；所述二级微滤膜(33)和一级微滤膜(32)均为圆盘结构，且其端面上开设有圆形凹槽；

所述一级微滤膜(33)放置在二级微滤膜(32)的凹槽内；所述置料圆盘(34)放置在一级微滤膜(33)的凹槽内；

所述二级微滤膜(32)放置在高速离心机(29)内；

所述置料圆盘(34)的下端连接有第一电机(30)；所述第一电机(30)与中央控制系统连接。

5.根据权利要求1所述的一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，所述反应层的出料口和分散层的进料口之间设置有冷却装置。

6.根据权利要求1所述的一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，所述传输系统包括负压抽料仪(43)和电子天平(39)、红外传感器(54)、第二出料口(55)、第三电机(56)、挡料板(57)、下料板(58)和箱体(59)，其中，所述箱体(59)的顶部设置有端盖，所述端盖为内凹的四棱台结构；

所述内凹的四棱台结构的底部开设有长条孔，所述长条孔内装配下料板(58)；所述下料板(58)置于箱体(59)的内腔中，且下料板(58)的顶部和长条孔之间为密封结构；

所述下料板(58)的下端为扩口结构，该扩口结构为中空结构；

所述下料板(58)的上端中间位置开设有进料管道，所述进料管道的第二出料口(55)与扩口结构的空腔相通，且进料管道的进料口孔径大于第二出料口(55)的孔径；

所述第二出料口(55)处设置有挡料板(57)；

所述下料板(58)的外侧壁上固定有第四电机(60)，所述第四电机(60)的输出轴连接挡料板(57)；所述第四电机与中央控制系统连接，通过控制第四电机的正反转，用以实现挡料板(57)的打开或关闭；

所述下料板(58)的扩口结构端的底部设置有电子天平(39)，所述电子天平(39)与中央控制系统连接，用于实时传输所采集到的混合料的重量；所述中央控制系统用于将接收到的重量信息与预设阈值进行比对，当接收到的重量信息与预设阈值相等时，则中央控制系统控制挡料板(57)关闭，且同时控制盛样皿(36)返回；

所述扩口结构端靠近底部一侧的侧壁上开设有出料口，通过该出料口与剪切系统连接。

7.根据权利要求1所述的一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，所述剪切系统包括高速剪切机(46)，其中，所述高速剪切机(46)的出料口处设置有铜制喷头(45)；所述铜制喷头(45)与中央控制系统连接，用于实现对物料的进料进行控制。

说明书

一种多功能纳米改性沥青制备仪

技术领域

[0001] 本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种多功能纳米改性沥青制备仪

背景技术

[0002] 近年来，纳米材料的开发和应用得到了飞速发展，将其与沥青材料复合，能够在纳米尺度上改变沥青结构特性，研究人员提出了采用纳米改性剂提高沥青材料路用性能的方
法举措，并取得显著成效。但纳米材料由于其较大的比表面积，且其大多为无机类粒子，因
而在沥青中常常团聚，彼此吸附，与沥青的相容性较差，为解决这一问题，对纳米粒子表面
采用化学功能改性是常用的举措之一，而这种制备方法往往受沥青的烘热最佳时间所制
约，且其制备条件严苛、制备环节耗材并繁杂，并且所需多类仪器，因而不仅影响纳米改性
沥青的制备操作，在一定程度上也无法规避材料的变异性。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种多功能纳米改性沥青制备仪，解决了现有技术中存在的上述不足。

[0004] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0005] 发明提供的一种多功能纳米改性沥青制备仪，一种多功能纳米改性沥青制备仪，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有中央控制系统、材料合成系统、烘干系统、传输系
统和剪切系统，其中，中央控制系统分别与材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统
连接；材料合成系统用于实现对纳米材料的表面功能进行改性与分散；材料合成系统的出
料口连接烘干系统的进料口；所述烘干系统的出料口连接剪切系统的进料口；所述烘干系
统和剪切系统之间通过传输系统实现物料的转移；

[0006] 所述材料合成系统包括反应层、分散层和离心层，其中，所述反应层用于实现对纳米材料的表面功能进行改性与分散；所述反应层的出料口连接分散层，所述分散层用于对
材料进行分散化处理；所述分散层的出料口连接离心层；所述离心层用于实现对功能化的
纳米材料进行离心；所述离心层的出料口连接烘干系统。

[0007] 优选地，所述反应层包括第一盛酸液筒、第二盛酸液筒、第一粒子盛样筒、第二粒子盛样筒、第一称量筒、第二称量筒、溶液反应釜和喷头，其中，第一盛酸液筒、第二盛酸液
筒、第一粒子盛样筒、第二粒子盛样筒、第一称量筒和第二称量筒均与溶液反应釜的进料口
连接；所述溶液反应釜上设置有第一出料口；通过第一出料口与分散层连接；

[0008] 所述第一盛酸液筒和第二盛酸液筒均与溶液反应釜的进料口之间设置有溶液计量泵；

[0009] 所述第一粒子盛样筒和第二粒子盛样筒均与溶液反应釜的进料口之间设置有柱塞计量泵；

[0010] 所述溶液计量泵和柱塞计量泵的进料口和出料口处均设置有单向阀。

[0011] 优选地，所述分散层包括分散槽和电磁线圈，其中，所述电磁线圈布置在溶液反应釜的外侧壁上，且沿其圆周方向布置；

[0012] 所述分散槽布置在溶液反应釜的下方；分散槽内放置有超声波分散系统，所述超声波分散系统与中央控制系统连接。

[0013] 优选地，所述离心层包括高速离心机、第一电机、一级微滤膜、二级微滤膜和置料圆盘，其中，所述高速离心机的驱动电机与中央控制系统连接；所述二级微滤膜和一级微滤
膜均为圆盘结构，且其端面上开设有圆形凹槽；

[0014] 所述一微滤膜放置在二级微滤膜的凹槽内；所述置料圆盘放置在一级微滤膜的凹槽内；

[0015] 所述二级微滤膜放置在高速离心机内；

[0016] 所述置料圆盘的下端连接有第一电机；所述第一电机与中央控制系统连接。

[0017] 优选地，所述反应层的出料口和分散层的进料口之间设置有冷却装置。

[0018] 优选地，所述烘干系统包括烘箱本体、真空抽气系统、支撑板和盛样皿，其中，所述烘箱本体的内腔中间位置设置有支撑板，所述支撑板上设置有滑轨，所述滑轨上设置有盛
样皿，所述盛样皿内安装有转子，所述转子驱动连接有电机，所述电机与中央控制系统连
接；所述滑轨的一端置于烘箱本体内，且与烘箱本体侧壁连接；所述滑轨的另一端穿过烘箱
本体与剪切系统连接；

[0019] 所述盛样皿为设置有底板的框架结构，所述框架结构的侧壁设置有凸嘴，所述凸嘴的尺寸小于传输系统的进料口的直径；

[0020] 所述盛样皿与滑轨之间滑动连接，且盛样皿连接有驱动电机，所述驱动电机与中央控制系统连接；

[0021] 所述烘箱本体内设置有红外传感器，用于采集盛样皿，并将采集到的信息传输到中央控制系统，中空控制系统将采集到的信息进而控制盛样皿的工作状态，其中，当红外传
感器采集到盛样皿时，中空控制系统控制盛样皿停止前进。

[0022] 优选地，所述传输系统包括负压抽料仪和电子天平、红外传感器、第二出料口、第三电机、挡料板、下料板和箱体，其中，所述箱体的顶部设置有端盖，所述端盖为内凹的四棱
台结构；

[0023] 所述内凹的四棱台结构的底部开设有长条孔，所述长条孔内装配下料板；所述下料板置于箱体的内腔中，且下料板的顶部和长条孔之间为密封结构；

[0024] 所述下料板的下端为扩口结构，该扩口结构为中空结构；

[0025] 所述下料板的上端中间位置开设有进料管道，所述进料管道的第二出料口与扩口结构的空腔相通，且进料管道的进料口孔径大于第二出料口的孔径。

[0026] 所述第二出料口处设置有挡料板；

[0027] 所述下料板的外侧壁上固定有第四电机，所述第四电机的输出轴连接挡料板；所述第四电机与中央控制系统连接，通过控制第四电机的正反转，用以实现挡料板的打开或
关闭；

[0028] 所述下料板的扩口结构端的底部设置有电子天平，所述电子天平与中央控制系统连接，用于实时传输所采集到的混合料的重量；所述中央控制系统用于将接收到的重量信
息与预设阈值进行比对，当接收到的重量信息与预设阈值相等时，则中央控制系统控制挡
料板关闭，且同时控制盛样皿返回；

[0029] 所述扩口结构端靠近底部一侧的侧壁上开设有出料口，通过该出料口与剪切系统连接。

[0030] 优选地，所述剪切系统包括高速剪切机，其中，所述高速剪切机的出料口处设置有铜制喷头；所述铜制喷头与中央控制系统连接，用于实现对物料的进料进行控制。

[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0032] 本发明提供的一种多功能纳米改性沥青制备仪，实现了一种表面功能化纳米改性沥青制备一体装置，将材料的表面处理和沥青的改性剪切有效的结合，同时精确的控制了
纳米材料在掺入沥青过程中的温度、掺量和环境，消除了不确定因素对实验结果的影响；由
于纳米材料制备完成后便应剪切入流动态的液体沥青中去，但实际操作中很难精确控制提
前加热沥青的时间，因而沥青往往置于烘箱长达几个小时之久，其在高温环境下的老化是
无法避免的，或提前从烘箱取出沥青，却因纳米材料的原因仍需对沥青二次加热，同样的无
法避免老化问题。该装置能够避免沥青过度加热而老化，沥青一旦进入流动制备态便可以
立即开始改性加工，保证了两类材料的化学性质不受影响。

附图说明

[0033] 图1是多功能纳米改性沥青制备仪的结构示意图；

[0034] 图2是材料合成系统；

[0035] 图3是材料合成系统中的冷凝管；

[0036] 图4是高速离心圆盘；

[0037] 图5是烘干系统的内部构造；

[0038] 图6是材料运输系统局部图；

[0039] 图7是第二出料口的关闭状态图；

[0040] 图8是第二出料口打开状态图；

[0041] 图9是盛样皿的结构示意图；

[0042] 图10是运输系统与剪切系统连接示意图；

[0043] 图11是轨道固定化的高速剪切机

[0044] 图12是剪切系统的推拉式烘箱内部构造；

[0045] 其中，1、第一盛酸液筒 2、第二盛酸液筒 3、第一粒子盛样筒 4、第二粒子盛样筒 5、第一称量筒 6、第二称量筒 7、烘箱顶盖 8、安全锁 9、滑轨 10、控制面板 11、溶液反应
釜 12、推拉式烘箱 13、高速剪切机 14、废液收集器 15、可视窗 16、滑轮 19、导气管 20、
电热阻丝 21、电磁线圈 22、搅拌棒 23、温控探头 24、喷头 25、第一出料口 26、分散槽 
27、引流管 28、冷凝管 29、高速离心机 30、第一电机31、水循环器 32、二级微滤膜 33、一
级微滤膜 34、置料圆盘 35、第二电机 36、盛样皿 37、湿度传感器 38、转子 39、电子天平 
40、入料管 41、空腔 42、进气阀 43、负压抽料仪 44、出料管 45、铜制喷头 46、高速剪切机 
47、抽气导管 48、第一单向阀 49、真空泵 50、排气底板51、柱塞计量泵 52、溶液计量泵 
53、单向阀54、红外传感器 55、第二出料口 56、第三电机 57、挡料板 58、下料板 59、箱体 
60、第四电机 61、传输轨道 62、排气扇 63、置物槽。

具体实施方式

[0046] 下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

[0047] 本发明提供的一种多功能纳米改性沥青制备仪，包括壳体，所述壳体内设置有中央控制系统、材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统，其中，中央控制系统分别与材
料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统连接。

[0048] 材料合成系统用于实现对纳米材料的表面功能进行改性与分散；材料合成系统的出料口连接烘干系统的进料口，所述烘干系统用于对物料进行烘干；所述烘干系统的出料
口连接剪切系统的进料口，所述剪切系统用于对物料进行剪切。

[0049] 所述烘干系统和剪切系统之间通过传输系统实现物料的转移。

[0050] 所述材料合成系统包括反应层、分散层和离心层，其中，反应层用于实现纳米材料与无水乙醇、硝酸和甲醇等材料进行真空恒温反应，以实现纳米粒子的表面疏水化改性。

[0051] 如图1至图12所示，所述反应层包括第一盛酸液筒1、第二盛酸液筒2、第一粒子盛样筒3、第二粒子盛样筒4、第一称量筒5、第二称量筒6、溶液反应釜11和喷头26，其中，第一
盛酸液筒1、第二盛酸液筒2、第一粒子盛样筒3、第二粒子盛样筒4、第一称量筒5和第二称量
筒6均与溶液反应釜11的进料口连接。

[0052] 所述第一盛酸液筒1和第二盛酸液筒2均与溶液反应釜11的进料口之间设置有溶液计量泵52。

[0053] 所述第一粒子盛样筒3和第二粒子盛样筒4均与溶液反应釜11的进料口之间设置有柱塞计量泵51。

[0054] 所述溶液计量泵52和柱塞计量泵51的进料口和出料口处均设置有单向阀53。

[0055] 所述溶液反应釜11上设置有第一出料口25；通过第一出料口25与分散层连接。

[0056] 温控探头23安装于溶液反应釜11内部顶上，用于采用溶液反应釜11腔体的温度，并将采集到的数据传输到中央控制系统。

[0057] 所述导气管19设置在溶液反应釜上，用于排出酸碱化学反应过程在的气体，使溶液反应釜11更安全。

[0058] 电热阻丝20安装于溶液反应釜11的内壁，以便进行热源提供与热传递；所述电热阻丝20与中央控制系统连接，通过中央控制系统控制电热阻丝20的启停。

[0059] 所述第一出料口25的两侧分别设置有两个搅拌棒22，且该搅拌棒22与电磁线圈21实现电磁感应，在电磁感应的作用下，实现自转；用于实现对反应层内的物料进行搅拌，保
证了溶液热反应中温度的均匀传导，也一定程度的防止固体材料的沉降凝聚。

[0060] 所述分散层包括分散槽26和电磁线圈21，其中，所述电磁线圈21布置在溶液反应釜11的外侧壁上，且沿其圆周方向布置。

[0061] 所述分散槽26布置在溶液反应釜11的下方；分散槽26内放置有超声波分散系统，所述超声波分散系统与中央控制系统连接。

[0062] 所述超声波分散系统的型号为HN‑1500。

[0063] 所述超声波分散系统的温度范围设置在30℃‑70℃之间，超声波分散频率设档为20、28、40、501kHz五档。

[0064] 通过磁感应线圈21实现在材料反应的同时初步实现材料的分散处理，实现一级分散化处理；通过超声波分散系统高效实现了二级材料分散。

[0065] 所述离心层包括高速离心机29、第一电机30、一级微滤膜33、二级微滤膜32和置料圆盘34，其中，所述高速离心机29的驱动电机与中央控制系统连接。

[0066] 所述二级微滤膜32和一级微滤膜33均为圆盘结构，且其端面上开设有圆形凹槽。

[0067] 所述一微滤膜35放置在二级微滤膜24的凹槽内；所述置料圆盘34放置在一级微滤膜33的凹槽内。

[0068] 所述二级微滤膜32放置在高速离心机29内。

[0069] 所述置料圆盘34的下端连接有第一电机30；第一电机30与中央控制系统连接。

[0070] 所述一级微滤膜33和二级微滤膜32的孔径小于0.1微米。

[0071] 通过高速离心机以高速转盘为依托，以二次筛分为手段将功能化的纳米材料初步离心出来。

[0072] 所述高速离心机上的废液出口通过引流管27与废液收集器14连通。

[0073] 所述溶液反应釜11的出料口和分散层的进料口之间设置有冷凝管28，用以实现对物料的物理降温。

[0074] 所述冷凝管28的冷源入口接自来水管道。

[0075] 所述壳体的外侧壁上开设有可视窗15，所述可视窗15布置在材料合成系统一端。

[0076] 所述烘干系统包括烘箱本体、真空抽气系统、支撑板和盛样皿36，其中，所述烘箱本体的内腔中间位置设置有支撑板，所述支撑板上设置有滑轨9，所述滑轨9上设置有盛样
皿36，所述盛样皿36内安装有转子38，所述转子38驱动连接有电机，所述电机与中央控制系
统连接。

[0077] 所述盛样皿36与滑轨9之间滑动连接，且盛样皿连接有驱动电机，所述驱动电机与中央控制系统连接。

[0078] 所述滑轨9的一端置于烘箱本体内，且与烘箱本体侧壁连接；另一端与传输系统连接。

[0079] 所述烘箱本体内设置有红外传感器，用于采集盛样皿，并将采集到的信息传输到中央控制系统，中空控制系统将采集到的信息进而控制盛样皿36的工作状态，其中，当红外
传感器采集到盛样皿时，中空控制系统控制盛样皿36停止前进。

[0080] 所述真空抽气系统布置在烘箱本体内，用于对烘箱本体进行抽真空。

[0081] 所述真空抽气系统包括真空泵49、第一单向阀48和抽气导管47，其中，真空泵49的输出端连接抽气导管47，所述抽气导管47的自由端穿过支撑板置于烘箱本体的上半部。

[0082] 所述抽气导管47和真空泵49的输出轴之间设置有第一单向阀48。

[0083] 所述烘箱本体的底部为排气底板50。

[0084] 所述真空泵49与中央控制系统连接。

[0085] 所述烘箱本体的顶部设置有压力传感器和湿度检测器37，其中，所述压力传感器和湿度传感器37均与中央控制系统连接。

[0086] 所述烘箱本体的顶部为烘箱顶盖7。

[0087] 所述烘箱本体上设置有箱门，所述箱门上设置有安全锁8，所述安全锁8与中央控制系统连接。

[0088] 所述盛样皿36为设置有底板的框架结构，所述框架结构的侧壁设置有凸嘴3601，所述凸嘴的尺寸小于传输系统的进料口的直径。

[0089] 所述传输系统包括空腔41、负压抽料仪43和电子天平39、红外传感器54、第二出料口55、第三电机56、挡料板57和下料板58，其中，所述空腔41内放置有箱体59，所述箱体59的
内腔的底部位置设置有电子天平39，所述电子天平39与中央控制系统连接。

[0090] 所述箱体59的顶部设置有端盖，所述端盖为内凹的四棱台结构。

[0091] 所述内凹的四棱台结构的底部开设有长条孔，所述长条孔内装配下料板58。

[0092] 所述下料板58置于箱体59的内腔中，且下料板58的顶部和长条孔之间为密封结构。

[0093] 所述下料板58的下端为扩口结构，该扩口结构为中空结构。

[0094] 所述下料板58的上端中间位置开设有进料管道，所述进料管道的第二出料口55与扩口结构的空腔相通，且进料管道的进料口孔径大于第二出料口55的孔径。

[0095] 所述第二出料口55处设置有挡料板57。

[0096] 如图8所示，所述下料板58的外侧壁上固定有第四电机60，所述第四电机60的输出轴连接挡料板57。

[0097] 所述第四电机与中央控制系统连接，通过控制第四电机的正反转，用以实现挡料板57的打开或关闭。

[0098] 所述下料板58的扩口结构端的底部设置有电子天平39，所述电子天平39与中央控制系统连接，用于实时传输所采集到的混合料的重量，若中压控制系统接收到的重量信息
与预设阈值相等时，则中央控制系统控制挡料板57关闭，同时，控制盛样皿36返回。

[0099] 所述扩口结构端靠近底部一侧的侧壁上开设有出料口，通过该出料口与剪切系统连接。

[0100] 所述滑轨9的另一端为弯折结构，所述弯折端与下料板58的端盖的内凹面相配合。

[0101] 所述箱体59的顶部设置有红外传感器，用于采集盛样皿，并将采集到的信息传输到中央控制系统，中空控制系统将采集到的信息进而控制盛样皿36的工作状态，其中，当红
外传感器采集到盛样皿时，中空控制系统控制盛样皿36停止前进。

[0102] 所述滑轨9置于箱体59一端的端部设置有重量传感器，用于采集盛样皿36的质量，并将采集到的数据传输到中央控制器，所述中央控制器用于根据接收到质量与预设阈值进
行比对，进而控制盛样皿36的后退。

[0103] 所述负压抽料仪43的进口端连接有入料管40，所述入料管40的自由端连接扩口结构底部的出料口。

[0104] 所述电子天平39的表面为抛光面。

[0105] 所述入料管40和负压抽料仪43之间设置有进气阀42。

[0106] 所述负压抽料仪43的出料口连接有出料管44，所述出料管44的自由端连接剪切系统。

[0107] 所述剪切系统包括高速剪切机46和推拉式烘箱12，其中，所述高速剪切机46放置在推拉式烘箱12内，其进料口设置有端盖，所述出料管44的自由端安装在端盖上。

[0108] 所述高速剪切机46的出料口处设置有铜制喷头45。

[0109] 所述高速剪切机46设置有多个，多个高速剪切机46滑道安装在传输轨道61上。

[0110] 所述铜制喷头45与中央控制系统连接，用于实现对物料的进料进行控制。

[0111] 中央控制系统包括控制器和控制面板，所述控制面板包括五大模式：材料合成模式、离心模式、烘干模式、传输模式和剪切模式。

[0112] 其中，材料合成模式中设置有计量泵控制按键、柱塞泵控制按键、单向阀控制按键和温度设置按键等。

[0113] 所述离心模式中设置有冷凝管控制按键、两级分散按键、磁感应控制按键和离心设置按键。

[0114] 所述烘干模式中设置有安全锁按键，真空泵控制按键、烘干系统控制按键和盛样皿控制按键。

[0115] 所述传输模式中有电子天平控制按键和传输料按键。

[0116] 所述剪切模式中有剪速设置按键、传输轨道的控制按键和烘干系统控制按键。

[0117] 计量泵控制按键：控制溶液计量泵62的工作；

[0118] 柱塞泵控制按键：控制柱塞计量泵61的工作；

[0119] 单向阀控制按键：进行单向阀63打开和关闭的控制；

[0120] 温度设置按键：对材料合成模式中的环境温度进行定量升温降温调控；

[0121] 冷凝管控制键：控制冷凝管28入水环节；

[0122] 两级分散按键：调控一级分散化处理和二级材料分散的工作；

[0123] 磁感应控制按键：离心模式中电磁线圈23启停的控制；

[0124] 离心设置按键：控制高速离心机29的转速。

[0125] 安全锁按键：进行全机全部锁定状态的开启；

[0126] 真空泵控制按键：真空泵53的打开与关闭；

[0127] 烘干系统控制按键：烘干温度、烘干时间、烘干速度的调控；

[0128] 盛样皿控制按键用于实现对盛样皿的运行速度、启停进行控制。

[0129] 电子天平控制按键：电子天平打开或关闭的控制，并计量读数。

[0130] 传输料按键：负压抽料仪47的开闭、出料管48抽速的调控；

[0131] 剪速设置按键：铜质喷头49喷量设定、高速剪切机50的剪切参数设定；

[0132] 滑轨控制按键：高速剪切机50左右移动的控制；

[0133] 所述壳体的底部设置有滑轮16。

[0134] 工作原理：

[0135] 在一体化装置的环境中，通过材料合成系统、烘干系统、传输系统和剪切系统的协同作用，配合恒温设备、电磁设备与真空设备等配套环节，对在纳米材料制备过程中严格的
恒温真空等技术方案实现了严格遵循，以中央控制系统为各系统的电路输出总控制端，实
现多功能、一体化的制备与合成纳米级改性沥青，大大的缩短了繁琐的材料表面加工处理，
材料离心及材料烘干保温等步骤，对该过程实习了智能化制备。

[0136] 为实现加工与制备为一体的目的，以大大缩短试验的实际操作时间，并节约耗材成本，本发明在纳米材料合成的材料合成系统内实现其表面功能的改性与分散，将材料以
相态为分类标准，并同时倒入储料器，储料器与溶液反应釜之间以计量泵相连，且计量泵上
下各设单向阀；考虑到无机纳米粒子的极大的比表面积及其极易絮凝团聚的特性，在反应
釜下方增设纳米粒子分散设备及离心设备，本装置设置了两级分散方法：一级电磁分散和
二级超声波分散，以保证流入烘干系统的纳米粒子的分散性达标，考虑到烘干前的纳米粒
子变异性问题，采用了离心分离的方式将悬浊液中纳米颗粒与反应废液分离，高速离心机
的转速控制在1000rpm‑16000rpm区间内。

[0137] 本装置采用了一种微滤膜与离心机相结合的离心手法，以得到初步分离，相对湿度较小的表面功能化纳米材料，将该功能化材料均匀置入传送带上，烘干顶盖锁闭后，中央
控制系统将该设施所有部件自动进入安全锁模式，通过传送带实现材料的递推和运输，通
过中央控制系统实现停留时间和烘箱环境的实时控制，此时真空泵与烘干设施通过气体传
输管道相连，其下部专设气体交换口，待烘干模式结束后，纳米材料以传输带传运得到方式
流入传输系统，系统进入改性沥青的制备模式，以质量为沥青与纳米材料的变量参数，将入
料所需的材料质量输入系统后，传输系统中干燥后材料通过内接负压泵吸至运输管道，纳
米材料通过固体运输管道打入高速剪切仪上喷头，以定向、定量的方式均匀的掺入沥青中。

[0138] 本发明多功能纳米改性沥青制备仪的具体使用步骤如下：

[0139] 将滑轮16固定，后下方电源接入380v电压，采用三相插头接电。打开入水系统，将冷凝管入口阀接入自来水，待界面显示至既定范围容量后，关闭入水系统，将入口阀关闭。

[0140] 将纳米类固体颗粒倒入第一、第二粒子盛样筒，将酸类液体倒入第一、第二盛酸液筒，其他类液体材料倒入第一、第二称量筒，入料完毕后，打开单向阀，控制面板界面定量输
入各料拟定用量，点击确认按钮后关闭单向阀，并打开溶液计量泵和柱塞计量泵，将材料汇
入溶液反应釜11，未改性纳米粒子通过喷头将计量泵材料打入溶液反应釜。

[0141] 打开第一单向阀，导气管和抽气导管相连，开启真空泵49，进行抽真空处理，同时开启电磁加热装置，使反应釜内温度上升到既定温度，到达制定温度后关闭电磁加热部件，
维持恒温真空状态控制面板输入指定的转子的转速，并开启电磁线圈工作模式，以维系反
应后纳米材料的完好分散性，达到一级分散的目的。

[0142] 反应结束后，控制面板开启冷凝水降温处理，将储水箱内冷凝水开启循环降温，水循环机出水口连接冷凝管进水口；水循环机进水口连接冷凝管出水口，以此实现冷水冻融
循环供应。打开出料口将反应液通入降温层，温控探头探测实际温度，待实际温度降至标准
温度后，开启二级分散模式，将降温后的反应液通入超声分散槽，打开超声波控制开关，实
行二级分散处理。面板上设置分散时间、温度和频率，当分散完毕后，该系统的最后一步即
离心纳米悬浮液。

[0143] 将分散槽的漏液阀打开，使纳米反应液缓缓进入置料圆盘，控制面板输入离心速率后电机马达带动下，开始高速离心，废液通过导流管和废液收集器进行收集，而未干燥的
表面功能化纳米粒子留在了微滤膜上。控制面板关闭安全锁，设置人工取样模式，将下方柜
门打开后刷走纳米样品。

[0144] 滑轨9负责协传送带实时传输盛样皿36，将纳米样品缓慢而均匀的摊铺在盛样皿36中，其堆积高度不超过呈样皿的四分之三；关闭顶盖后，控制面板开启安全锁装置，各类
系统均进入安全锁闭模式。

[0145] 干燥系统进行真空干燥状态，抽真空机构的真空泵能够通过抽气导管和腔体上的排气底板连接，以对腔体的封闭空间进行抽真空。

[0146] 抽气导管上设置有第一单向阀，该第一单向阀使气体通过抽气导管朝一个方向流动，以在抽真空的过程中，或停止抽真空后阻值外界空气进入腔体的封闭空间内。同时采用
传感器时检测腔体内的压力大小、湿度大小，以使待干燥样品在一定的压力、湿度的环境下
进行干燥，从而能够在干燥过程中，防止环境中的水对待干燥样品的性能产生影响，并且在
特定的压力环境下进行干燥，有利于待干燥样品的干燥速度。小型转子呈40‑45°倾向，采取
一种匀速搅拌的方法对盛样皿36上的试样进行铺陈，以取得较佳干燥效果。控制面板及时
捕捉观测干燥数据，以控制传送带向下一阶段传输。

[0147] 以传送的形式，材料斜面落入下料板，下料板中间设置第二出料口以便进行材料的传输，传感器监测到材料的落入后预留孔隙开始打开，材料缓缓落入电子天平39(精度
0.001)，能够精确称量制备改性沥青所需的纳米材料质量，以试验人员所需掺量为时实际，
通过控制面板当称量和理论误差在0.095±g范围内系统自动关闭挡料板，挡料板回归原
位，挡住第二出料口，其依靠电机所控制，电子微型天平的数据输入形式传输终端为中央控
制系统中，由传输模式中的电子天平控制按键调控，该过程为本仪器传输系统的工作状态，
以天平显示的读数和孔隙收到的实时开闭相互配合，以达到精确称量所掺纳米材料的目
的；同时打开负压抽料仪，其通过两跟输料导管相连，能够将定量化的表面改性纳米材料打
入高速剪切机端头的铜制喷头中。

[0148] 为将试验误差控制在一定范围内，该装置剪切系统拟采用两组样本同时制备，将的呈沥青容器置入剪切系统，设置小型抽拉烘箱在163℃±2℃环境，对沥青进行预热至流
动可改性状态，约1.5h后，打开高速剪切装置和其上端粉末喷头，实现了定向定量的剪切与
入料并存的试验手段，控制面板控制推拉式烘箱的加热温度及剪切机的速率。