在流体介质中分散纳米颗粒的方法 本发明涉及一种在中等粘度流体介质中分散纳米颗粒尤其是碳纳米管的方法。
近年来， 纳米颗粒由于其特殊性能而体现出巨大的科学和经济重要性。纳米颗粒 按其尺寸定义， 即它们在至少一个维度上具有小于 1 微米和大于或等于 1 纳米的尺寸。
纳米颗粒经常以流体介质中分散体的形式出现。 一个已知的例子是在水分散体中 位于作为载体材料的二氧化锡上的胶态束缚金， 其由 Andreas Cassius 在 1685 年作为有色 颜料被开发， 并以金锡紫的名字为人所知。
按照流体力学通常已知的定义， 流体介质 （也简称为流体） 为不能抵抗任何小的剪 切应力的物质。流体和其中分散的纳米颗粒形成复合材料。
对于复合材料来说， 在其生产过程中可以作为流体存在， 在其使用过程中作为固 体存在。例如， 纳米颗粒可被分散在流体熔体中， 然后在低于熔点凝固形成固体。复合材料 和流体在这种情况下还被称为 “嵌入” 分散纳米颗粒的基质。
纳米颗粒的已知代表物为例如碳纳米管。 碳纳米管在下文中也简称为 CNT(carbon nanotubes)， 为主要由碳构成的微观小管状结构 （分子纳米管） 。管的直径通常在 1-200nm 的范围。取决于结构的具体情况， 管内的导电性为金属或半导体型的。
CNT 可被添加到材料中以改善材料的电和 / 或机械和 / 或热性能。这种包括 CNT 的复合材料在现有技术中是已知的。
WO-A 2003/079375 公开了由于 CNT 的添加而表现出改善的机械和 / 或电性能的聚 合物材料。WO-A 2005/015574 公开了包含有机聚合物和 CNT 的组合物， 其中 CNT 形成绳状 附聚物。这种组合物的特点为降低的电阻以及最小的缺口冲击韧性。CNT 在聚合物中的分 散优选在聚合物熔体中进行。
在合成时， 通常得到缠结附聚物形式的 CNT。在这种形式下， CNT 不能充分表现出 它们积极的性能 ； 出于这个原因， 附聚物首先必须被破碎， 并且 CNT 必须尽可能被分离 （ “剥 离” ） 。例如， 为了增加聚合物元件的导电性， 需要将 CNT 附聚物分散在聚合物熔体中以便 CNT 能在固体聚合物基质中形成导电 CNT 的三维网络。
本领域那些技术人员已知的纳米颗粒分散体的重要性能在于与流体基质相比粘 度增加。纳米颗粒以分离形式存在越多， 这种增加就越显著， 并且得到的分散体质量越好。
为了在粘度与水的粘度 （< 0.1 Pa s） 堪相比较的低粘度介质中分散纳米颗粒 附聚物， 超声处理的方法是已知的。这描述在例如 “Preparation of colloidal carbon nanotube dispersions and their characterisation using a disc centrifuge” , Carbon 46 (2008) 1384–1392 中。 如其所示， 这种方法利用气穴现象即小蒸气泡的形成和 塌缩来发挥作用。在经常用作热固性塑料、 弹性体或热塑性塑料用前体 (Vorprudukt) 的具 有较高粘度的液体中， 气穴现象效应因为液体的低蒸气压和高粘度不再发生。本领域那些 技术人员还知悉， 超声在液体中只有很小的作用范围， 因而这种方法主要被考虑用于实验 室规模。 同样， 借助超声不能获得较高的纳米颗粒浓度， 因为增加分散造成的粘度增加导致 气穴现象减少并因此降低了超声的作用。 此外， 增加的粘度减少了超声浴中的循环， 从而不 再能确保均匀分散。
本领域技术人员已知的另一种方法是借助具有高的压降的喷嘴系统例如高压雾 化器或微流体器分散纳米颗粒。在每种情况下都需要借助泵施加喷嘴所用的压力。这种系 统在可处理的粘度方面同样存在限制。 当原料的粘度太高时， 分散体不再能自由流过泵。 这 种方法因此局限于在低至中等粘度基质液体中分散纳米颗粒和较低的纳米颗粒浓度。
本领域技术人员已知的另一种方法是在要分散纳米颗粒的介质中研磨纳米颗粒 附聚物， 例如在球磨或珠磨机中。此时， 高粘度导致非常高的能量输入， 其使分散体的温度 升高到会损害产品质量的水平。在 CNT 情况下， 尤其存在 CNT 被卡在研磨介质之间、 被过度 挤压并因此缩短的风险。这导致最终复合材料性能的损害。
本领域技术人员已知的另一种方法是在转子 - 定子系统中分散纳米颗粒。这些系 统是自吸式的， 因此不能处理高粘度液体。可以借助泵改善通过转子 - 定子的流动。但是， 如高压喷嘴系统一样， 在重力下到这些泵的进料受高粘度所限。这种方法因此局限于在低 至中等粘度基质液体中分散纳米颗粒和较低的纳米颗粒浓度。
本领域技术人员已知的另一种方法是借助辊磨机来分散， 通常使用三辊磨。这种 方法描述在例如 Carbon 46 (2008) 1384-1392 中。此时， 使用在几十微米范围内的非常窄 的辊间隙。借助这种方法针对 CNT 可获得良好的分散质量， 不会因为过高的能量输入降低 CNT 分散体的质量。但是， 缺点在于 CNT 不能直接用于三辊磨， 而是首先必须被预分散在液 体中。此外， 利用这种方法放大到更大的通过量 （> 5 kg/h） 非常困难， 因为通过量与间隙 面积 （= 辊宽度 × 间隙高度） 成比例， 但出于分散质量原因必须保持间隙高度不变， 扩大辊 宽度不可避免地导致辊变形增加和相应的间隙尺寸变化。
借 助 双 螺 杆 挤 出 机 在 高 度 粘 性 热 塑 性 塑 料 中 分 散 CNT 描 述 在 例 如 DE102007029008A1 中。此时， 关键的是， CNT 附聚物与作为固体计量入的热塑性塑料一起通 过熔化区域， 因为固体的摩擦能决定性地改善 CNT 的分散。使用多螺杆挤出机优选在室温 （15℃ -30℃） 下在中等粘度液体中分散纳米颗粒尤其是 CNT 是未知的。
因此， 从现有技术出发， 本发明的一个目的是发现一种在中等粘度流体介质中分 散纳米颗粒尤其是 CNT 的方法， 该方法不具有现有技术的缺点。寻求的方法应提供良好的 分散结果， 没有粘度限制， 可以控制分散期间大的粘度增加和允许放大到更高的通过量。
令人惊奇地发现， 利用多螺杆挤出机， 能在流体介质尤其是在分散温度下具有 0.5-1000 Pa � s 粘度的流体介质中实施纳米颗粒尤其是 CNT 的分散， 得到良好的结果。
本发明因此提供一种在中等粘度流体介质中分散纳米颗粒尤其是 CNT 的方法， 特 征在于 ： 纳米颗粒和流体介质一起通过具有一个或多个捏合区域的一个或多个多螺杆挤出 机 m 次， 其中 m 为大于或等于 1 的整数。
对于本发明， 中等粘度流体介质为在进行分散的温度下具有 0.5-1000 Pa � s 粘 度的介质。本文中的粘度数据总是使用商业锥 - 板旋转流变仪在剪切速率为 1/s 的恒定剪 切下测量的粘度。
“通过” 为被分散料经过多螺杆挤出机的次数。在多次通过 （m > 1） 的情况下， 可 使产物多次送经多螺杆挤出机或不同的挤出机， 材料能进而一次或多次通过各个挤出机的 每一个。
多螺杆挤出机是已知的， 并描述在例如书籍 [1] 中 ([1] = “Der gleichläufige Doppelschneckenextruder” , Klemens Kohlgrüber, Carl Hanser Verlag, ISBN978-3-446-41252-1)。优选使用同向旋转 (gleichläufig) 双螺杆和多螺杆挤出机， 它们优 选紧密啮合 (kämmend) 并因此是自清洁的。
捏合区域是捏合元件的排列。传输元件可被布置在捏合区域之前和 / 或之后。
本发明的方法不限于符合目前通用模块组装方式的由螺杆元件和芯轴组成的螺 杆构成的螺杆元件， 而且还适用于具有整体构造的螺杆。术语传输元件和捏合元件因此也 理解为具有整体构造的螺杆。
已知 （参见例如 [1]， 227-248 页） 传输元件的横截面轮廓的特点是在轴向上以螺杆 状方式被连续扭曲并延伸。传输元件可为右旋或左旋的。传输元件的螺距优选在轴间距离 的 0.1 倍至 10 倍的范围， 螺距为螺杆轮廓完整的一圈所需要的轴向长度。由于轴向长度上 横截面轮廓的螺旋式延伸， 产物在挤出机杆旋转时被传输。
已知 （参见例如 [1]， 227-248 页） ， 捏合元件的特点在于， 横截面轮廓在轴向上以捏 合盘形式分段式延伸。捏合盘的布置可为右旋或左旋或中性的。捏合盘的轴向长度优选在 轴间距离 0.05 倍至 10 倍的范围。两个相邻捏合盘之间的轴向距离优选在轴间距离 0.002 倍至 0.1 倍的范围。在装备有捏合元件的挤出机区域中传输的产物被变形。
在 [1] 中， 螺纹线数 Z 也被描述为多螺杆挤出机的特征参数 （参见例如 95 页） 。螺 纹线数为螺杆垂直于螺杆旋转轴的剖面中凹陷的数目。 在本发明的方法中使用的捏合和传 输元件可具有一个或多个螺纹线 (ein- oder mehrgängig)。 根据本发明使用的传输元件优选构造为一个、 二个、 三个或四个螺纹线， 尤其优选 一个、 二个或三个螺纹线， 并尤其优选构造为一个或二个螺纹线。
在多螺杆挤出机被构造为同向旋转双螺杆挤出机的优选实施方案中， 在双螺杆挤 出机顶端使用单螺纹线传输元件。这些传输元件确保了挤出机出口处特别有效的压力建 立。
根据本发明使用的捏合元件优选具有一个、 二个、 三个或四个螺纹线， 尤其优选一 个、 二个或三个螺纹线， 并非常特别优选一个或二个螺纹线。偏心盘总是具有一个螺纹线。 它们为与轴偏心布置且其中变窄的间隙利用旋转运动抽出产物和拉伸产物的圆柱形盘 （圆 形盘） （同样参见 [1]246 页） 。
在轮廓方面与具有齿顶 (Kamm)、 齿面和槽的传输元件对应的捏合元件被称为 “角 形 (kantig)” 的 （[1]， 95 页起和 107 页起） 。
根据本发明使用的角形捏合元件和传输元件优选具有相同数目的螺纹线。
令人惊奇地发现， 轮廓能用总是可微分轮廓曲线表示的捏合元件在本发明的方法 中尤其有效。 现有技术中已知的大多数螺杆元件特征在于横截面中的剖面曲线具有在螺杆 齿顶和螺杆齿面之间的过渡位置处存在的至少一个弯折 (Knick)。在到剖面齿面的过渡位 置处的弯折形成螺杆元件上的边缘。如果横截面中的轮廓曲线具有弯折， 则它不能用总是 可微分轮廓曲线来表示。
偏心布置的圆形盘 （偏心盘） 具有可用总是可微分曲线表示的圆形横截面轮廓。
在本发明的方法中， 优选至少一部分所用捏合元件具有可用总是可微分轮廓曲线 表示的横截面轮廓。除了上述偏心盘之外， 在还未公布的德国专利申请 DE102008029303.2 中描述的具有横截面轮廓的捏合元件在这里也是可以的。
轮廓可用总是可微分轮廓曲线表示的捏合元件在下文中也被称为具有连续轮廓
的捏合元件。它们既可在同向旋转又可在对向旋转 (gegenläufig) 多螺杆挤出机中用于本 发明的方法。
多个捏合盘经常被组合在一个挤出机中并彼此偏移布置。如果具有螺纹线数 Z 的 捏合盘具有 180° /Z 的偏移角度， 则捏合盘的排列被描述为是中性传输 (förderneutral) 的。 如果捏合盘具有螺纹线数 Z 且其偏移角度不等于 180° /Z 并被布置在与传输元件相同 的旋转方向上， 则它们被称为主动传输的 (förderaktiv)。 如果捏合盘具有螺纹线数 Z 且其 偏移角度不等于 180° /Z 并被布置在与传输元件相反的旋转方向上， 则它们被称为返回传 输 (rückfördernd) 的。
令人惊奇地发现， 在传输方向上布置主动传输捏合元件然后是中性传输或返回传 输捏合盘或者中性传输和返回传输捏合盘的组合对于在流体介质中分散纳米颗粒尤其有 效。
因此优选使用在传输方向上布置主动传输捏合元件然后是中性传输或返回传输 捏合盘或者中性传输和返回传输捏合盘的组合的一个或多个多螺杆挤出机用于在流体介 质中分散纳米颗粒。
特别地， 主动传输捏合盘、 然后可能是中性、 然后是返回传输捏合盘的布置不会引 起通过量和分散质量的波动。 本领域的技术人员原本预计由于随着纳米颗粒的分散渐增带 来的粘度的巨大增加会出现这种情况。这种布置优选在挤出机上连续重复多次， 任选地被 传输元件分开。 本发明方法中多螺杆挤出机的旋转速度可在 100/min 至 1800/min、 优选 200/min 至 1200/min 的范围选择。
令人惊奇地发现， 当由方程式 （1） 计算的参数 K 1 大于 10、 优选大于 20 和尤其优选 大于 50 时， 分散尤其有效， 其中被分散料通过 m 次， 所述通过次数从 i = 1 至 i = m (i = 通 过的索引 ) 编号， 每次通过 i 各具有一个或多个捏合区域， 捏合区域具有总长度 LK i 和壳内 直径 D i 。
(1)。 本发明的用于在中等粘度流体介质中分散纳米颗粒尤其是 CNT 的方法因此优选 特征在于 ： 纳米颗粒和流体介质一起通过一个或多个多螺杆挤出机 m 次， 其中每次单独 的通过 (Passage)i 具有总长度为 LK i 和壳内直径为 D i 的一个或多个捏合区域， 并且参数
大于 10， 优选大于 20 和尤其优选大于 50。
令人惊奇地发现， 当由方程式 2 计算的参数 K 2 大于 500、 优选大于 2500 和尤其优 选大于 5000 时能实现纳米颗粒在流体介质中特别好的分散， 其中被分散料通过 m 次， 所述 通过次数从i = 1 至 i = m (i = 通过的索引 ) 编号， 并且在每种情况下， 在旋转速度为n i 的 挤出机中的一个或多个捏合区域中停留 tk i 的停留时间。 (2)。
本发明的方法因此优选特征在于在第 i 次通过期间， 纳米颗粒和流体介质在一个或多个捏合区域中停留 tk i 的停留时间， 并且根据方程式 （2） 的参数 K2 大于 500、 优选大于 2500 和尤其优选大于 5000， 其中 n i 为各次通过时存在的多螺杆挤出机的旋转速度。
在多次通过 （m > 1） 的情况下， 根据本发明， 产物可被多次通过一个挤出机或者通 过不同的挤出机， 其中产物可进而经过每个单独的挤出机一次或多次。捏合区域中的停留 时间被计算为挤出机中的自由横截面面积乘以捏合区域的长度除以用体积流量表示的通 过量得到的结果。自由横截面可按照 [1] 的 106 页用直径的平方除以 2 来估计。
令人惊奇地发现， 当由方程式 3 计算的参数 K 3 大于 300、 优选大于 2000 和尤其优 选大于 4000 时能获得纳米颗粒尤其是 CNT 在中等粘度流体介质中特别好的分散， 其中产物 通过 m 次， 所述通过次数从 i = 1 至 i = m (i = 通过的索引 ) 编号， 并且在每种情况下， 在 旋转速度为 n i 的挤出机中的具有带连续轮廓捏合元件的一个或多个区域中停留 te i 的停留 时间。 (3)。 本发明的方法因此优选特征在于， 在第 i 次通过期间， 纳米颗粒和流体介质在具 有带连续轮廓捏合元件的一个或多个区域中停留 te i 的停留时间， 并且根据方程式 （3） 的参 数 K 3 大于 300， 优选大于 2000 和尤其优选大于 4000， 其中 n i 为各次通过时存在的多螺杆
挤出机的旋转速度。
根据本发明的分散优选在室温 （15℃ -30℃） 下进行， 被分散料的温度由于能量输 入能在分散过程中升高至超过环境温度 （室温） 的温度。由于分散过程而在挤出机中产生的 热优选经挤出机壳体被除去， 以便降低被分散料的最高温度， 并因此使高旋转速度和高能 量输入成为可能。
按照 DE102007029008A1 所建议的， 将纳米颗粒和流体介质计量入相同入口， 发现 存在问题。 此时， 粘性液体会润湿进料斗， 这会产生粘附到进料斗上并因此导致不均匀引入 的纳米颗粒附聚物， 这造成质量波动， 并且在有时候 (zeitweiser) 过量计量加入纳米颗粒 的情况下， 会引起挤出机停机。
令人惊奇地发现， 将干纳米颗粒计量入挤出机的进料斗并在其下游经阀引入流体 介质是有利的。
因此在本发明的方法中， 优选将纳米颗粒干燥地计量到挤出机的进料斗内， 而在 其下游引入中等粘度流体介质。 在进料斗下方以及还在进料斗和流体介质计量点之间存在 传输元件。到捏合区域的过渡区域位于计量点下游。与预期的相反， 例如当在 20℃温度下 使用 CNT 作为纳米颗粒和 Bayer MaterialScience AG 的多元醇 Acclaim 18200 N 作为流 体介质时， 并没有因此在挤出机螺杆堵塞方面有不利影响。
本发明方法的这种优选实施方案是有利的， 因为纳米颗粒尤其是 CNT 可以以干附 聚物形式被计量， 因此不再需要由纳米颗粒附聚物和流体介质组成的预分散体的复杂生 产。
根据本发明分散的纳米颗粒在流体介质中的浓度在 0.001% 至 50%、 优选 0.01% 至 30% 和尤其优选 0.04% 至 20% 的范围。
本发明的方法因此尤其适合生产纳米颗粒分散体尤其是 CNT 分散体的预浓缩物， 其可在使用前用额外的流体来稀释。预浓缩物与额外的流体的比例可在 1:1000 至 3:1 的范围， 优选在 1:100 至 1:1 的范围， 尤其优选在 1:50 至 1:3 的范围。作为预浓缩物成分的 流体可为与稀释所用流体相同的流体或为另一种流体。优选的变化是两种流体相同。另一 种优选的变化是预浓缩物的流体与另一种流体具有相同的化学官能度， 但在至少一个特征 如粘度、 分子量、 每个分子的官能团数目方面有差别。 作为预浓缩物成分的流体的粘度尤其 优选低于稀释所用流体粘度 10-1000 倍。另一种优选的变化是使用化学惰性流体或化学惰 性流体与具有和另一种流体相同的化学官能度的流体的混合物产生预浓缩物， 化学惰性流 体在进一步处理过程中被除去。
优选使用 CNT 作为纳米颗粒进行本发明的方法。基本圆柱型的 CNT 可具有单个壁 （单壁碳纳米管， SWNT） 或多个壁 （多壁碳纳米管， MWNT） 。它们具有在 1-200nm 范围的直径 d ， 和是直径好多倍的长度 l 。比例 l/d ( 长径比 ) 优选至少 10， 尤其优选至少 30。CNT 全部 或主要由碳组成。据此， 包含 “杂原子” （例如 H、 O、 N） 的碳纳米管也被认为是碳纳米管， 只 要主要成分为碳即可。
要使用的 CNT 优选具有 3-100nm 的平均直径， 优选 5-80nm， 尤其优选 6-60nm。
用 于 产 生 CNT 的 常 规 方 法 有 例 如 电 弧 法 (arc discharge)、 激 光 烧 蚀 (laser ablation)、 化学气相沉积 （CVD 法） 和催化化学气相沉积 （CCVD 法） 。
优选使用能由催化方法得到的 CNT， 因为这些 CNT 通常具有较低比例的例如石墨 或炭黑类杂质。用于产生 CNT 的尤其优选的方法可从 WO-A 2006/050903 中获知。
通常以附聚物的形式得到 CNT， 其具有在 0.05-2mm 范围内的等效球直径。
在本发明的方法中， 优选使用在室温 （15℃－ 30℃） 下粘度在 0.5-1000 Pa � s 范 围内的流体介质。本发明的方法中使用的流体介质可为例如来自由异氰酸酯、 改性异氰酸 酯、 多元醇、 环氧树脂、 聚酯树脂、 酚醛树脂、 三聚氰胺树脂、 三聚氰胺 - 酚醛树脂或硅酮组 成的组。
要使用的流体还可为预聚物， 其在分散后通过化学反应如聚合或交联反应被转化 成热固性塑料、 弹性体或热塑性塑料， 例如环状聚对苯二甲酸丁二醇酯或环状聚碳酸酯。
产生的分散体的粘度可在 5-100 000 Pa � s 的范围。
下面借助实施例和图来说明本发明， 但本发明不限于此。
在图中 ： 图 1 显示了用于实施本发明方法的优选实施方案的装置， 图 2 显示了用于实施本发明方法的另一种优选实施方案的装置， 图 3 显示了用于实施本发明方法的另一种优选实施方案的装置， 图 4 显示了用于实施本发明方法的另一种优选实施方案的装置， 图 5 显示了可用在本发明方法中的多螺杆挤出机的构造。
在所有图中， 相同的附图标记具有相同的含义。
附图标记 1 储备容器 2 传输机构 3 挤出机 4 入口 5 称重式计量装置6 固体入口 / 进料斗 7 出口 8 收集容器 9 换热器 10 阀 11a, 11b 用于储备和收集的容器。
在本发明方法的优选实施方案中， 在单次通过多螺杆挤出机过程中产生纳米颗粒 分散体， 尤其是 CNT 分散体。图 1 显示了可实施这种方法变体的装置的例子。从储备容器 （1） ， 借助传输机构 （2） （例如设计为齿轮泵） 将流体介质计量入挤出机 （3） 。通过到封闭壳 体部分的入口 （4） （例如钻孔） 进行计量添加。经流体计量添加点上游的固体入口 （6） 将纳 米颗粒尤其是 CNT 通过称重式计量装置 （5） （例如经计量天平） 以干的形式计量到挤出机 内。分散体经出口 （7） （例如喷嘴） 离开并进入到收集容器 （8） 内。
在该方法的另一种优选实施方案中， 在多次通过多螺杆挤出机过程中产生纳米颗 粒分散体尤其是 CNT 分散体。图 2 显示了可实施这种方法变体的装置的例子。借助过压 (Überdruck)（这里显示为用氮气 (N2) 产生的过压） 将流体从优选搅拌的储备容器 （11a） 中 经入口 （4） （例如通过喷嘴） 供入到挤出机 （3） 内。在上游， 利用称重式计量装置 （5） 将干 的纳米颗粒附聚物尤其是 CNT 附聚物经进料斗 （6） 供入到挤出机。 在挤出机的出口处， 利用 传输机构 （2） （例如齿轮泵） 通过换热器 （9） 除热使产物再循环进入到储备容器 （11a） 。当 达到所需的分散质量时， 通过切换阀 （10） 将产物供入到容器 （11b） 。 作为换热器， 可以使用例如管束式换热器、 板式换热器或具有静态混合器内嵌件 的单通道或多通道换热器。
在多次通过挤出机的情况下， 可分为二个阶段 ： 第一阶段产生纳米颗粒在纯流体 中的第一分散体， 第二阶段通过进一步通过挤出机来进一步改善分散体。
在第二阶段中， 优选具有至少二个容器 （11a， 11b） 的实施方案， 其中离开挤出机的 产物在每种情况下都被收集在容器 （例如 11b） 中并从另外的容器 （例如 11a） 供应给挤出 机。当供应挤出机的容器 （11a） 接近空时， 两个容器的作用互换。容器优选被冷却和搅拌。 可借助例如气压或泵从容器传输分散体。
在本发明方法的另一种优选实施方案中， 在第二阶段中， 挤出机从供应给它的同 一容器中输送。图 3 显示了这种布置的例子。纳米颗粒称重式 （5） 被引入到挤出机内。流 体介质经入口 （4） 被引入到挤出机内。被分散料可经阀 （10） 被再循环到搅拌的储备容器 （1） 内并在其经阀 （10） 和出口 （7） 送到收集容器 （8） 之前被输送经过挤出机多次。在再循 环到储备容器 （1） 前， 用换热器 （9） 从被分散料除去热。
图 4 显示了分散的产物从挤出机经传输机构 （2） 被直接再循环的布置， 传输机构 （2） 在本实施例中设计为齿轮泵。
图 5 显示了根据本发明使用的挤出机的构造。在 A 处， 纳米颗粒以干的形式被计 量入到挤出机入口。在进料点 B 处计量液体。利用区域 F1 中的传输元件将被分散料供应 到第一捏合区 K1、 K2、 E1、 E2、 E3。在具有角形轮廓的捏合区域 K1、 K2 和具有连续轮廓的捏 合区域 E1、 E2、 E3 中实现分散。这些区域被短的传输区域 F2 与第二捏合区分开。然后是 捏合区域 E4（连续轮廓） 和 K3（角形轮廓） ， 然后是建立挤出机排出区域用压力的传输区域
F3。 捏合区域 K1、 K2 和 E1 在本实施例中向前传输， 捏合区域 E2 中立传输， 捏合区域 E3 返回传输。捏合区域 E4 向前传输， 捏合区域 K3 返回传输。
图中指示了以毫米 (mm) 计的各个区域的长度。
实施例 1: 在单次通过挤出机过程中在多元醇中分散 CNT 在如图 1 所示的装置中， 将 5.28 kg/h Bayer MaterialScience AG 的多元醇 Acclaim 18200 N 引入到外直径为 34mm 的同向旋转双螺杆挤出机。在其上游， 引入 0.163 kg/h 来 自 Bayer MaterialScience AG 的 Baytubes C 150 P。挤出机的构造对应于图 5 中所示的 那个。 所有捏合元件的总长度为 360 mm， 具有连续轮廓的所有捏合元件的总长度为 270 mm， 旋转速度为 264/min， 单次通过。
根据方程 （1） 计算的参数 K 1 为 10.9， 根据方程 （2） 计算的参数 K 2 为 624， 根据方 程 （3） 计算的参数 K3 为 468。利用光 - 显微照片评价分散结果。附聚物的尺寸被减小直到 小于 200 微米的值。此外， 可观察到大比例的细分散 CNT。在恒定剪切下于锥 - 板旋转流变 仪中测量的分散体的粘度在剪切速率为 1/s 时为 106 Pa � s。
实施例 2: 利用 10 次通过挤出机在多元醇中分散 CNT 在图 2 所示的装置中， 按实施例 1 一样， 将 10.08 kg/h Bayer MaterialScience AG 的 多元醇 Acclaim 18200 N 引入到挤出机中。 CNT 即 Bayer MaterialScience AG 的 Baytubes C 150 P 的浓度为 3 重量 %。通过次数为 10。挤出机的旋转速度为 264/min。根据方程 （1） 计算的参数 K 1 为 109， 根据方程 （2） 计算的参数 K 2 为 3270， 根据方程 （3） 计算的参数 K3 为
2452。利用光 - 显微照片评价分散结果。其明显好于实施例 1 的情况。发现的最大颗粒 尺寸小于 10 微米， 细分散 CNT 的比例显著高于实施例 1 中分散体的情况。在恒定剪切下于 锥 - 板旋转流变仪中测量的分散体的粘度在剪切速率为 1/s 时为 638 Pa � s。