專利名稱：一種高強度碳納米管纖維的制備裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及碳納米管纖維的制造設備技術，具體為設計了一種錐形漏斗式假捻器，在制備碳納米管纖維過程中，對網絡狀初生碳納米管纖維進行假捻加工，以增強其抱合力，使纖維結構致密化，制備出高強度碳納米管纖維。
背景技術：
以含有金屬催化劑的碳氫液作為碳源，注入到高溫立管式反應器中，在一定條件下，在氣流中生長的碳納米管形成連續的網絡狀碳管積聚體纖維，如何提高這些網絡狀碳管積聚形成的初生纖維的強度，從封閉的高溫反應器中順利引出，以能夠承受進一步的后處理是制備均勻連續的高強度碳管纖維的技術難點之一
發明內容
針對現有技術的不足，本發明要解決的技術問題是，設計一種能夠提高網絡狀初生碳管纖維強度的裝置，它由立管式反應器、水封槽、假捻器、導絲輥、卷繞機及循環水泵組成，其特征為假捻器是一個帶有掛絲豁口的錐形漏斗，它被安裝在水封槽內的水中，錐形漏斗的上端正對著立管式反應器的出口，對網絡狀初生碳管纖維進行假捻加工，目的是增強網絡狀碳管纖維的抱合，提高其初生纖維的強度，以能夠承受進一步的后處理，制備均勻連續的高強度碳管纖維。使錐形漏斗旋轉的方法可以采用在漏斗的豎管上安裝水輪由循環水泵的出水管的水流推動其旋轉，以水流速度控制其旋轉速度；或者采用在水封槽外的底部安裝電動機，通過傳動軸使其轉動。假捻加工的基本原理是對紗線進行加捻時，紗線有S捻和Z捻的區別；當紗線兩端固定，錠管旋轉時，錠管上下兩端的紗線會發生加捻作用，且捻向相反，捻回數相等；對不斷向下運行的紗線加捻時，輸入錠管的捻回在輸出端立即發生解捻，因此這種加捻方式并不能得到真正的捻度，故稱“假捻”，錠管也稱為假捻器。本發明裝置在進行假捻加工時，首先將從立管式反應器中落下來的網絡狀碳管積聚體纖維在錐形漏斗的外側通過掛絲豁口進入內側，再從錐形漏斗中心管流出，當錐形漏斗旋轉時，立管式反應器中的疏松的碳管積聚體纖維跟著旋轉，即對其進行了加捻加工，疏松的碳管積聚體纖維受到加捻作用時，結構將發生致密化，纖維的強度將隨著捻度的增大而不斷提高。雖然在錐形漏斗輸出側的纖維又發生解捻，這些纖維并沒有得到真正的捻度，但纖維的強度得到大幅度提高的目的已經達到了。


圖I是高強度碳納米管纖維的制備裝置示意圖；圖2是假捻工作原理示意圖；圖3是錐形漏斗的工作原理示意圖；圖4是錐形漏斗上的掛絲豁口示意圖5是錐形漏斗上轉動渦輪結構示意圖。
具體實施方式

下面結合實施例及其附圖進一步敘述本發明。具體實施例只是為了進一步清楚說明本發明高強度碳納米管纖維制備裝置，不構成對本發明權利要求的限制。本發明的高強度碳納米管纖維制備裝置由立式反應管I、水封槽2、錐形漏斗式假捻器3、導絲輥4、導絲輥5、卷繞機6及循環水泵7組成，如圖I所示。對紗線進行加捻時，不同加捻方向紗線可獲得S捻或Z捻，如圖2中(a) (b)所示；對一段兩端固定的紗線，用一錠管使中間旋轉，會發生如圖2(c)所示的現象錠管上下的紗線加捻的捻回數相等，捻向相反；對正在自上而下運行的紗線來說，在錠管上端加的捻，在錠管下端被解掉，實際上輸出端的紗線得不到真正的捻度，如圖2(d)所示。錠管是假捻器中的一種形式。本發明的假捻器為錐形漏斗式，如圖3所示。錐形漏斗上的掛絲豁口要光滑，在保證纖維不被磨損的同時，還要掛得住，其結構示意圖如圖4所示。錐形漏斗的豎管上安裝水輪，依靠循環水泵的出水管的水流推動水輪旋轉，水輪的結構示意圖，如圖5所示。制備高強度碳納米管纖維時，在高溫立管式反應器I中形成的連續的網絡狀碳管積聚體纖維在錐形漏斗3的外側通過掛絲豁口進入內側，再從錐形漏斗中心管流出，旋轉的錐形漏斗3將其上端纖維，即高溫立管式反應器I中形成的連續的網絡狀碳管積聚體纖維進行加捻加工，適度的捻度使疏松的網絡狀纖維發生致密化，強度得到相應的提高，再經導絲輥導出至卷繞機卷繞成筒，得到高強度碳納米管纖維。本發明未述及之處適用于現有技術。
權利要求
1.一種高強度碳納米管纖維的制備裝置，包括立管式反應器、水封槽、假捻器、導絲輥、卷繞機及循環水泵組成。
2.根據權利要求I所述的高強度碳納米管纖維的制備裝置的假捻器是一個被安裝在水封槽內的水中的帶有掛絲豁口的錐形漏斗，錐形漏斗的上端正對著立管式反應器的出口，旋轉的錐形漏斗對網絡狀初生碳管纖維可以進行假捻加工。
3.根據權利要求2所述的錐形漏斗的豎管上裝有一個與其垂直的水輪，循環水泵的一只出水管的水流推動其旋轉，并以水流速度控制錐形漏斗的旋轉速度，從而控制了假捻過程中加捻階段的加捻捻度。
4.根據權利要求I所述的高強度碳納米管纖維的制備裝置，可以使疏松的初生碳管積聚體纖維受到加捻作用時，結構發生致密化，纖維的強度將隨著捻度的增大而不斷提高。
全文摘要
本發明涉及碳納米管纖維的制造設備技術，具體為設計了一種能夠提高網絡狀初生碳管纖維強度的裝置，它由立管式反應器、水封槽、假捻器、導絲輥、卷繞機及循環水泵組成，其特征為假捻器是一個帶有掛絲豁口、并裝有旋轉水輪的錐形漏斗，它被安裝在水封槽內的水中，錐形漏斗的上端正對著立管式反應器的出口，可以對網絡狀初生碳管纖維進行假捻加工，目的是增強網絡狀碳管纖維的抱合，提高其初生纖維的強度，以能夠承受進一步的后處理，制備均勻連續的高強度碳管纖維。
文檔編號B82Y40/00GK102826537SQ20121033234
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月11日 優先權日2012年9月11日
發明者安樹林, 王文一, 楊興勝 申請人:天津工業大學