纖維加工裝置及制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種纖維加工裝置及制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)。纖維加工裝置包括混合傳送系統(tǒng)，將原料混合并傳輸原料；擠出系統(tǒng)，與所述混合傳送系統(tǒng)連通，并將其傳輸原料擠壓成線狀；離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)，將所述擠出系統(tǒng)擠壓成的線狀產(chǎn)物在離子液中浸潤(rùn)；纖維拉伸收集系統(tǒng)，將經(jīng)過離子液浸潤(rùn)的線狀產(chǎn)物拉伸并收集；廢氣處理系統(tǒng)，與擠出系統(tǒng)連通，用于收集擠出系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了多直徑石墨烯纖維的制備以及針對(duì)原生纖維拉伸的效果，整個(gè)產(chǎn)線通過一系列嚴(yán)密的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)產(chǎn)線的可行性和多功能性，通過一條線來實(shí)現(xiàn)纖維的制備和拉伸，降低了勞動(dòng)力，節(jié)省了成本，并且得到的纖維性能穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
【專利說明】
纖維加工裝置及制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于纖維拉伸領(lǐng)域，具體涉及纖維加工裝置及制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維是以碳化方法制的的含碳量90%以上的纖維材料，其強(qiáng)度可達(dá)鋼鐵材料的十倍，質(zhì)量卻僅僅是鋁材的一半，除其優(yōu)異的力學(xué)性能外，碳纖維還兼具低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、震動(dòng)衰減性高、電及熱傳導(dǎo)性高，熱膨脹系數(shù)低、光穿透性強(qiáng)、電磁屏蔽性好等諸多優(yōu)良性能，因而被稱為先進(jìn)復(fù)合材料中最重要的增強(qiáng)材料，地位舉足輕重。
[0003]石墨烯纖維是一種以天然石墨為最初原料的新型碳質(zhì)纖維，由石墨烯或者功能化石墨烯納米片的液晶原液經(jīng)濕法紡絲一維有序組裝而成，在電工、電子等方面得到廣泛的應(yīng)用。石墨烯纖維具有良好的機(jī)械性能、電學(xué)性能和導(dǎo)熱性能，可用于導(dǎo)電織物、散熱、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。石墨烯纖維良好的柔韌性使其在柔性器件如柔性超級(jí)電容器等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
[0004]石墨烯纖維、石墨烯復(fù)合纖維具有廣泛的應(yīng)用空間，但是目前制備的石墨烯尤其是在力學(xué)性能上有一些欠缺，那么如何提高石墨烯纖維的力學(xué)性能是需要解決的一個(gè)問題。研究表明，纖維如果存在明顯的取向，則可以大大提升纖維的力學(xué)性能，由此可見，可以通過拉伸提高纖維性能;但是氧化石墨烯粘度低，一般不能被拉伸，而且目前存在的拉伸方式都無法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線的一體化、功能化和規(guī)?；?br>【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決纖維拉伸方式的一體化、功能化和規(guī)?；膯栴}，本實(shí)用新型提供了一種纖維加工裝置，實(shí)現(xiàn)了橫向和縱向的雙向拉伸，并且在拉伸之前中，可實(shí)現(xiàn)不同纖維直徑的掌控和制備。涉及的生產(chǎn)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)多功能化，節(jié)約了能源，污染也能夠?qū)崿F(xiàn)集中處理。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種纖維加工裝置，包括
[0007]混合傳送系統(tǒng)，將原料混合并傳輸原料；
[0008]擠出系統(tǒng)，與所述混合傳送系統(tǒng)連通，并將其傳輸原料擠壓成線狀；
[0009]離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)，將所述擠出系統(tǒng)擠壓成的線狀產(chǎn)物在離子液中浸潤(rùn)；
[0010]纖維拉伸收集系統(tǒng)，將經(jīng)過離子液浸潤(rùn)的線狀產(chǎn)物拉伸并收集；
[0011]廢氣處理系統(tǒng)，與擠出系統(tǒng)連通，用于收集擠出系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體。
[0012]進(jìn)一步地，所述廢氣處理系統(tǒng)位于擠出系統(tǒng)豎直方向上方，所述廢氣處理系統(tǒng)包括排風(fēng)扇和廢氣收集器;所述排風(fēng)扇與擠出系統(tǒng)連通，并位于擠出系統(tǒng)和廢氣收集器之間。
[0013]進(jìn)一步地，所述混合傳送系統(tǒng)由攪拌裝置、閥門、傳送動(dòng)力裝置和導(dǎo)管組成，所述閥門位于攪拌裝置和傳送動(dòng)力裝置之間，導(dǎo)管連通攪拌裝置、閥門、傳送動(dòng)力裝置至擠出系統(tǒng)。
[0014]作為優(yōu)選，所述混合傳送系統(tǒng)至少有一套。
[0015]進(jìn)一步地，所述擠出系統(tǒng)包括混合擠出箱、位于混合擠出箱的擠壓活塞、與擠壓活塞連接的旋轉(zhuǎn)擠出旋鈕、纖維擠出口，所述纖維擠出口與混合擠出箱連通。
[0016]作為優(yōu)選，所述的纖維擠出口可拆卸連接與混合擠出箱，所述纖維擠出口口徑可更換，實(shí)現(xiàn)不同直徑纖維的制備。
[0017]進(jìn)一步地，所述的纖維拉伸收集系統(tǒng)由變速夾輪、水平拉伸轉(zhuǎn)輪、收卷器組成。
[0018]進(jìn)一步地，所述的變速夾輪、水平拉伸轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速可調(diào)。
[0019]進(jìn)一步地，所述離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)包括液槽。
[0020]—種制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)，包含上述任一項(xiàng)所述的纖維加工
目.ο
[0021]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0022]1.本實(shí)用新型的纖維加工裝置，實(shí)現(xiàn)了纖維拉伸的一次性完成，操作簡(jiǎn)單，工作的效率，整個(gè)過程可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，提高了生產(chǎn)的安全性和高效性。
[0023]2.本實(shí)用新型的纖維加工裝置，因?yàn)榘w維拉伸收集系統(tǒng)，使得所述纖維在橫向或/和縱向進(jìn)行拉伸，力學(xué)性能加強(qiáng)，性能優(yōu)異。
[0024]3.本實(shí)用新型的纖維加工裝置，將混合傳送系統(tǒng)設(shè)置于擠出系統(tǒng)上方，由于空間位置設(shè)置較高，可以實(shí)現(xiàn)能量和原料的節(jié)約。
[0025]4.本實(shí)用新型的纖維加工裝置，包含廢氣處理系統(tǒng)，對(duì)過程中的氣體集中處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境的保護(hù)，并且可以進(jìn)一步對(duì)原料進(jìn)行回收利用，節(jié)省生產(chǎn)的成本。
[0026]5.本實(shí)用新型的一種制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)，其制備出的石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維具有顯著的力學(xué)性能，具有巨大的市場(chǎng)前景。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型的纖維加工裝置示意圖。
[0028]其中，I，排風(fēng)扇;2，廢氣收集器;3，攪拌裝置;4，閥門；5，傳送動(dòng)力裝置;6，導(dǎo)管;7，混合擠出箱;8，擠壓活塞;9，旋轉(zhuǎn)擠出旋鈕；10，纖維擠出口； 11，變速夾輪；12，水平拉伸轉(zhuǎn)輪;13，收卷器;14，液槽。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0030]如圖1所示，一種纖維加工裝置，包括混合傳送系統(tǒng)，將原料混合并傳輸原料；
[0031]擠出系統(tǒng)，與所述混合傳送系統(tǒng)連通，并將其傳輸原料擠壓成線狀;離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)，將所述擠出系統(tǒng)擠壓成的線狀產(chǎn)物在離子液中浸潤(rùn);纖維拉伸收集系統(tǒng)，將經(jīng)過離子液浸潤(rùn)的線狀產(chǎn)物拉伸并收集;廢氣處理系統(tǒng)，與擠出系統(tǒng)連通，用于收集擠出系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體。
[0032]進(jìn)一步地，混合傳送系統(tǒng)由攪拌裝置3、閥門4、傳送動(dòng)力裝置5和導(dǎo)管6組成，所述閥門4位于攪拌裝置3和傳送動(dòng)力裝置5之間，導(dǎo)管6連通攪拌裝置3、閥門4、傳送動(dòng)力裝置5至擠出系統(tǒng)，本實(shí)施例中傳送動(dòng)力裝置5為傳送栗?；旌蟼魉拖到y(tǒng)至少為一套，本實(shí)施例中，混合傳送系統(tǒng)為三套。所述擠出系統(tǒng)包括混合擠出箱7、位于混合擠出箱7的擠壓活塞8、與擠壓活塞8連接的旋轉(zhuǎn)擠出旋鈕9、纖維擠出口 10，所述纖維擠出口 10與混合擠出箱7連通。所述的纖維擠出口 10可拆卸連接與混合擠出箱，所述纖維擠出口 10 口徑可更換，實(shí)現(xiàn)不同直徑纖維的制備。廢氣處理系統(tǒng)位于擠出系統(tǒng)豎直方向上方，所述廢氣處理系統(tǒng)包括排風(fēng)扇I和廢氣收集器2;所述排風(fēng)扇I與擠出系統(tǒng)連通，并位于擠出系統(tǒng)和廢氣收集器2之間。所述的纖維拉伸收集系統(tǒng)由變速夾輪11、水平拉伸轉(zhuǎn)輪12、收卷器13組成;所述的變速夾輪
11、水平拉伸轉(zhuǎn)輪12的轉(zhuǎn)速可調(diào)。所述離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)包括液14。
[0033]具體工作過程如下:原料在混合均勻且攪拌達(dá)到一定的程度的時(shí)候，用傳送栗將原料以一定的速度傳送到下方，傳送過程要注意保證速度的均勻，盡量不要讓傳送栗堵塞或者是空轉(zhuǎn)，三個(gè)栗的傳送速度要控制一樣，這樣就能保證輸送到下一個(gè)環(huán)節(jié)的原料的速度一致，也就保證了制備的纖維粗細(xì)均勻；當(dāng)原料到達(dá)混合擠出箱7的入口時(shí)候緩慢進(jìn)入，要關(guān)注入口的液面，不要讓其堵塞使原料溢出，并且在混合擠出箱7上方設(shè)置一個(gè)排風(fēng)扇I，這個(gè)排風(fēng)扇I的目的是為了將生產(chǎn)產(chǎn)生的溶劑排出，所述的混合擠出箱7內(nèi)部設(shè)置擠壓活塞8，擠壓活塞8左側(cè)與旋轉(zhuǎn)擠出旋鈕9相連，混合擠出箱7的箱體右側(cè)設(shè)置纖維擠出口 10，纖維擠出口 10可拆卸和更換，實(shí)現(xiàn)不同直徑的原生纖維制備。
[0034]擠出的纖維直接連接到一組上下交替的變速夾輪11，后方的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度是前面的1.1倍，這樣在薄膜在運(yùn)動(dòng)過程中也是相當(dāng)與有一個(gè)傳送方向的一致的拉力，這也是相當(dāng)于給了纖維一個(gè)拉力，實(shí)現(xiàn)了縱向拉伸的作用?？v向拉伸后的纖維被連接到水平拉伸轉(zhuǎn)輪
12,水平拉伸轉(zhuǎn)輪12的旋轉(zhuǎn)速度是前面變速夾輪11的1.1倍，是最初變速夾輪的1.21倍，這樣可以實(shí)現(xiàn)水平方向的纖維拉伸。最后，拉伸后的纖維被收卷器13收卷。
[0035]具體地，原料可以為氧化石墨烯，氧化石墨烯經(jīng)混合傳送系統(tǒng)至擠出系統(tǒng)，氧化石墨烯被擠壓成線狀，經(jīng)離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)，氧化石墨烯之間的粘度得到提升，經(jīng)過變速夾輪11，后方的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度是前面的1.1倍，實(shí)現(xiàn)縱向拉伸；縱向拉伸后的纖維被連接到水平拉伸轉(zhuǎn)輪12，水平拉伸轉(zhuǎn)輪12的旋轉(zhuǎn)速度是前面變速夾輪11的1.1倍，是最初變速夾輪的
1.21倍，這樣可以實(shí)現(xiàn)水平方向的纖維拉伸。最后，拉伸后的纖維被收卷器13收卷，獲得氧化石墨烯纖維。
[0036]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本實(shí)用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種纖維加工裝置，其特征在于，包括 混合傳送系統(tǒng)，將原料混合并傳輸原料； 擠出系統(tǒng)，與所述混合傳送系統(tǒng)連通，并將其傳輸原料擠壓成線狀； 離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)，將所述擠出系統(tǒng)擠壓成的線狀產(chǎn)物在離子液中浸潤(rùn)； 纖維拉伸收集系統(tǒng)，將經(jīng)過離子液浸潤(rùn)的線狀產(chǎn)物拉伸并收集； 廢氣處理系統(tǒng)，與擠出系統(tǒng)連通，用于收集擠出系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述廢氣處理系統(tǒng)位于擠出系統(tǒng)豎直方向上方，所述廢氣處理系統(tǒng)包括排風(fēng)扇(I)和廢氣收集器(2);所述排風(fēng)扇(I)與擠出系統(tǒng)連通，并位于擠出系統(tǒng)和廢氣收集器(2)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述混合傳送系統(tǒng)由攪拌裝置(3)、閥門(4)、傳送動(dòng)力裝置(5)和導(dǎo)管(6)組成，所述閥門(4)位于攪拌裝置(3)和傳送動(dòng)力裝置(5)之間，導(dǎo)管(6)連通攪拌裝置(3)、閥門(4)、傳送動(dòng)力裝置(5)至擠出系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述混合傳送系統(tǒng)至少有一套，所述混合傳送系統(tǒng)位于擠出系統(tǒng)上方。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述擠出系統(tǒng)包括混合擠出箱(7)、位于混合擠出箱(7)的擠壓活塞(8)、與擠壓活塞(8)連接的旋轉(zhuǎn)擠出旋鈕(9)、纖維擠出口(10)，所述纖維擠出口(10)與混合擠出箱(7)連通。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述的纖維擠出口(10)可拆卸連接與混合擠出箱，所述纖維擠出口(10) 口徑可更換，實(shí)現(xiàn)不同直徑纖維的制備。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述的纖維拉伸收集系統(tǒng)由變速夾輪(11)、水平拉伸轉(zhuǎn)輪(12)、收卷器(13)組成。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述的變速夾輪(11)、水平拉伸轉(zhuǎn)輪(12)的轉(zhuǎn)速可調(diào)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維加工裝置，其特征在于，所述離子液浸潤(rùn)成膠系統(tǒng)包括液槽(14) ο10.—種制備石墨烯纖維、氧化石墨烯纖維的系統(tǒng)，其特征在于，包含如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的纖維加工裝置。
【文檔編號(hào)】D01F9/12GK205556869SQ201520967032
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2015年11月29日
【發(fā)明人】閔永剛, 王劍, 劉屹東, 楊文斌, 莫申斌
【申請(qǐng)人】南京新月材料科技有限公司