專利名稱：一種高強(qiáng)度碳納米管纖維的制備裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳納米管纖維的制造設(shè)備技術(shù)，具體為設(shè)計(jì)了一種錐形漏斗式假捻器，在制備碳納米管纖維過程中，對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀初生碳納米管纖維進(jìn)行假捻加工，以增強(qiáng)其抱合力，使纖維結(jié)構(gòu)致密化，制備出高強(qiáng)度碳納米管纖維。
背景技術(shù)：
以含有金屬催化劑的碳?xì)湟鹤鳛樘荚矗⑷氲礁邷亓⒐苁椒磻?yīng)器中，在一定條件下，在氣流中生長的碳納米管形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀碳管積聚體纖維，如何提高這些網(wǎng)絡(luò)狀碳管積聚形成的初生纖維的強(qiáng)度，從封閉的高溫反應(yīng)器中順利引出，以能夠承受進(jìn)一步的后處理是制備均勻連續(xù)的高強(qiáng)度碳管纖維的技術(shù)難點(diǎn)之一
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計(jì)一種能夠提高網(wǎng)絡(luò)狀初生碳管纖維強(qiáng)度的裝置，它由立管式反應(yīng)器、水封槽、假捻器、導(dǎo)絲輥、卷繞機(jī)及循環(huán)水泵組成，其特征為假捻器是一個(gè)帶有掛絲豁口的錐形漏斗，它被安裝在水封槽內(nèi)的水中，錐形漏斗的上端正對(duì)著立管式反應(yīng)器的出口，對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀初生碳管纖維進(jìn)行假捻加工，目的是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)狀碳管纖維的抱合，提高其初生纖維的強(qiáng)度，以能夠承受進(jìn)一步的后處理，制備均勻連續(xù)的高強(qiáng)度碳管纖維。使錐形漏斗旋轉(zhuǎn)的方法可以采用在漏斗的豎管上安裝水輪由循環(huán)水泵的出水管的水流推動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，以水流速度控制其旋轉(zhuǎn)速度；或者采用在水封槽外的底部安裝電動(dòng)機(jī)，通過傳動(dòng)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)。假捻加工的基本原理是對(duì)紗線進(jìn)行加捻時(shí)，紗線有S捻和Z捻的區(qū)別；當(dāng)紗線兩端固定，錠管旋轉(zhuǎn)時(shí)，錠管上下兩端的紗線會(huì)發(fā)生加捻作用，且捻向相反，捻回?cái)?shù)相等；對(duì)不斷向下運(yùn)行的紗線加捻時(shí)，輸入錠管的捻回在輸出端立即發(fā)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(fā)明裝置在進(jìn)行假捻加工時(shí)，首先將從立管式反應(yīng)器中落下來的網(wǎng)絡(luò)狀碳管積聚體纖維在錐形漏斗的外側(cè)通過掛絲豁口進(jìn)入內(nèi)側(cè)，再從錐形漏斗中心管流出，當(dāng)錐形漏斗旋轉(zhuǎn)時(shí)，立管式反應(yīng)器中的疏松的碳管積聚體纖維跟著旋轉(zhuǎn)，即對(duì)其進(jìn)行了加捻加工，疏松的碳管積聚體纖維受到加捻作用時(shí)，結(jié)構(gòu)將發(fā)生致密化，纖維的強(qiáng)度將隨著捻度的增大而不斷提高。雖然在錐形漏斗輸出側(cè)的纖維又發(fā)生解捻，這些纖維并沒有得到真正的捻度，但纖維的強(qiáng)度得到大幅度提高的目的已經(jīng)達(dá)到了。


圖I是高強(qiáng)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(zhuǎn)動(dòng)渦輪結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步敘述本發(fā)明。具體實(shí)施例只是為了進(jìn)一步清楚說明本發(fā)明高強(qiáng)度碳納米管纖維制備裝置，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明的高強(qiáng)度碳納米管纖維制備裝置由立式反應(yīng)管I、水封槽2、錐形漏斗式假捻器3、導(dǎo)絲輥4、導(dǎo)絲輥5、卷繞機(jī)6及循環(huán)水泵7組成，如圖I所示。對(duì)紗線進(jìn)行加捻時(shí)，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(duì)一段兩端固定的紗線，用一錠管使中間旋轉(zhuǎn)，會(huì)發(fā)生如圖2(c)所示的現(xiàn)象錠管上下的紗線加捻的捻回?cái)?shù)相等，捻向相反；對(duì)正在自上而下運(yùn)行的紗線來說，在錠管上端加的捻，在錠管下端被解掉，實(shí)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(fā)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(shí)，還要掛得住，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。錐形漏斗的豎管上安裝水輪，依靠循環(huán)水泵的出水管的水流推動(dòng)水輪旋轉(zhuǎn)，水輪的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示。制備高強(qiáng)度碳納米管纖維時(shí)，在高溫立管式反應(yīng)器I中形成的連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀碳管積聚體纖維在錐形漏斗3的外側(cè)通過掛絲豁口進(jìn)入內(nèi)側(cè)，再從錐形漏斗中心管流出，旋轉(zhuǎn)的錐形漏斗3將其上端纖維，即高溫立管式反應(yīng)器I中形成的連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)狀碳管積聚體纖維進(jìn)行加捻加工，適度的捻度使疏松的網(wǎng)絡(luò)狀纖維發(fā)生致密化，強(qiáng)度得到相應(yīng)的提高，再經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)出至卷繞機(jī)卷繞成筒，得到高強(qiáng)度碳納米管纖維。本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)度碳納米管纖維的制備裝置，包括立管式反應(yīng)器、水封槽、假捻器、導(dǎo)絲輥、卷繞機(jī)及循環(huán)水泵組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)度碳納米管纖維的制備裝置的假捻器是一個(gè)被安裝在水封槽內(nèi)的水中的帶有掛絲豁口的錐形漏斗，錐形漏斗的上端正對(duì)著立管式反應(yīng)器的出口，旋轉(zhuǎn)的錐形漏斗對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀初生碳管纖維可以進(jìn)行假捻加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的錐形漏斗的豎管上裝有一個(gè)與其垂直的水輪，循環(huán)水泵的一只出水管的水流推動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，并以水流速度控制錐形漏斗的旋轉(zhuǎn)速度，從而控制了假捻過程中加捻階段的加捻捻度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)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(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生致密化，纖維的強(qiáng)度將隨著捻度的增大而不斷提高。
全文摘要
本發(fā)明涉及碳納米管纖維的制造設(shè)備技術(shù)，具體為設(shè)計(jì)了一種能夠提高網(wǎng)絡(luò)狀初生碳管纖維強(qiáng)度的裝置，它由立管式反應(yīng)器、水封槽、假捻器、導(dǎo)絲輥、卷繞機(jī)及循環(huán)水泵組成，其特征為假捻器是一個(gè)帶有掛絲豁口、并裝有旋轉(zhuǎn)水輪的錐形漏斗，它被安裝在水封槽內(nèi)的水中，錐形漏斗的上端正對(duì)著立管式反應(yīng)器的出口，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀初生碳管纖維進(jìn)行假捻加工，目的是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)狀碳管纖維的抱合，提高其初生纖維的強(qiáng)度，以能夠承受進(jìn)一步的后處理，制備均勻連續(xù)的高強(qiáng)度碳管纖維。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK102826537SQ20121033234
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者安樹林, 王文一, 楊興勝 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)