[发明专利]光电纳米碳复合纤维的生产装置及其工艺

说明书

技术领域

本发明涉及光电纳米碳领域，尤其涉及光电纳米碳复合纤维的生产装置及其工艺。

背景技术

碳黑，又名炭黑，是一种无定形碳。轻、松而极细的黑色粉末，表面积非常大，范围从10—3000m²/g。碳黑是橡胶轮胎和化工重要原料。

白碳黑，是白色粉末的X-射线无定形硅酸和硅酸盐产品的总称，主要成分二氧化硅。白碳黑耐高温、不燃、无味、无嗅、具有很好的电绝缘性。主要用于油漆涂料填充剂、橡胶补强剂、塑料增粘剂和触变剂、合成润滑脂硅脂的稠化剂和环保建筑材料。

活性炭，是一种黑色多孔的固体炭质，活性炭的比表面积在500—1700m²/g间。具有很强的吸附性能，为用途极广的一种工业吸附剂，如净化空气。

多孔银，表面面积很大且高度弯曲。据测算，其内表面面积是多晶银的约150倍，固有活性是多晶银的约20倍。多孔银目前主要用于催化剂。

多孔氧化钛，俗称钛白或钛白粉。化学式TiO₂。分子量79.90。白色无定形粉末，加热时变黄色，受高温变棕色，冷时再呈白色。不溶于水。主要用于合成橡胶、印刷、印染、化妆品工业以及用作医药填料和食品添加剂、传感器、电容性陶瓷、光催化剂、绝缘体、海绵钛、钛铁合金、硬质合金、造纸工业的涂料和填料以改进纸张。

石墨烯，是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构，硬度超过钻石，同时又像橡胶一样可以伸展。它的导电和导热性能超过任何铜线，重量几乎为零。石墨晶体薄膜的厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。石墨烯在新型材料、太阳能电池、传感器、纳米电子学、复合材料、场发射材料及能量存储等领域具有广泛的应用。

多孔氧化铝，主要用于和催化和陶瓷材料。因其具有机械强度高,硬度大,高频介电损耗小,高温绝缘电阻高,耐化学腐蚀性和导热性良好。

目前，世界上碳黑、白碳黑、多孔银、多孔氧化钛、石墨烯、多孔氧化铝己经得到广泛应用，但是，以上述材料为原料复合的新型特种纳米碳纤维产业化的不多，不多的主要原因在于，若企业按照现有的生产装置及生产工艺进行生产，一是生产成本高，经济效益差；二是得到的产品质量欠佳，无法满足市场要求。因此需要解决上述问题来低成本制取高价值的新型特种纳米碳纤维产品。

发明内容

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供光电纳米碳复合纤维的生产装置及其工艺，节约生产成本、实现产业一体化，同时生产装置能够用于不同纳米碳的制备，在节能减排的前提下低成本制取高附加值的产品。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：光电纳米碳复合纤维的生产装置，包括：光电系统、二氧化碳捕集系统、二氧化碳分离系统、纳米碳纤维复合系统、远程防爆监控中心，所述光电系统为生产装置提供电力电源，二氧化碳捕集系统与二氧化碳分离系统连接，二氧化碳分离系统与纳米碳纤维复合系统连接，远程防爆监控中心与各系统连接；所述二氧化碳捕集系统捕集二氧化碳送入二氧化碳分离系统进行碳氧分离，二氧化碳分离系统将碳黑送入纳米碳纤维复合系统，氧气送二氧化碳捕集系统循环利用，远程防爆监控中心对各系统进行实时在线远程防爆和污染物监控。

作为优选，所述纳米碳纤维复合系统包括：送料器、送碳器、配料搅拌复合器、纳米碳纤维抽丝机、纳米碳纤维织布机、纳米碳纤维产品包装线，所述光电系统与配料搅拌复合器、纳米碳纤维抽丝机、纳米碳纤维织布机、纳米碳纤维产品包装线连接，配料搅拌复合器与二氧化碳分离系统、送料器、送碳器、纳米碳纤维抽丝机连接，纳米碳纤维抽丝机与纳米碳纤维织布机连接，纳米碳纤维织布机与纳米碳纤维产品包装线连接。

作为优选，所述光电系统包括太阳能发电系统、风能发电系统、市电无缝切换装置中的一种或几种组合。

光电纳米碳复合纤维的生产工艺，包括以下步骤：

1)打开光电系统与各系统电源开关；

2)二氧化碳捕集系统捕集二氧化碳送二氧化碳分离系统分离成碳黑和氧气，碳黑送入纳米碳纤维复合系统的送碳器，氧气送二氧化碳捕集系统循环利用；

二氧化碳分离系统反应温度为150—300℃；

3)送料器输送的原料、纤维辅料与送碳器输送的碳送入配料搅拌复合器内进行反应制取纳米碳，送碳器输送的碳包括碳黑、活性炭、白碳黑中的一种或几种组合，反应温度为50—320℃；

4)远程防爆监控中心对各系统内和周边环境进行实时在线远程防爆和污染物监控，确保安全生产。