[实用新型]一种用于快速生产碳纳米管纤维的反应装置

说明书

本实用新型提供一种用于快速生产碳纳米管纤维的反应装置，具体涉及碳纳米管纤维生产装置技术领域，包括料液输送系统、气体增压系统、高速离心雾化器和CVD反应器；所述高速离心雾化器包括高速电机和高速离心雾化盘，所述高速电机主轴前端上设有所述高速离心雾化盘，所述高速离心雾化盘位于所述CVD反应器内，所述高速离心雾化盘周向等距设有若干出液孔；所述料液输送系统用于将料液输送至所述高速离心雾化盘内；所述气体增压系统将高压载气输送至所述高速离心雾化盘的正上方，高压载气携带雾化后的料液进入所述CVD反应器的反应室内。本实用新型能够解决CVD法制备碳纳米管纤维过程中，柱状料液的比表面积小，料液反应不充分的问题。

技术领域

本实用新型属于碳纳米管纤维生产装置技术领域，具体涉及一种用于快速生产碳纳米管纤维的反应装置。

背景技术

碳纳米管纤维拥有高比模量、高比强度、高导电性、低密度等特性，在航空航天、国防军事、电极材料等领域有重要的应用前景。CVD法制备碳纳米管纤维的操作简单、成本低，是工业化生产碳纳米管纤维的首选。目前，CVD法制备碳纳米管纤维的料液输送主要是采用普通管道输送，输送的料液呈液柱状，比表面积较小，不利于料液的蒸发及之后的充分反应，造成一部分料液反应不充分形成杂质，严重影响碳纳米管纤维的品质。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种用于快速生产碳纳米管纤维的反应装置，设置高速电机和高速离心雾化盘，解决CVD法制备碳纳米管纤维过程中，柱状料液的比表面积小，料液反应不充分的问题。

技术方案如下：

一种用于快速生产碳纳米管纤维的反应装置，包括料液输送系统、气体增压系统、高速离心雾化器和CVD反应器；所述高速离心雾化器包括高速电机和高速离心雾化盘，所述高速电机的前端的主轴上设有所述高速离心雾化盘，所述高速离心雾化盘位于所述CVD反应器内，所述高速离心雾化盘周向等距设有若干出液孔；所述料液输送系统用于将料液输送至所述高速离心雾化盘内；所述气体增压系统将高压载气输送至所述高速离心雾化盘的正上方，高压载气携带雾化后的料液进入所述CVD反应器的反应室内。所述高速离心雾化器通过高速离心的作用将料液雾化成均一细小的液滴，所述气体增压系统将高压载气输送至高速离心雾化盘的正上方，携带雾化后的料液进入CVD反应器，所述CVD反应器在一定的生产条件下将雾化后的料液转换成碳纳米管管束。

优选的，所述料液输送系统包括料液泵、料液罐和输液管道，所述输液管道上设有所述料液泵，所述输液管道的一端连接所述料液灌，另一端连通导液管，所述导液管竖向分布，所述导液管的下端与所述高速离心雾化盘连通，所述高速电机的主轴穿过所述导液管连接所述高速离心雾化盘。这样设置既可以保证输液管道内的液体通过导液管输送到高速离心雾化盘内，又不影响电机的主轴带动高速离心雾化盘转动。

优选的，所述气体增压系统包括储气罐、气体增压泵、输气管道和气体缓冲盘，所述输气管道上设有所述气体增压泵，所述输气管道的一端与所述储气罐相连通，另一端与所述气体缓冲盘相连通，所述气体缓冲盘设有多个出气孔，所述气体缓冲盘设于所述CVD反应器内的上部。

优选的，所述气体增压泵可以将载气压强提高至5~6 MPa，所述气体缓冲盘周向均匀设置多个出气孔，每个所述出气孔沿所述缓冲盘径向分布。5~6 MPa的高压气体可以将经高速离心雾化盘雾化成的细小液滴喷吹到反应室，而不会累积在缓冲室的内壁上。

优选的，所述CVD反应器包括缓冲室、反应室和电阻炉，所述缓冲室的下端与所述反应室的上端连通，所述电阻炉位于所述反应室的外部。所述电阻炉用于给反应室提供热源，所述小液滴随高压载气进入到缓冲室的中下部，雾化后的小液滴的比表面积非常大，在缓冲室中下部相对较高的温度下迅速汽化，随后汽化后的物料在高温区的反应室形成碳纳米管管束。所述碳纳米管管束被载气带出反应室，并使用加捻方式纺成碳纳米管纤维。

优选的，所述气体缓冲盘安置于所述缓冲室内，所述气体缓冲盘固定于所述导液管上，所述气体缓冲盘处于所述高速离心雾化盘的正上方。