[发明专利]一种导电纤维制备装置

权利要求书

1.一种导电纤维制备装置，其特征在于主体结构包括供料机构、储液仓、喷头、接收机构、电源和接地导线；供料机构与储液仓连接，储液仓的底端与喷头连接，喷头的下方设置有接收机构，电源分别与喷头和接收机构连接后与接地导线连接。

2.根据权利要求1所述的导电纤维制备装置，其特征在于供料机构能够按照设定的速度将纺丝溶液输送进储液仓；储液仓的容量大于等于5mL；喷头为纺丝喷头，包括单针喷头，喷头的直径为0.5-2.5mm；接收机构包括旋转滚筒、旋转框架、旋转圆盘和金属铝箔，制备单向有序排列的纤维时，选用旋转滚筒、旋转框架或旋转圆盘，制备无序排列的纤维时，选用金属铝箔；电源为高压直流电源。

3.根据权利要求1或2所述的导电纤维制备装置，其特征在于喷头3与接收机构4之间的垂直距离为10-25cm。

4.根据权利要求3所述的导电纤维制备装置，其特征在于能够通过一次法制备碳纳米管/天然橡胶导电纤维和石墨烯/天然橡胶导电纤维，具体工艺过程包括配制纺丝溶液、静电纺丝和硫化共三个步骤：

(一)配制纺丝溶液：将天然橡胶破碎后溶于有机溶剂中配制重量百分比为0.5-4wt％的橡胶溶液，在温度为50℃的水浴条件下使用高速搅拌机对橡胶溶液进行溶解，并达到均一状态，向橡胶溶液中加入硫化剂、硫化助剂和碳纳米管或石墨烯，形成纺丝溶液，将纺丝溶液置于超声细胞粉碎仪超声20min，备用；

(二)静电纺丝：设定给料机构以0.03-0.2ml/min的速度将纺丝溶液输送进储液仓，待纺丝溶液从喷头稳定流出后，打开电源，施加静电，在温度为23-27℃，湿度为50-65％的条件下开始静电纺丝，喷头与接收机构之间形成聚合物射流，落到接收机构上，干燥后形成天然橡胶纳米纤维；

(三)硫化：将天然橡胶纳米纤维静置于水浴溶剂中，5-10min后取出，在温度为90-175℃的条件下硫化7-60min，冷却至室温，得到导电纤维。

5.根据权利要求4所述的导电纤维制备装置，其特征在于步骤(一)涉及的有机溶剂为环己烷、苯、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃中的一种或几种的混合物；天然橡胶、硫化剂、硫化助剂和碳纳米管或石墨烯的质量份数分别为100、0.05-30、0.05-30和0.01-5；硫化剂为纳米级硫磺、金属氧化物、有机过氧化物、树脂类和胺类中的一种或几种的混合物，优先选择纳米级硫磺和有机过氧化物中的一种或两种的混合物；硫化助剂为促进剂、活性剂、防老剂、补强剂和填充剂中的一种或几种的混合物，硫化助剂中促进剂、活性剂、防老剂、补强剂和填充剂的质量份数分别为0.01-5、0-5、0-5、0-5和0-5。

6.根据权利要求4所述的导电纤维制备装置，其特征在于步骤(二)涉及的静电的电压为10-30kv。

7.根据权利要求4所述的导电纤维制备装置，其特征在于步骤(三)涉及的水浴溶剂为液体石蜡或乙醇硬脂酸锌溶液。

8.根据权利要求4-7中任一项所述的导电纤维制备装置，其特征在于制备的导电纤维的形貌通过调节包括纺丝溶液的浓度、有机溶剂挥发性、静电电压、纺丝溶液的输送速度、喷头与接收机构之间的垂直距离、喷头的直径、环境温度和湿度的静电纺丝参数调节。