[发明专利]一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备

说明书

本发明公开了一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备，包括加热机构；进料机构包括进料支架和注射泵，进料支架设置于加热机构上方，注射泵固定于进料支架上；雾化机构包括超声雾化器、石英管、电热偶及刚玉管，注射泵通过进料管与超声雾化器连通，石英管、电热偶及刚玉管均延伸至加热机构内，石英管和电热偶均设置于刚玉管内；预加热机构，进料管经过预加热机构，预加热机构用于加热进料管中的溶液；进气机构，进气机构包括气瓶和进气管，气瓶通过进气管与超声雾化器连通；收料机构用于收卷制备的碳纳米管长纤维。本发明提供了一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备，具有生产效率高且能够连续制备，确保纤维精度。

技术领域

本发明涉及碳纳米管长纤维制备技术领域，尤其涉及一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备。

背景技术

碳纳米管长纤维是一种典型的一维碳纳米管宏观材料，具有高抗拉强度、高柔韧性、轻质、高比表面积、优良的电学和高导热性能等多项优点。因此碳纳米管长纤维是构建功能性纤维、轻质高强纤维与智能柔性织物的理想材料。碳纳米管长纤维的性能受碳纳米管单体本身的长度、缺陷及组装过程中的取向性、致密程度等众多因素的影响。

目前，连续制备碳纳米管长纤维的难度极大，纤维缺陷较多，生产工艺很难调节。传统工厂和实验室的碳纳米管长纤维生产设备，垂直温区温度范围大，纤维生产精度难以控制，无法控制进料口在炉内的精确位置和进料口在炉内的具体温度，只能在单次生产结束后调整相关工艺，严重浪费原材料和能源，成本极高；而且现有的碳纳米管长纤维生产设备由于进液管头在高温区，溶液极其容易碳化堵塞。且现有碳纳米管长纤维生产设备一体化程度低、生产效率低下，严重影响同一工艺生产的纤维精度和产量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备，具有生产效率高且能够连续制备，还能确保纤维精度。

本发明公开的一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备所采用的技术方案是：

一种用于连续制备碳纳米管长纤维的设备，包括加热机构；

进料机构，所述进料机构包括进料支架和注射泵，所述进料支架设置于加热机构上方，所述注射泵固定于进料支架上，所述注射泵用于注入催化剂－碳源溶液；

雾化机构，所述雾化机构相对进料机构固定于加热机构上方，所述雾化机构包括超声雾化器、石英管、电热偶及刚玉管，所述超声雾化器设置于加热机构上方，所述注射泵通过进料管与超声雾化器连通，所述石英管、电热偶及刚玉管均设置于超声雾化器下方，且延伸至加热机构内，所述石英管和电热偶均设置于刚玉管内，所述超声雾化器通过超声雾化出液管与石英管连通；

预加热机构，所述预加热机构设置于注射泵下方，所述进料管经过预加热机构，所述预加热机构用于加热进料管中的溶液；

进气机构，所述进气机构包括用于存放氩气－氢气的气瓶和进气管，所述气瓶通过进气管与超声雾化器连通；

收料机构，所述收料机构设置于刚玉管下方，所述收料机构包括水封收线箱、引导圆轴、引导滚轮、收集辊及减速电机，所述刚玉管下端固定于水封收线箱上方，所述引导圆轴固定设置于水封收线箱内，所述引导滚轮转动设置于引导圆轴上，且所述减速电机设置于水封收线箱一侧，所述收集辊一端与减速电机固定连接，另一端与所述水封收线箱转动连接，且所述引导圆轴与收集辊相互平行设置。

作为优选方案，所述加热机构包括双温区竖式管式炉、水冷循环箱、循环进水管及循环出水管，所述双温区竖式管式炉通过支撑杆固定于雾化机构和收料机构之间，所述水冷循环箱通过循环进水管和循环出水管与双温区竖式管式炉连通。

作为优选方案，所述预加热机构包括预加热油浴锅和第一线性模组，所述第一线性模组设置于注射泵下方，所述预加热油浴锅与第一线性模组固定连接，所述第一线性模组带动预加热油浴锅进行水平方向上的移动，所述进料管经过预加热油浴锅。