CN114571653A - 一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种碳纳米管膜缠绕装置，包括高温反应炉管、输送带与挤压辊，所述输送带的两端分别缠绕在带内前辊、带内后辊的侧围上，带内前辊通过输送带与带内后辊进行传动配合，所述带内前辊与挤压辊之间的相对位置关系是上下正对设置，带内前辊与挤压辊之间夹成有一个与高温反应炉管的出料口正对的挤压空隙。应用时，对带内前辊、挤压辊之间的高度差进行调整，或者，对输送带与挤压辊之间的相对高度或角度进行调整，以取得不同的挤压与收集效果。本设计不仅收集效率较高，而且成本较低，非常适合于连续性生产。

Description

一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管的收集技术，属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法。

背景技术

碳纳米管是一种具有优异光学、电学、热学和力学特征的材料。在应用时，由单根碳纳米管及其管束组成的薄膜和条带等宏观结构，在部分的集成了单根碳纳米管的优异性质的同时，也可以具备诸如透明、导电、柔性等宏观特性，这使得碳纳米管薄膜在基础研究和实际应用中都存在极大的潜力，比如：宏观碳纳米管薄膜作为超高强度、韧性材料，或高导电导热材料。同时，薄的碳纳米管薄膜因具备良好的柔韧性和导电性，并且透光率可通过厚度调节等特性，使其成为柔性透明导电薄膜的理想材料。此外，碳纳米管透明导电薄膜可以广泛应用于柔性电子器件，如碳纳米管薄膜可作为透明柔性电极，应用于发光二极管、太阳能电池、液晶显示屏等。

申请公布号为CN103922313A，申请公布日为2014年7月6日的发明专利申请公开了一种海绵态碳纳米管的收集装置及方法，其包括管式炉以及与所述管式炉相连通的收集箱，所述管式炉用于催化生成碳纳米管薄膜，所述收集箱内设有纺轴以及设置于所述纺轴上的收集装置，所述纺轴可被驱动地旋转以便将所述管式炉催化生成的碳纳米管薄膜卷绕在所述收集装置上，其中，所述收集箱内还设有与所述纺轴配合的层压装置，所述层压装置与所述纺轴的间距可调。虽然该设计能够实现批量收集，但其在应用时具备以下缺陷：

该设计依赖纺轴对碳纳米管收集，而纺轴的缠绕效率较低，不仅缠绕的数量较少，而且一旦缠满，就得将纺轴卸下以取走缠绕后的碳纳米管，然后重新安装，容易降低生产效率，或者纺轴连同其上缠绕的碳纳米管一同更换，则成本较高。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的收集效率较低的缺陷与问题，提供一种收集效率较高的碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种碳纳米管膜缠绕装置，包括高温反应炉管、输送带与挤压辊，所述输送带的两端分别缠绕在带内前辊、带内后辊的侧围上，带内前辊通过输送带与带内后辊进行传动配合，所述带内前辊与挤压辊之间的相对位置关系是上下正对设置，带内前辊与挤压辊之间夹成有一个与高温反应炉管的出料口正对的挤压空隙。

所述带内前辊与挤压辊之间的相对位置关系为以下任意一种：

带内前辊位于挤压辊的正上方；

带内前辊位于挤压辊的正下方。

所述高温反应炉管是石英管。

所述输送带的构造为以下任意一种：

整块的网格状结构，其上设置有多个网孔；

在基底面上开设有多个贯通孔的结构；

多片传送板依次连接的结构，相邻的传送板之间设置有板板间隙。

所述输送带的制作材料为金属。

所述挤压辊的制作材料为聚四氟乙烯。

所述带内前辊位于挤压辊的正上方时，所述挤压辊包括外辊体及其内部开设的内辊腔，该内辊腔中穿经而过有一根辊内轴，该辊内轴的两端分别从驱动孔中穿过，该驱动孔开设在伸缩轴上近其顶端的部位，伸缩轴的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辊内轴与其外部套设的驱动孔进行转动配合。

所述挤压辊的旁侧设置有辅助辊，该辅助辊通过传送挤压带与挤压辊进行传动配合；所述辅助辊的内部穿经而过有一个辅助转轴，该辅助转轴的两端分别穿经辅助转孔而过，该辅助转孔开设在升降轴上近其顶端的部位，升降轴的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辅助转轴与其外部套设的辅助转孔进行转动配合。

所述传送挤压带的外侧面上设置有多个上凸的半球体，所述半球体的顶部与带内前辊、带内后辊或输送带进行挤压配合。

一种上述碳纳米管膜缠绕装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

高温反应炉管进行气相反应以合成碳纳米管聚集体，该碳纳米管聚集体随气流流出高温反应炉管的出料口，并运动至挤压空隙内，带内前辊、挤压辊的转动方向相反，进入挤压空隙内的碳纳米管聚集体会先粘在输送带上，再被带内前辊、挤压辊进行挤压以变成碳纳米管厚膜，该碳纳米管厚膜会跟随其粘接的输送带一起转动；

此外，每当碳纳米管聚集体或碳纳米管厚膜运动至挤压空隙内时，带内前辊、挤压辊都会对碳纳米管聚集体或碳纳米管厚膜进行一次挤压，从而对碳纳米管聚集体进行持续的挤压和缠绕收集。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法中，包括高温反应炉管、输送带与挤压辊，其中国内，输送带的两端分别缠绕在带内前辊、带内后辊的侧围上，带内前辊通过输送带与带内后辊进行传动配合，带内前辊与挤压辊之间的相对位置关系是上下正对设置，带内前辊与挤压辊之间夹成有一个与高温反应炉管的出料口正对的挤压空隙，应用时，高温反应炉管中生成的碳纳米管聚集体随气流被吹至挤压空隙中，然后粘在输送带上，随输送带一并缠绕收集，同时，每当经过挤压空隙时，都会被挤压依次，其优点包括：首先，输送带的缠绕数量远大于单个的纺轴或滚轮，因而能够提高收集效率；其次，当需要将缠绕好的碳纳米管厚膜取下时，不需要更换零部件，只需要将碳纳米管厚膜从输送带上取下即可，提升效率，避免增加成本；再次，碳纳米管厚膜会受到多次挤压，充分发挥碳纳米管厚膜自身薄的特点，尽量获得较薄的碳纳米管厚膜，最后，每次碳纳米管厚膜被挤压后，都会随输送带运行一段时间之后再被挤压一次，这个过程会对前一次挤压进行整理，避免损害下一次挤压的效果。因此，本发明不仅收集效率较高，而且成本较低，非常适合于连续性生产。

2、本发明一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法中，输送带的制作材料优选为金属，如铁、不锈钢，而挤压辊的制作材料优选为聚四氟乙烯，应用时，输送带容易与碳纳米管聚集体粘接，利于发挥输送带的缠绕收集功能，而挤压辊则不会与碳纳米管聚集体发生粘接，更利于发挥挤压辊的挤压作用，提升收集的质量。因此，本发明不仅缠绕的效率较高，而且产品的质量较好。

3、本发明一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法中，带内前辊位于挤压辊的正上方，或者带内前辊位于挤压辊的正下方都可以，应用时，根据收集效果的需要，可以调整带内后辊相对于带内前辊的高度差，以调整输送带与挤压辊之间的高度差或角度，从而取得更为丰富的可调性，提升收集效果。因此，本发明的可调性较强，收集效果较好。

4、本发明一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法中，当带内前辊位于挤压辊的正上方时，限定挤压辊包括外辊体及其内部开设的内辊腔，该内辊腔中穿经而过有一根辊内轴，该辊内轴的两端分别从驱动孔中穿过，该驱动孔开设在伸缩轴上近其顶端的部位，伸缩轴的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，辊内轴与其外部套设的驱动孔进行转动配合，应用时，假设带内前辊的位置不变，则可以改变挤压辊的高度，以适应不同厚度的碳纳米管聚集体或碳纳米管厚膜，从而取得更好的挤压效果。因此，本发明的可调性较强，挤压效果较好。

5、本发明一种碳纳米管膜缠绕装置及其使用方法中，当在挤压辊的旁侧设置有辅助辊，辅助辊通过传送挤压带与挤压辊进行传动配合，此时，不仅是挤压辊发挥挤压功能，而是挤压辊、辅助辊、传送挤压带一并发挥挤压功能，以取得更好的挤压、收集效果，尤其当辅助辊上配套设置有升降轴时，挤压辊、辅助辊、传送挤压带也具备了改变高度与角度的作用，从而与具备同样功能的“带内前辊、输送带、带内后辊”相协作，共同取得更好的挤压、收集和缠绕效果。因此，本发明不仅可调性较强，而且缠绕、收集的效果较好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明的实施例2的操作实施图。

图4是本发明的实施例3的一种操作实施图。

图5是本发明的实施例3的另一种操作实施图。

图6是本发明中输送带的一种结构示意图。

图7是本发明中输送带的另一种结构示意图。

图8是本发明中挤压辊的结构示意图。

图9是本发明中辅助辊的结构示意图。

图10是本发明中半球体的结构示意图。

图中：高温反应炉管1、出料口11、输送带2、基底面21、贯通孔22、传送板23、板板间隙24、网孔25、带内前辊3、挤压空隙30、带内后辊4、挤压辊5、外辊体51、内辊腔52、辊内轴53、驱动孔54、伸缩轴55、辅助辊6、传送挤压带61、辅助转轴62、辅助转孔63、升降轴64、半球体65、碳纳米管聚集体7。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1—图10，一种碳纳米管膜缠绕装置，包括高温反应炉管1、输送带2与挤压辊5，所述输送带2的两端分别缠绕在带内前辊3、带内后辊4的侧围上，带内前辊3通过输送带2与带内后辊4进行传动配合，所述带内前辊3与挤压辊5之间的相对位置关系是上下正对设置，带内前辊3与挤压辊5之间夹成有一个与高温反应炉管1的出料口11正对的挤压空隙30。

所述带内前辊3与挤压辊5之间的相对位置关系为以下任意一种：

带内前辊3位于挤压辊5的正上方；

带内前辊3位于挤压辊5的正下方。

所述高温反应炉管1是石英管。

所述输送带2的构造为以下任意一种：

整块的网格状结构，其上设置有多个网孔25；

在基底面21上开设有多个贯通孔22的结构；

多片传送板23依次连接的结构，相邻的传送板23之间设置有板板间隙24。

所述输送带2的制作材料为金属。

所述挤压辊5的制作材料为聚四氟乙烯。

所述带内前辊3位于挤压辊5的正上方时，所述挤压辊5包括外辊体51及其内部开设的内辊腔52，该内辊腔52中穿经而过有一根辊内轴53，该辊内轴53的两端分别从驱动孔54中穿过，该驱动孔54开设在伸缩轴55上近其顶端的部位，伸缩轴55的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辊内轴53与其外部套设的驱动孔54进行转动配合。

所述挤压辊5的旁侧设置有辅助辊6，该辅助辊6通过传送挤压带61与挤压辊5进行传动配合；所述辅助辊6的内部穿经而过有一个辅助转轴62，该辅助转轴62的两端分别穿经辅助转孔63而过，该辅助转孔63开设在升降轴64上近其顶端的部位，升降轴64的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辅助转轴62与其外部套设的辅助转孔63进行转动配合。

所述传送挤压带61的外侧面上设置有多个上凸的半球体65，所述半球体65的顶部与带内前辊3、带内后辊4或输送带2进行挤压配合。

一种上述碳纳米管膜缠绕装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

高温反应炉管1进行气相反应以合成碳纳米管聚集体7，该碳纳米管聚集体7随气流流出高温反应炉管1的出料口11，并运动至挤压空隙30内，带内前辊3、挤压辊5的转动方向相反，进入挤压空隙30内的碳纳米管聚集体7会先粘在输送带2上，再被带内前辊3、挤压辊5进行挤压以变成碳纳米管厚膜，该碳纳米管厚膜会跟随其粘接的输送带2一起转动；

此外，每当碳纳米管聚集体7或碳纳米管厚膜运动至挤压空隙30内时，带内前辊3、挤压辊5都会对碳纳米管聚集体7或碳纳米管厚膜进行一次挤压，从而对碳纳米管聚集体7进行持续的挤压和缠绕收集。

本发明的原理说明如下：

本发明中挤压辊5的制作材料优选为聚四氟乙烯，在此基础之上，辅助辊6、传送挤压带61的制作材料也优选为聚四氟乙烯。

实施例1：

参见图1—图10，一种碳纳米管膜缠绕装置，包括高温反应炉管1、输送带2与挤压辊5，所述输送带2的两端分别缠绕在带内前辊3、带内后辊4的侧围上，带内前辊3通过输送带2与带内后辊4进行传动配合，所述带内前辊3与挤压辊5之间的相对位置关系是上下正对设置，带内前辊3与挤压辊5之间夹成有一个与高温反应炉管1的出料口11正对的挤压空隙30。所述带内前辊3与挤压辊5之间的相对位置关系为以下任意一种：带内前辊3位于挤压辊5的正上方；带内前辊3位于挤压辊5的正下方。优选高温反应炉管1是石英管。

一种上述碳纳米管膜缠绕装置的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

高温反应炉管1进行气相反应以合成碳纳米管聚集体7，该碳纳米管聚集体7随气流流出高温反应炉管1的出料口11，并运动至挤压空隙30内，带内前辊3、挤压辊5的转动方向相反，进入挤压空隙30内的碳纳米管聚集体7会先粘在输送带2上，再被带内前辊3、挤压辊5进行挤压以变成碳纳米管厚膜，该碳纳米管厚膜会跟随其粘接的输送带2一起转动；此外，每当碳纳米管聚集体7或碳纳米管厚膜运动至挤压空隙30内时，带内前辊3、挤压辊5都会对碳纳米管聚集体7或碳纳米管厚膜进行一次挤压，从而对碳纳米管聚集体7进行持续的挤压和缠绕收集。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图3，在该种情况下，为了改变挤压与缠绕效果，对带内后辊4的高度进行调整，从而改变输送带2与挤压辊5之间的高度，以及配合的角度。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图4与图5，在该种情况下，带内前辊3低于挤压辊5设置，同理，也可以对带内后辊4的高度进行调整，从而改变输送带2与挤压辊5之间的高度，以及配合的角度，尤其是将带内后辊4向高于带内前辊3的方向移动。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图8，所述带内前辊3位于挤压辊5的正上方时，所述挤压辊5包括外辊体51及其内部开设的内辊腔52，该内辊腔52中穿经而过有一根辊内轴53，该辊内轴53的两端分别从驱动孔54中穿过，该驱动孔54开设在伸缩轴55上近其顶端的部位，伸缩轴55的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辊内轴53与其外部套设的驱动孔54进行转动配合。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图9，所述挤压辊5的旁侧设置有辅助辊6，该辅助辊6通过传送挤压带61与挤压辊5进行传动配合；所述辅助辊6的内部穿经而过有一个辅助转轴62，该辅助转轴62的两端分别穿经辅助转孔63而过，该辅助转孔63开设在升降轴64上近其顶端的部位，升降轴64的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辅助转轴62与其外部套设的辅助转孔63进行转动配合。

实施例6：

基本内容同实施例5，不同之处在于：

参见图10，所述传送挤压带61的外侧面上设置有多个上凸的半球体65，所述半球体65的顶部与带内前辊3、带内后辊4或输送带2进行挤压配合。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述缠绕装置包括高温反应炉管（1）、输送带（2）与挤压辊（5），所述输送带（2）的两端分别缠绕在带内前辊（3）、带内后辊（4）的侧围上，带内前辊（3）通过输送带（2）与带内后辊（4）进行传动配合，所述带内前辊（3）与挤压辊（5）之间的相对位置关系是上下正对设置，带内前辊（3）与挤压辊（5）之间夹成有一个与高温反应炉管（1）的出料口（11）正对的挤压空隙（30）。

2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述带内前辊（3）与挤压辊（5）之间的相对位置关系为以下任意一种：

带内前辊（3）位于挤压辊（5）的正上方；

带内前辊（3）位于挤压辊（5）的正下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述高温反应炉管（1）是石英管。

4.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述输送带（2）的构造为以下任意一种：

整块的网格状结构，其上设置有多个网孔（25）；

在基底面21（）上开设有多个贯通孔（22）的结构；

多片传送板（23）依次连接的结构，相邻的传送板（23）之间设置有板板间隙（24）。

5.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述输送带（2）的制作材料为金属。

6.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述挤压辊（5）的制作材料为聚四氟乙烯。

7.根据权利要求1或2所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述带内前辊（3）位于挤压辊（5）的正上方时，所述挤压辊（5）包括外辊体（51）及其内部开设的内辊腔（52），该内辊腔（52）中穿经而过有一根辊内轴（53），该辊内轴（53）的两端分别从驱动孔（54）中穿过，该驱动孔（54）开设在伸缩轴（55）上近其顶端的部位，伸缩轴（55）的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辊内轴（53）与其外部套设的驱动孔（54）进行转动配合。

8.根据权利要求7所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述挤压辊（5）的旁侧设置有辅助辊（6），该辅助辊（6）通过传送挤压带（61）与挤压辊（5）进行传动配合；所述辅助辊（6）的内部穿经而过有一个辅助转轴（62），该辅助转轴（62）的两端分别穿经辅助转孔（63）而过，该辅助转孔（63）开设在升降轴（64）上近其顶端的部位，升降轴（64）的底端与升降气缸或电缸的输出端相连接，且辅助转轴（62）与其外部套设的辅助转孔（63）进行转动配合。

9.根据权利要求8所述的一种碳纳米管膜缠绕装置，其特征在于：所述传送挤压带（61）的外侧面上设置有多个上凸的半球体（65），所述半球体（65）的顶部与带内前辊（3）、带内后辊（4）或输送带（2）进行挤压配合。

10.一种权利要求1或2所述的碳纳米管膜缠绕装置的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括以下步骤：

高温反应炉管（1）进行气相反应以合成碳纳米管聚集体（7），该碳纳米管聚集体（7）随气流流出高温反应炉管（1）的出料口（11），并运动至挤压空隙（30）内，带内前辊（3）、挤压辊（5）的转动方向相反，进入挤压空隙（30）内的碳纳米管聚集体（7）会先粘在输送带（2）上，再被带内前辊（3）、挤压辊（5）进行挤压以变成碳纳米管厚膜，该碳纳米管厚膜会跟随其粘接的输送带（2）一起转动；

此外，每当碳纳米管聚集体（7）或碳纳米管厚膜运动至挤压空隙（30）内时，带内前辊（3）、挤压辊（5）都会对碳纳米管聚集体（7）或碳纳米管厚膜进行一次挤压，从而对碳纳米管聚集体（7）进行持续的挤压和缠绕收集。

Images