CN206052450U - 用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，属于表面处理装置领域。所述用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置包括连续传送系统，连续传送系统包括通过导向辊依次连接的丝辊、电解槽、水洗槽、干燥箱和浸渍槽，连续传送系统由电机带动，浸渍槽后连接有收丝机。本实用新型能够对碳纤维表面进行连续化处理，达到大规模生产的工业化目的。

Description

用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置

技术领域

本实用新型涉及表面处理装置领域，特别是指一种用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置。

背景技术

碳纤维表面原位生长碳纳米管(以下简称CNTs)是一种新型的技术，CNTs的引入增加了树脂与纤维的接触面积，提高了纤维与树脂的浸润性，并提供了一定量的机械啮合中心，对提高复合材料界面强度有重要的作用。

E.T.ThStenson等人(Carbon nanotube/carbon fiber hybrid multiscalecomposites[J].Journal of Applied physics,2002,91(9):6034-6037)通过在碳纤维表面预沉积金属催化剂，之后利用化学气相沉积的方法，在碳纤维表面原位生长了均匀的碳纳米管，使得复合材料中的碳纤维和基体树脂之间可以实现机械互锁，受外力时可以起到分散载荷的作用，其实验表明其单丝复合材料的层间剪切强度显著提高。成品的碳纤维，绝大多数的杂质原子被去除，碳纤维表面碳结构稳定，呈化学惰性，表面能低，催化剂前驱体溶液为极性溶液，很难均匀的铺展在碳纤维的表面，导致还原后催化剂颗粒的不均匀分布，进而影响CNTs在碳纤维表面分布。当复合材料受力时，没有生长CNTs处的界面强度较弱，首先发生界面脱粘，失去了传递载荷的作用，成为复合材料的缺陷，并随着载荷的增加而逐渐扩大，最终导致复合材料的失效。所以预先要对碳纤维表面进行改性处理，有效的表面改性能大大增加碳纤维的表面粗糙度，增加表面极性官能团的含量，提高纤维的表面极性。

目前对碳纤维表面处理的设备中，先做完碳纤维脱浆，再取一段电解，然后上催化剂，每次只能进行少量实验，效率较低，无法实现大规模的工业化生产。

实用新型内容

本实用新型提供一种用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，能够对碳纤维表面进行连续化处理，达到大规模生产的工业化目的。

为解决上述技术问题，本实用新型提供技术方案如下：

一种用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，包括连续传送系统，所述连续传送系统包括通过导向辊依次连接的丝辊、电解槽、水洗槽、干燥箱和浸渍槽，其中：

所述连续传送系统由电机带动；

所述电解槽的外侧一端设置有与阳极相连的第一导向辊，外侧另一端设置第二导向辊，所述电解槽内部设置有与阴极相连的阴极石墨板，所述电解槽内部在所述阴极石墨板两侧分别设置有第三导向辊和第四导向辊；

所述水洗槽的外侧两端分别设置第五导向辊和第六导向辊，内侧两端分别设置第七导向辊和第八导向辊；

所述浸渍槽的外侧两端分别设置第九导向辊和第十导向辊，内侧两端分别设置第十一导向辊和第十二导向辊；

所述干燥箱位于所述第六导向辊和第九导向辊之间。

进一步的，所述第一导向辊、第二导向辊、第五导向辊、第六导向辊、第九导向辊和第十导向辊为不锈钢材质，所述第三导向辊、第四导向辊、第七导向辊、第八导向辊、第十一导向辊和第十二导向辊为聚四氟乙烯材质。

进一步的，所述水洗槽设置有进水口和出水口。

进一步的，所述进水口设置在所述水洗槽的外侧顶端，所述出水口设置在所述水洗槽的外侧底端。

进一步的，所述干燥箱为隧道烘箱。

进一步的，所述浸渍槽后连接有收丝机。

进一步的，所述浸渍槽和收丝机之间设置有水洗装置。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，能够对碳纤维表面进行连续化处理，达到大规模生产的工业化目的。对于碳纤维的处理，通常是先做完碳纤维脱浆，再取一段电解，然后上催化剂，每次只能进行少量实验，效率较低，无法实现大规模的工业化生产。本实用新型通过连续传送系统，将各步骤的处理装置进行连接，达到工艺连续，节省人力物力时间的效果。

附图说明

图1为本实用新型的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，包括连续传送系统，如图1所示，连续传送系统包括通过导向辊依次连接的丝辊1、电解槽5、水洗槽11、干燥箱14和浸渍槽17，其中：

连续传送系统由电机带动；

电解槽5的外侧一端设置有与阳极相连的第一导向辊3，外侧另一端设置第二导向辊8，电解槽5内部设置有与阴极相连的阴极石墨板21，阴极石墨板21两侧分别设置有第三导向辊4和第四导向辊6；

水洗槽11的外侧两端分别设置第五导向辊9和第六导向辊13，内侧两端分别设置第七导向辊10和第八导向辊12；

浸渍槽17的外侧两端分别设置第九导向辊15和第十导向辊19，内侧两端分别设置第十一导向辊16和第十二导向辊18。

干燥箱14位于第六导向辊13和第九导向辊5之间。

为了增强结构性能和提高设备耐用性能，第一导向辊3、第二导向辊8、第五导向辊9、第六导向辊13、第九导向辊15和第十导向辊19为不锈钢材质，为了防止腐蚀，第三导向辊4、第四导向辊6、第七导向辊10、第八导向辊12、第十一导向辊16和第十二导向辊18为聚四氟乙烯材质。

进一步优化结构，水洗槽11设置有进水口和出水口，可以随时更换槽中的水，保证水洗的质量。

在位置设置上采用进水口设置在所述水洗槽11的外侧顶端，出水口设置在所述水洗槽11的外侧底端的结构，方便进水和出水，同时有利于碳纤维2全部都能进行水洗。

要达到更好的干燥效果和连续性能，干燥箱14采用隧道烘箱。

在保证碳纤维2在浸渍槽17充分浸渍之后，由收丝机20对处理好的碳纤维进行收集。

本实用新型中，如果要去除碳纤维2上残余的催化剂溶液，可以在浸渍槽17和收丝机20之间设置水洗装置进行进一步清洁。

本实用新型提供的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，能够对碳纤维表面进行连续化处理，达到大规模生产的工业化目的。对于碳纤维的处理，通常是先做完碳纤维脱浆，再取一段电解，然后上催化剂，每次只能进行少量实验，效率较低，无法实现大规模的工业化生产。本实用新型通过连续传送系统，将各步骤的处理装置进行连接，达到工艺连续，节省人力物力时间的效果。

工作时，首先用一些废丝穿过整个装置，作为引丝。然后将脱浆的碳纤维2卷绕在丝辊1上，随后经第一导向辊3进入盛有电解液的电解槽5中，电解完毕的碳纤维2再经第三导向辊4、第四导向辊6和第二导向辊8导出，随后通过第五导向辊9进入水洗槽7中，碳纤维2经过水洗后通过第七导向辊10、第八导向辊12和第六导向辊13导出并进入干燥箱14中进行烘干处理，接着由第九导向辊15导入装有催化剂溶液的浸渍槽17中进行浸渍处理，待碳纤维2表面负载上催化剂前驱体溶液后，由第十一导向辊16、第十二导向辊18和第十导向辊19导出并用收丝机20进行碳纤维收丝。

其中，当浸渍槽17和收丝机20之间设置水洗装置时，浸渍槽17中负载有催化剂前驱体溶液的碳纤维2还可以通过水洗装置进行残余溶液清洗再进入收丝机20。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，包括连续传送系统，所述连续传送系统包括通过导向辊依次连接的丝辊、电解槽、水洗槽、干燥箱和浸渍槽，其中：

所述连续传送系统由电机带动；

所述电解槽的外侧一端设置有与阳极相连的第一导向辊，外侧另一端设置第二导向辊，所述电解槽内部设置有与阴极相连的阴极石墨板，所述电解槽内部在所述阴极石墨板两侧分别设置有第三导向辊和第四导向辊；

所述水洗槽的外侧两端分别设置第五导向辊和第六导向辊，内侧两端分别设置第七导向辊和第八导向辊；

所述浸渍槽的外侧两端分别设置第九导向辊和第十导向辊，内侧两端分别设置第十一导向辊和第十二导向辊；

所述干燥箱位于所述第六导向辊和第九导向辊之间。

2.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，所述第一导向辊、第二导向辊、第五导向辊、第六导向辊、第九导向辊和第十导向辊为不锈钢材质，所述第三导向辊、第四导向辊、第七导向辊、第八导向辊、第十一导向辊和第十二导向辊为聚四氟乙烯材质。

3.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，所述水洗槽设置有进水口和出水口。

4.根据权利要求3所述的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，所述进水口设置在所述水洗槽的外侧顶端，所述出水口设置在所述水洗槽的外侧底端。

5.根据权利要求1所述的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，所述干燥箱为隧道烘箱。

6.根据权利要求1-5中任一所述的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，所述浸渍槽后连接有收丝机。

7.根据权利要求6所述的用于碳纤维表面生长碳纳米管的表面连续处理装置，其特征在于，所述浸渍槽和收丝机之间设置有水洗装置。