多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置和制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107815755A(43)申请公布日2018.03.20(21)申请号201710787208.6(22)申请日2017.09.04(71)申请人东莞市明骏智能科技有限公司地址523602广东省东莞市谢岗镇华泰科技园E区F栋(72)发明人童潇葛爱雄廖太明(74)专利代理机构东莞市华南专利商标事务所有限公司44215代理人刘克宽(51)Int.Cl.D01F9/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置和制备方法(57)摘要本发明涉及碳纳米管复合材料技术领域，具体涉及多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置和制备方法。其中，制备装置包括多个反应管、装有石墨烯分散液的容置槽、导向轮组件、带有通孔的组件以及加捻卷绕装置。与现有技术相比，本发明将反应管制备的碳纳米管聚集体在成型为纤维之前进入石墨烯分散液中进行充分浸润互相结合，同时收缩成型为单根碳纳米管复合纤维，这种经原位复合使碳纳米管与石墨烯的结合力更强，从而能够发挥碳纳米管和石墨烯二者的协同作用，最终得到的复合纤维整体的力学、电学等综合性能得到协同增强。CN107815755ACN107815755A权利要求书1/2页1.多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：包括：多个用于合成碳纳米管聚集体的反应管；装有石墨烯分散液的容置槽，所述容置槽靠近所述反应管的出口端；导向轮组件，每个反应管合成的碳纳米管聚集体通过所述导向轮组件进入容置槽内浸润一定时间，使碳纳米管聚集体与石墨烯分散液复合并成型为单根碳纳米管石墨烯复合纤维，然后所述单根碳纳米管石墨烯复合纤维再通过所述导向轮组件离开所述容置槽；带有通孔的组件，用于多个所述单根碳纳米管石墨烯复合纤维穿过所述通孔后汇聚成一股碳纳米管石墨烯复合纤维；加捻卷绕装置，用于使所述一股碳纳米管石墨烯复合纤维经过加捻卷绕后结合成一根具有一定直径大小的碳纳米管石墨烯复合纤维。2.根据权利要求1所述的多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：所述反应管设置为2～4个。3.根据权利要求1所述的多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：所述容置槽设置于所述反应管的出口端的下方，所述反应管的出口端垂直于石墨烯分散液的液面。4.根据权利要求1至3任意一项所述的多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：还包括套筒，所述反应管并排设置于所述套筒内或者所述反应管绕所述套筒圆周分布设置。5.根据权利要求1所述的多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：所述导向轮组件固定于所述容置槽，所述导向轮组件包括上导向轮和下导向轮，上导向轮位于石墨烯分散液的液面以下，下导向轮位于石墨烯分散液的液面以上。6.根据权利要求1所述的多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：所述通孔的孔径小于1毫米。7.根据权利要求1所述的多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备装置，其特征在于：所述加捻卷绕装置包括用于使所述碳纳米管石墨烯复合纤维被卷绕收集的卷绕轴、用于驱动所述卷绕轴转动的卷绕驱动机构、用于使所述碳纳米管石墨烯复合纤维被加捻的加捻驱动机构。8.多管制备碳纳米管石墨烯复合纤维的制备方法，其特征在于：所述制备方法是采用权利要求1至7任意一项所述的制备装置进行的，其包括以下步骤：a)多个反应管同时制备碳纳米管聚集体：向每个反应管内分别通入反应物和载气，反应物在1100-1600℃的恒温下反应生成碳纳米管聚集体；所述反应物包括碳源、催化剂和促进剂；b)将碳纳米管聚集体浸润至石墨烯分散液进行复合并成型为复合纤维：步骤a中每个反应管制备的碳纳米管聚集体进入装有石墨烯分散液的容置槽，使碳纳米管聚集体与石墨烯分散液充分浸润互相结合，同时收缩成型为单根碳纳米管石墨烯复合纤维；c)将多个单根碳纳米管石墨烯复合纤维汇聚成一股碳纳米管石墨烯复合纤维：根据最终所需制备的碳纳米管石墨烯复合纤维的直径大小的要求，选择一定数量的步骤b制备的单根碳纳米管石墨烯复合纤维共同穿过所述带有通孔的组件，然后汇聚成一股2CN107815755A权利要求书2/2页碳纳米管石墨烯复合纤维；d)将一股碳纳米管石墨烯复合纤维通过加捻卷绕合成一根碳纳米管石墨烯复合纤维：将步骤c制备的一股碳纳米管石墨烯复合纤维经加捻卷绕装置不断地加捻和卷绕后合成一根直径大小可调的碳纳米管石墨烯复合纤维。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤a中，所述碳源为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种；所述催化剂为二茂铁和二茂镍中的至少一种，其占反应物总质量的0.1-3％；所述促进剂为噻吩和硫单质中的至少一种，其占反应物总质量的0.1-3％；所述载气为氢气