立式连续碳纳米管纤维的制备装置以及制备方法.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CN105439119A(43)申请公布日2016.03.30(21)申请号201510874269.7(22)申请日2015.12.02(71)申请人苏州捷迪纳米科技有限公司地址215123江苏省苏州市工业园区独墅湖高教区若水路398号(72)发明人勇振中李志许超李清文(74)专利代理机构苏州威世朋知识产权代理事务所(普通合伙)32235代理人杨林洁(51)Int.Cl.C01B31/02(2006.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称立式连续碳纳米管纤维的制备装置以及制备方法(57)摘要本发明提供立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其包括碳源注入器，管式炉以及与所述管式炉相连通的收集箱，其中，所述碳源注入器包括：碳源注射泵；碳源注入管，其一端位于所述管式炉中；碳源输运管，连通碳源注射泵和所述碳源注入管；限流部，设置在所述碳源输运管和碳源注入管之间；所述碳源注射泵通过所述碳源输运管和所述碳源注入管向所述管式炉中注入液相碳源，在所述碳源注入管中还设有碳源注入管芯，所述碳源注入管芯的一端设置于所述限流部中，所述碳源注入管芯的另一端凸伸出所述碳源注入管。与现有技术相比，本发明采用结构简单、低成本的碳源注入器可以实现碳液相碳源的均匀注入和气化，最终达到碳纳米管纤维稳定、连续制备的目的。CN105439119ACN105439119A权利要求书1/1页1.一种立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其特征在于，包括碳源注入器，管式炉以及与所述管式炉相连通的收集箱，其中，所述碳源注入器包括：碳源注射泵；碳源注入管，其一端位于所述管式炉中；碳源输运管，连通所述碳源注射泵和所述碳源注入管；限流部，设置在所述碳源输运管和碳源注入管之间；所述碳源注射泵通过所述碳源输运管和所述碳源注入管向所述管式炉中注入液相碳源，在所述碳源注入管中还设有碳源注入管芯，所述碳源注入管芯的一端设置于所述限流部中，所述碳源注入管芯的另一端凸伸出所述碳源注入管。2.根据权利要求1所述的立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其特征在于，所述立式连续碳纳米管纤维的制备装置还包括载气进气管，所述载气进气管设置于所述管式炉上，所述碳源注入管通过所述载气进气管与所述管式炉连通。3.根据权利要求1所述的立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其特征在于，所述限流部采用多孔结构材料。4.根据权利要求1所述的立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其特征在于，所述管式炉包括炉管，所述炉管为石英管或石墨管或刚玉管或莫来石管。5.根据权利要求4所述的立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其特征在于，在所述炉管的至少部分外周上还设有加热装置。6.根据权利要求1所述的立式连续碳纳米管纤维的制备装置，其特征在于，所述碳源注入管芯采用纤维材料。7.一种利用权利要求1所述的立式连续碳纳米管纤维的制备装置制备碳纳米管纤维的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、将反应炉温度升至1100℃~1600℃，保持温度稳定，向所述反应炉中注入载气；S2、将液相碳源通过碳源注射泵注射，液相碳源依次通过碳源输运管、限流部后均匀进入碳源注入管的碳源注入管芯；S3、液相碳源气化；S4、载气携带气化后的碳源到达所述反应炉的高温区中，生成碳纳米管聚集体；S5、所述碳纳米管聚集体在载气的作用下进入收集箱，在所述收集箱中纤维化，收集得到碳纳米管纤维。8.根据权利要求7所述的制备碳纳米管纤维的方法，其特征在于，所述液相碳源为乙醇、二茂铁、噻吩的混合溶液，其中，乙醇的质量百分比为96~99%，二茂铁的质量百分比为0.5~2%、噻吩的质量百分比为0.5~2%。9.根据权利要求7所述的制备碳纳米管纤维的方法，其特征在于，所述载气为氢气和氮气或者氢气和惰性气体的混合气体，氢气的体积百分比为10~100%，惰性气体为氩气或氦气，载气气体流量为2~10L/min。10.根据权利要求7所述的制备碳纳米管纤维的方法，其特征在于，所述S3步骤“液相碳源气化”具体为：液相碳源沿所述碳源注入管芯均匀下降至所述碳源注入管芯凸伸出所述碳源注入管的一端，被所述反应炉中的高温气化。2CN105439119A说明书1/4页立式连续碳纳米管纤维的制备装置以及制备方法技术领域[0001]本发明涉及纳米材料制造领域，尤其涉及一种立式连续碳纳米管纤维的制备装置以及制备方法。背景技术[0002]碳纳米管纤维材料具有优异的力学、热学和电学性能，在轻质、高强、高导电多功能纤维材料制备方面具有广泛的应用前景。碳纳米管纤维可以通过浮动催化的方法，以乙醇等液相碳源，加入二茂铁等催化剂，在氢气和氮气或者氢气和惰性气体载气环境下通入高温管式炉，合成碳纳米管纤维（Lietal.Science20