一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备制造技术

技术编号:18755464 阅读:28 留言:0更新日期:2018-08-25 05:23
本发明专利技术提供了一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备,主要由包括料仓支架、阳极绝缘支架、夹板料仓、阳极放电丝、推料舌、电动推杆、烘箱在内的机械部分和包括脉冲高压发生器、电源、电流监测器在内的电子部分组成;本发明专利技术对碳纤维的改性效果良好,层间剪切强度提升15%,且工艺成本十分低廉,非常适合规模化生产,放大后可直接与碳纤维生产线相配套使用。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备
本专利技术涉及一种对碳纤维进行表面改性的装置,特别是一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备,属于微纳米材料领域。
技术介绍
碳纤维的界面性能是决定碳纤维复合材料整体力学性能的关键,为提高碳纤维界面性能,对其表面实施纳米改性为一种行之有效的方式。其中,尤其是通过碳纳米管对碳纤维表面进行贴附,可显著提高碳纤维复合材料的层间剪切强度。这一工艺环节最佳的操作阶段是在碳纤维生产过程中进行实施,但目前尚无集碳纳米管加料、输料、分散、附和、定性于一体的生产设备。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提供了一种可配套于碳纤维生产线,结构简单、改性效果好的碳纤维表面改性设备。为了实现上述目的,本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备,主要由包括料仓支架、阳极绝缘支架、夹板料仓、阳极放电丝、推料舌、电动推杆、烘箱在内的机械部分和包括脉冲高压发生器、电源、电流监测器在内的电子部分组成;料仓支架的上、下分别安装有阳极绝缘支架,阳极绝缘支架安装有多个阳极放电丝,阳极放电丝的一端通过阳极绝缘支架分别连有高压输电线;料仓支架内部有贯通腔,夹板料仓通过该贯通腔插入到料仓支架内部,夹板料仓接近阳极放电丝的一端超出料仓支架;夹板料仓内有多条矩形贯穿槽,其横截面以3mm*3mm为宜,贯穿槽内含有压实的碳纳米管,贯穿槽内还含有推料舌的推料端,推料舌依靠夹板料仓内的贯穿槽进行限位,使其自身只进行顺贯穿槽方向的前后运动;推料舌末端与电动推杆连接;烘箱设置在碳纤维运动的前方并对碳纤维包裹,温度保持在80-200摄氏度;脉冲高压发生器产生脉冲式高压直流电,其高压源相互独立,高压源数量与阳极放电丝的数量一致,每一个高压源分别通过高压输电线与一个阳极放电丝相连;电流监测器检测脉冲高压发生器的输入电流,当电流超过所设定阈值后将接通电源与电动推杆输电线,使电动推杆向靠近碳纤维的方向运动;设备除烘箱以外,分为两部分,与碳纤维复丝所成平面镜像对称。本专利技术的有益效果是,提供了一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备。本专利技术对碳纤维的改性效果良好,层间剪切强度提升15%,且工艺成本十分低廉,非常适合规模化生产。附图说明附图1是本专利技术的主视图。附图2是本专利技术的俯视图。图中:1.碳纤维复丝,2.碳纳米管,3.料仓支架,4.阳极绝缘支架,5.夹板料仓,6.阳极放电丝,7.推料舌,8.电动推杆,9.烘箱,10.脉冲高压发生器,11.电源,12.电流监测器,13.高压输电线,14.电动推杆输电线;附图1中的箭头意为碳纤维运行方向。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明具体的实施方法:如图所示,一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备,主要由包括料仓支架(3)、阳极绝缘支架(4)、夹板料仓(5)、阳极放电丝(6)、推料舌(7)、电动推杆(8)、烘箱(9)在内的机械部分和包括脉冲高压发生器(10)、电源(11)、电流监测器(12)在内的电子部分组成;料仓支架(3)的上、下分别安装有阳极绝缘支架(4),阳极绝缘支架(4)安装有多个阳极放电丝(6),阳极放电丝(6)的一端通过阳极绝缘支架(4)分别连有高压输电线(13);料仓支架(3)内部有贯通腔,夹板料仓(5)通过该贯通腔插入到料仓支架(3)内部,夹板料仓(5)接近阳极放电丝(6)的一端超出料仓支架(3);夹板料仓(5)内有多条矩形贯穿槽,其横截面以3mm*3mm为宜,贯穿槽内含有压实的碳纳米管(2),贯穿槽内还含有推料舌(7)的推料端,推料舌(7)依靠夹板料仓(5)内的贯穿槽进行限位,使其自身只进行顺贯穿槽方向的前后运动;推料舌(7)末端与电动推杆(8)连接;烘箱(9)设置在碳纤维运动的前方并对碳纤维包裹,温度保持在80-200摄氏度;脉冲高压发生器(10)产生脉冲式高压直流电,其高压源相互独立,高压源数量与阳极放电丝(6)的数量一致,每一个高压源分别通过高压输电线(13)与一个阳极放电丝(6)相连;电流监测器(12)检测脉冲高压发生器(10)的输入电流,当电流超过所设定阈值后将接通电源(11)与电动推杆输电线(14),使电动推杆(8)向靠近碳纤维的方向运动;设备除烘箱(9)以外,分为两部分,与碳纤维(1)复丝所成平面镜像对称。本专利技术的工作原理和工作过程:首先将碳纳米管混入少量粘合剂并放入夹板料仓(5)内,再用推料舌(7)将碳纳米管(2)压实,将夹板料仓(5)和夹板料仓(5)所携带的推料舌(7)插入料仓支架(3)内,调节电动推杆(8),使推料舌(7)将夹板料仓(5)内的碳纳米管(2)挤出,当所挤出的碳纳米管(2)条与阳极放电丝(6)有1mm左右间隙时,停止电动推杆(8)的动作,打开脉冲高压发生器(10),所挤出的碳纳米管(2)条的表面产生分散,分散的碳纳米管越过阳极放电丝(6)并受其电场影响加速撞入碳纤维(1)表面并与之附和,后碳纤维运行至烘箱(9)中,在高温作用下软化碳纤维表面的上浆剂对碳纳米管进行进一步包埋,最终使碳纳米管(2)定型在碳纤维(1)表面。此外,碳纤维(1)的运行速度一般为碳纤维生产现的实际速度,脉冲高压发生器(10)产生脉冲高压直流,电压一般为1000至30000伏特,脉冲频率为0-30k赫兹,通过不同占空比产生不同的实际工作时间,进而对碳纳米管(2)附和层的厚度进行调节。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备,主要由包括料仓支架、阳极绝缘支架、夹板料仓、阳极放电丝、推料舌、电动推杆、烘箱在内的机械部分和包括脉冲高压发生器、电源、电流监测器在内的电子部分组成;料仓支架的上、下分别安装有阳极绝缘支架,阳极绝缘支架安装有多个阳极放电丝,阳极放电丝的一端通过阳极绝缘支架分别连有高压输电线;料仓支架内部有贯通腔,夹板料仓通过该贯通腔插入到料仓支架内部,夹板料仓接近阳极放电丝的一端超出料仓支架;夹板料仓内有多条矩形贯穿槽,贯穿槽内含有压实的碳纳米管,贯穿槽内还含有推料舌的推料端,推料舌依靠夹板料仓内的贯穿槽进行限位,使其自身只进行顺贯穿槽方向的前后运动;推料舌末端与电动推杆连接;烘箱设置在碳纤维运动的前方并对碳纤维包裹;脉冲高压发生器产生脉冲式高压直流电,其高压源相互独立,高压源数量与阳极放电丝的数量一致,每一个高压源分别通过高压输电线与一个阳极放电丝相连;电流监测器检测脉冲高压发生器的输入电流,当电流超过所设定阈值后将接通电源与电动推杆输电线,使电动推杆向靠近碳纤维的方向运动;设备除烘箱以外,分为两部分,与碳纤维复丝所成平面镜像对称。

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管改性碳纤维表面的规模化生产设备,主要由包括料仓支架、阳极绝缘支架、夹板料仓、阳极放电丝、推料舌、电动推杆、烘箱在内的机械部分和包括脉冲高压发生器、电源、电流监测器在内的电子部分组成;料仓支架的上、下分别安装有阳极绝缘支架,阳极绝缘支架安装有多个阳极放电丝,阳极放电丝的一端通过阳极绝缘支架分别连有高压输电线;料仓支架内部有贯通腔,夹板料仓通过该贯通腔插入到料仓支架内部,夹板料仓接近阳极放电丝的一端超出料仓支架;夹板料仓内有多条矩形贯穿槽,贯穿槽内含有压实的碳纳米管,贯穿槽...

【专利技术属性】
技术研发人员:何燕李少龙张传琪薛立仲苗顺王晨晨
申请(专利权)人:青岛科技大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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