【技术实现步骤摘要】
本技术涉及石墨烯复合纤维制备，具体涉及一种石墨烯复合纤维纺丝装置。
技术介绍
1、目前，石墨烯复合纤维的制备方法主要是以氧化石墨烯为原料，然后通过湿法纺丝或者干法纺丝等工艺制备而得到，其中湿法纺丝工艺步骤主要包括制备氧化石墨烯溶液、凝固浴固化成型为初生氧化石墨烯纤维、洗涤及烘干后最终得到成品石墨烯复合纤维，由于湿法纺丝的凝固浴中会使用乙醇、dmf、氢氧化钾以及氯化钾等有机溶剂和无机盐溶液，在得到初生纤维后需还原，导致制备成型的速度较低。干法纺丝技术是一种以高浓度氧化石墨烯溶液为原料，使原料流经具有高温结构的纺丝甬道，高浓度的氧化石墨烯原料中的溶剂快速挥发、干燥而成型。相比湿法纺丝工艺，干法纺丝未使用有机溶剂，无需进行凝固浴操作，使得成型的效率更高且能避免引入有机溶剂所带来的负面影响。
2、为了进一步优化石墨烯复合纤维干法纺丝工艺，提升石墨烯复合纤维的性能，公开号为cn108048956a的专利技术专利公开了一种自捻石墨烯纤维及其制备方法，利用一定流速的空气对纺丝孔中的氧化石墨烯溶液进行干燥的同时进行加捻，使得氧化石墨烯溶液在受热而由溶液状态转变为固态时形成自捻，从而提升石墨烯纤维的成纤性能以及力学性能等。又如公开号为cn213652759u的技术专利公开了一种石墨烯纤维的制备装置，通过在纺丝甬道的一侧设置热空气输送装置，热空气输送装置由倾斜地将热空气吹入到纺丝甬道内，从而利用倾斜的热风使氧化石墨烯溶液由纺丝管被挤出时能够快速挥发固化，成型出力学性能良好的石墨烯复合纤维。虽然现有技术中在利用干法纺丝制备石墨烯复合纤维过
技术实现思路
1、本技术意在提供一种石墨烯复合纤维纺丝装置，以解决现有技术中在利用干法纺丝制备石墨烯复合纤维时干燥以及加捻效果受限的问题。
2、为解决上述问题，本技术采用如下技术方案：一种石墨烯复合纤维纺丝装置，包括纺丝管和设置纺丝管上的纺丝孔，纺丝管上连接有容纳部，容纳部内设有与纺丝管同轴设置且与纺丝孔连通的螺旋通道，螺旋通道的内径大于纺丝管上纺丝孔的直径，容纳部上连接有与螺旋通道连通的热风机构。
3、本方案的原理是：本申请中，当现有技术中的氧化石墨烯溶液经纺丝管上的纺丝孔被挤出后，经过高温干燥固化即可形成石墨烯复合纤维，容纳部是连接于纺丝管上的，且容纳部上还连接有与螺旋通道连通的热风机构，热风机构用于向螺旋通道内输送热风，热风的热量经过容纳部以及螺旋通道传递至纺丝管以及氧化石墨烯溶液，使得氧化石墨烯溶液快速干燥固化；另外，由于螺旋通道与纺丝管同轴设置，氧化石墨烯溶液由纺丝孔被挤出后会穿过螺旋通道，热风机构将热风输送至螺旋通道后，热风沿着螺旋通道流动而对螺旋通道内侧的穿过的氧化石墨烯溶液接触；且螺旋通道的内径大于等于纺丝孔的直径，使得螺旋通道的内径大于石墨烯复合纤维的直径，因此螺旋通道内的热风在对氧化石墨烯溶液进行干燥时，还会对氧化石墨烯溶液产生螺旋的作用力，使氧化石墨烯溶液在干燥成型为石墨烯复合纤维过程中会产生自捻效果，从而提升石墨烯复合纤维的成型质量。
4、本方案的有益效果是：
5、1.加热烘干效率更高：相比于现有技术中在空间较大的纺丝甬道内设置热风进行干燥，热风对氧化石墨烯溶液的加热效果有限。本申请中，通过设置容纳部以及容纳部内的螺旋通道，使得热风机构输出的热风能够围绕氧化石墨烯溶液螺旋流动，使得热风与氧化石墨烯溶液的接触更加充分，而且容纳部以及螺旋通道的设置，使得热风机构在体积狭小的螺旋通道内流动，能够更加针对性地对氧化石墨烯溶液进行干燥，从而使得氧化石墨烯溶液能够更加快速且高效地成型为石墨烯复合纤维。
6、2.干燥以及自捻效果更好：相比于现有技术中直接将热风以一定倾斜角度吹向氧化石墨烯溶液，氧化石墨烯溶液在干燥成型为石墨烯复合纤维时因热风作用力而自捻的效果一般。本申请中，由于螺旋通道是与纺丝管同轴设置，且螺旋通道的内径大于纺丝孔的内径，当氧化石墨烯溶液被挤出纺丝孔后流经螺旋通道时，螺旋通道内的热风不仅对氧化石墨烯溶液起到加速干燥的作用，且氧化石墨烯溶液在螺旋热风的作用力下会产生更强的自捻效果，使得石墨烯复合纤维的成型质量更好。
7、3.能够辅助加速干燥：本申请中，由于螺旋通道的设置，使得氧化石墨烯溶液能够更加充分地与热风接触而被干燥，且螺旋的热风会使石墨烯复合纤维的自捻效果更强，更重要的是，由于氧化石墨烯溶液在干燥过程中外侧的溶液会先干燥，而外侧溶液干燥后会对内侧溶液水分干燥产生阻碍，降低石墨烯复合纤维的成型速度。本申请中石墨烯氧化溶液在干燥过程中产生的自捻能够一定程度上破坏外侧快速干燥的干燥层，使得内侧水分更加快速干燥，从而促进石墨烯复合纤维的成型速度。
8、优选的，作为一种改进，所述容纳部包括容纳管，纺丝管的纺丝孔位于容纳管内。
9、本方案中，将容纳部设置为容纳管的管状结构，方便对纺丝孔中挤出的氧化石墨烯溶液进行干燥，且本方案中，纺丝孔是位于容纳管内的，使得容纳管与纺丝管具有一定长度的重合，高温状态的容纳管会对纺丝管外壁加热，使得氧化石墨烯溶液在纺丝管中即可被预热，从而使氧化石墨烯溶液被挤出纺丝孔后能够更加快速地干燥固化为石墨烯复合纤维。
10、优选的，作为一种改进，所述容纳管包括固定段和转动连接于固定段上的转动段，固定段固定连接于纺丝管上，纺丝管的出丝端位于转动段内；所述螺旋通道设置于转动段内，转动段远离固定段的侧壁上开有与螺旋通道连通的出气道，所述出气道沿着与转动段径向成夹角的方向设置。
11、本方案中，转动段转动连接于固定段上，螺旋通道的出气道沿着与转动段径向成夹角的方向设置，当热风机构的热风流经螺旋通道并由出气道流出时，热风会对转动段起到反向推力作用，驱使转动段相对固定段转动，从而使得螺旋通道相对氧化石墨烯溶液以及成型的石墨烯复合纤维旋转，一方面能够通过转动的螺旋通道对氧化石墨烯溶液起到更好的螺旋干燥，提升石墨烯复合纤维的成型效率，另一方面通过旋转的转动段能够一定程度上加强石墨烯纤维的自捻效果，进一步提升石墨烯复合纤维的成型质量。
12、优选的，作为一种改进，所述出气道的数量至少为两个，所有出气道沿着转动段的旋转轴环形阵列分布。
13、本方案中，设置多个出气道，使得转动段受到出气道的反作用力更加均匀，使得转动段能够相对纺丝管的中轴线更加稳定地转动。
14、优选的，作为一种改进，所述固定段内开有与螺旋通道连通的预热腔，所述热风机构与预热腔连接。
15、本方案中，通过设置预热腔，热风机构输出的热风先经过预热腔后再进入螺旋通道，预热腔中的热风会对纺丝管进行预热，提升对纺丝管内氧化石墨烯溶液的预热效果，方便后续氧化石墨烯溶液更加快速干燥而成型出石墨烯复合纤维。
16、优选的，作为一种改进，所述转动段的长度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨烯复合纤维纺丝装置，包括纺丝管和设置纺丝管上的纺丝孔，其特征在于：所述纺丝管上连接有容纳部，容纳部内设有与纺丝管同轴设置且与纺丝孔连通的螺旋通道，螺旋通道的内径大于纺丝管上纺丝孔的直径，容纳部上连接有与螺旋通道连通的热风机构。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述容纳部包括容纳管，纺丝管的纺丝孔位于容纳管内。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述容纳管包括固定段和转动连接于固定段上的转动段，固定段固定连接于纺丝管上，纺丝管的出丝端位于转动段内；所述螺旋通道设置于转动段内，转动段远离固定段的侧壁上开有与螺旋通道连通的出气道，所述出气道沿着与转动段径向成夹角的方向设置。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述出气道的数量至少为两个，所有出气道沿着转动段的旋转轴环形阵列分布。
5.根据权利要求3所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述固定段内开有与螺旋通道连通的预热腔，所述热风机构与预热腔连接。
6.根据权利要求
7.根据权利要求5所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述预热腔的长度为5-8cm。
8.根据权利要求3所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述纺丝管竖向设置，固定段固定连接于纺丝管的下端，转动段转动连接于固定段的底端。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述纺丝管上纺丝孔的直径为2-5mm，所述螺旋通道的内径值比纺丝孔的直径大0.5-1mm。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述热风机构风机、热风管和加热器，热风管连接于容纳部和风机之间，加热器连接于热风管上。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合纤维纺丝装置，包括纺丝管和设置纺丝管上的纺丝孔，其特征在于：所述纺丝管上连接有容纳部，容纳部内设有与纺丝管同轴设置且与纺丝孔连通的螺旋通道，螺旋通道的内径大于纺丝管上纺丝孔的直径，容纳部上连接有与螺旋通道连通的热风机构。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述容纳部包括容纳管，纺丝管的纺丝孔位于容纳管内。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述容纳管包括固定段和转动连接于固定段上的转动段，固定段固定连接于纺丝管上，纺丝管的出丝端位于转动段内；所述螺旋通道设置于转动段内，转动段远离固定段的侧壁上开有与螺旋通道连通的出气道，所述出气道沿着与转动段径向成夹角的方向设置。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯复合纤维纺丝装置，其特征在于：所述出气道的数量至少为两个，所有出气道沿着转动段的旋转轴环形阵列分布。
5.根据权利要求3所述的一种石墨烯...
【专利技术属性】
技术研发人员：王炜，王登诗，易军，举亚琪，董灵思，赵丹，
申请(专利权)人：重庆石墨烯研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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