一种通过快速贴附双相层碳纳米管进行碳纤维表面改性的装置的制作方法

本发明涉及一种对碳纤维进行表面改性的装置，特别是涉及到通过快速贴附双相层碳纳米管进行碳纤维表面改性的装置，属于微纳米材料领域。

背景技术：

为增强碳纤维在基体材料中的界面强度和耐疲劳度，通过将具有优异力学、热学等性能的碳纳米管以物理或化学手段附着在碳纤维表面以增加碳纤维表面粗糙度以及与基体材料间的结合强度，被认为是一种行之有效的方法。为实现上述目的，多种实施方法被相继开发和发展；其中，由其以直接生长法、电泳法和化学接枝法为典型代表。

具体而言，直接生长法以碳纤维为基底，表面布有催化剂，往往以化学气相沉积法为碳纳米管生长手段在碳纤维基底上生长一定密度和取向的碳纳米管。从报道的资料来看，此法的改性效果最佳，具有碳纳米管附着牢固、附着量大以及具有良好取向等优点；但与此同时，该种方法生产成本高昂，操作环境复杂，产量难以扩大等劣势一直以来制约其发展，难以满足产业化的实际需求。电泳法和化学接枝法的共同特点是将碳纳米管通过一定方式分散于液相环境中，配成一定浓度的溶液再与碳纤维进行关联，相比于前一种方法而言，它们的生产效率有所提高，但碳纳米管附着量和附着密度低，且受液体表面张力影响，碳纳米管往往呈“倒伏”状，难以在基体中产生锚定效应，因此对产品实际性能的提升往往难以使人满意。

申请号：【201510963821.X】公开了一种碳纳米管的气相分散方法，该方法可将团聚严重的碳纳米管进行快速分散，分散后的碳纳米管留存于气相空间中以待后续应用，其具有分散效果好，碳纳米管分散体粘度高易附着，操作设备简单易得等优点。本申请结合该种方法，并进一步结合碳纤维表面改性的实际特点和工艺需求，发明了一种通过碳纤维快速贴附双相层碳纳米管进行碳纤维表面改性的装置。其通过快速形成对碳纤维的双相碳纳米管附着层达到对碳纤维物理改性的目的；该设备具有结构简单、可靠性高生产稳定的技术特点；此外，该装置可直接连入碳纤维生产环节，设备改造简单，生产成本低廉。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种操作简单、效率高、安全性高、改性效果好的碳纤维表面改性装置。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通过快速贴附双相层碳纳米管进行碳纤维表面改性的装置，主要由碳纤维上浆器、碳纳米管电极给料器、高压电源组成，其中碳纤维上浆器位于碳纳米管电极给料器的运行前端，高压电源一极连接碳纤维上浆器，另一极连接碳纳米管电极给料器；碳纳米管电极给料器具体由下电极仓、上电极仓、上电极送料总成、下碳纳米管电极、下电极送料总成、上碳纳米管电极、左承接轴、右承接轴、往复运动器、进料仓门、右侧支架、左侧支架组成，其中上电极仓容纳上碳纳米管电极，上电极送料总成与上电极仓端部相连，下电极仓容纳下碳纳米管电极，下电极送料总成与下电极仓端部相连，进料仓门由两部分组成，分别与上电极仓和下电极仓连接，左右两侧各有一个支架连接上电极仓、下电极仓，左承接轴与左侧支架连接，右承接轴与右侧支架连接，右承接轴与往复运动器连接，实现碳纤维的往复运动；碳纤维上浆器具体由浆料储存箱、碳纤维提升滚筒、碳纤维输送滚筒组成，碳纤维提升滚筒两端固定在浆料储存箱两侧壁，碳纤维输送滚筒安装在浆料储存箱的上部；高压电源部分由高压模组，正极连接线、负极连接线组成，高压模组输出线分别为正极连接线和负极连接线，负极连接线与左承接轴相连，通过左承接轴接通上碳纳米管电极与下碳纳米管电极，正极连接线与碳纤维输送滚筒连接，通过碳纤维输送滚筒使碳纤维成为正极。

本发明的有益效果是，提供了一种对碳纤维进行表面改性的装置。本发明装置对碳纤维的改性效果好，装置简单控制方便，安全性高。

附图说明

附图1是本发明的主视图。

附图2是本发明的侧视图。

图中：1.下电极仓，2.上电极仓，3.上电极送料总成，4.下碳纳米管电极，5.下电极送料总成，6.上碳纳米管电极，7.左承接轴，8.右承接轴，9.往复运动器，10.碳纤维，11.进料仓门，12.碳纤维输送滚筒，13.浆料储存箱，14.碳纤维提升滚筒，15.负极连接线，16.正极连接线，17.右侧支架，18.左侧支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明具体的实施方法：

如图所示，一种通过快速贴附双相层碳纳米管进行碳纤维表面改性的装置，主要由碳纤维上浆器、碳纳米管电极给料器、高压电源组成，其中碳纤维上浆器位于碳纳米管电极给料器的运行前端，高压电源一极连接碳纤维上浆器，另一极连接碳纳米管电极给料器；碳纳米管电极给料器具体由下电极仓(1)、上电极仓(2)、上电极送料总成(3)、下碳纳米管电极(4)、下电极送料总成(5)、上碳纳米管电极(6)、左承接轴(7)、右承接轴(8)、往复运动器(9)、进料仓门(11)、右侧支架(17)、左侧支架(18)组成，其中上电极仓(1)容纳上碳纳米管电极(6)，上电极送料总成(3)与上电极仓(2)端部相连，下电极仓(1)容纳下碳纳米管电极(4)，下电极送料总成(5)与下电极仓(1)端部相连，进料仓门(11)由两部分组成，分别与上电极仓(2)和下电极仓(1)连接，左右两侧各有一个支架连接上电极仓(2)、下电极仓(1)，左承接轴(7)与左侧支架(18)连接，右承接轴(8)与右侧支架(17)连接，右承接轴(8)与往复运动器(9)连接，实现碳纤维的往复运动；碳纤维上浆器具体由浆料储存箱(13)、碳纤维提升滚筒(14)、碳纤维输送滚筒(12)、组成，碳纤维提升滚筒(14)两端固定在浆料储存箱(13)两侧壁，碳纤维输送滚筒(12)安装在浆料储存箱(13)的上部；高压电源部分由高压模组，正极连接线(16)、负极连接线(15)组成，高压模组输出线分别为正极连接线(16)和负极连接线(15)，负极连接线(16)与左承接轴(7)相连，通过左承接轴(7)接通上碳纳米管电极(6)与下碳纳米管电极(4)，正极连接线(15)与碳纤维输送滚筒(12)连接，通过碳纤维输送滚筒(12)使碳纤维成为正极。

本发明的工作原理和工作过程，以改性碳纤维表面为例有以下过程：

首先将碳纳米管与液态工质的混合物放入上电极仓(2)与下电极仓(1)中，通过调整上电极送料总成(3)与下电极送料总成(5)使上碳纳米管电极(6)与下碳纳米管电极(4)之间的间距维持在2mm到3mm之间；然后布置碳纤维(10)，使其绕过碳纤维提升滚筒(14)，再绕过碳纤维输送滚筒(12)并使碳纤维(10)与碳纤维输送滚筒(12)充分接触使之与正极接触良好；于此同时浆料储存箱(13)中注入准备好的按照一定比例配置的上浆剂，上浆剂的量要使碳纤维提升滚筒(14)完全浸没其中；打开工作电源，碳纤维提升滚筒(14)、碳纤维输送滚筒(12)、高压模块、往复运动器(9)、上电极送料总成(3)、下电极送料总成(5)同时工作，碳纤维(10)首先完成挂浆步骤、输送步骤、与上碳纳米管电极(6)和下碳纳米管电极(4)之间放电的步骤，在放电的过程中碳纳米管电极形成气相分散体，气相分散体与碳纤维(10)充分接触，使气相分散的碳纳米管附着到碳纤维表面，达到对碳纤维(10)改性的目的；最后对改性后的碳纤维(10)进行收集等后续处理处理；在装置工作的过程中往复运动器(9)始终处于工作状态，使碳纤维在上碳纳米管电极(6)与下碳纳米管电极(4)之间作相对水平往复运动；在装置工作的过程中上电极送料总成(3)下电极送料总成(5)是闭环控制系统，保持上碳纳米管电极(6)与下碳纳米管电极(4)之间保持2mm到3mm的距离。