专利名称：碳纳米管纤维条子开纤用针布的制作方法
技术领域：
本实用新型属于纺织器材，具体涉及一种主要应用于碳纳米管纤维纱线的开发与 生产的针布。
背景技术：
碳纳米管是一种由石墨烯构成的中空管状物，其具有优异的力学、热学及电学 性质。碳纳米管应用领域非常广阔，例如，它可用于制作场效应晶体管、原子力显微镜 针尖、场发射电子枪、纳米模板等等。如R. H. Baughman等人2002年在《科学》第297期 787-792 (Seienc，297，787-792，2002)提到碳纳米管纳米纤维超高的强度和弹性模量 (1. 4nm/37Gpa/0. 64Tpa)，给各个领域的科学家造成强烈的想象冲击。各个领域的对碳纳米 管的应用研究急剧增加，碳纳米管纳米纤维可以产生除机械特性之外的其它功能性，储氢、 电致变色、导电和导热、机电致动以及电能存储等。从宏观的角度讲，需在不影响其它功能的前提下来提高或保持由碳纳米管纳米纤 维制成的纱线的机械特性。现有常见的生长纳米纤维线的方法有下述几种1.直接从碳纳米管纤维纳米阵列拉出碳纳米纱然而，目前碳纳米管纱的制备长 度受到碳纳米管阵列大小的限制，从现有的4英寸的硅片上生长的高度为200微米的碳纳 米管阵列中，所拉出的碳纳米管纱的长度有限，使这种碳纳米管纱在宏观上的应用受到限 制。中国科学院沈阳金属研究所成会明研究员小组与ABC的合作研究工作、范守善小组、 Baughman小组、中国科学院物理研究所解思深研究员小组的研究工作以及清华大学吴德海 教授小组的研究工作都在这个方向上取得了很重要的进展，如申请日为2010. 03. 24、申请 号为“200810216308. 4”、名称为“碳纳米管纱的制备方法的”的实用新型专利所述，或者如 公告号为 CN101676452A、CN100411979C、CN101003418A、CN100450922C、CN1196922C，或者如 申请号为6423583B1的美国专利所述，利用碳纳米管纤维阵列直接拉出碳纳米管绳长30厘 米。然而，这些技术与方法仅限于实验室小规模实验研究，可工业化推广的价值非常有限。2.熔融纺丝和溶液纺丝技术就熔融纺丝和溶液纺丝而言，由于纳米管含量高于 10 %时，熔融体或溶液粘度变得很高，传统纺丝技术较难顺利纺丝，且得到的纺丝的机械性 能达不到高水平拉伸强度等的应用要求。3.聚乙烯醇凝胶(PVA)/碳纳米管长丝技术但PVA会干扰碳纳米管之间的电和 热接触传递。必须用高温分解的方法去除PVA，这样就严重损害纤维的机械性能。碳纳米管纳米纤维阵列中的纳米纤维间有很强的范德华力，纳米纤维有很强的刚 度和硬度，在外力的作用下，纳米纤维会形成相互粘连的碳纳米管纳米纤维网、而且容易粘 连接触的材料。传统的纺织加捻技术将微米直径的纤维制成纱线已有几千年的历史，但是 由于使用现有针布时，碳纳米管纳米纤维开纤不充分、纳米纤维转移程度不高、纤维有缠绕 的现象，因此一直没有合适的方法使用传统的纺织加工技术将纳米直径的纤维制成纱线。
实用新型内容本实用新型要解决的问题是碳纳米管纳米纤维开纤不充分，纳米纤维转移程度不 高，纤维有缠绕的现象；提供一种能使得碳纳米管纳米纤维开纤充分、转移及时、减少纤维 缠绕的碳纳米管纤维条子开纤用针布。本实用新型的技术方案是以下述方式实现的一种碳纳米管纤维条子开纤用针布，包括基部及均布在基部上面的针齿，针齿的 前角为1 18度，相邻针齿的齿距为1. 6 5毫米，针布的总高度为2. 55 3毫米。所述基部的宽度为0.61 1.2毫米。所述针齿的密度为20 1000齿/平方英寸。本实用新型能保证碳纳米管纤维条子开纤均勻、纳米管纤维转移及时，且无碳纳米 管纤维缠绕现象，得到的碳纳米管纱质量高、机械性能较好。采用本实用新型的针布，可以利 用传统的纺织加捻技术将纳米直径的碳纳米管纤维制成纱线，使得利用碳纳米管纤维条子制 备纳米纱线的技术由实验室步入工业化生产，并且能保持碳纳米管纤维纱线的机械性能。
图1是本实用新型的主视示意图；图2是图1的A-A向剖视示意图。
具体实施方式
实施例1如图1和图2所示，本实用新型包括基部1及均布在基部1上面的针齿2，针齿2 的前角为α工为1度，相邻针齿2的齿距ρ为1. 6毫米，针布的总高度H为2. 55毫米。所述基部1的宽度w为0.61毫米。所述针齿2的密度η为1000齿/平方英寸。本实用新型中，针齿下前角α 2为33-37度，针齿2的左侧面和右侧面均为曲面，左 侧弧曲面切向角1^* 25-29度，右侧弧曲面切向角β 2为10-12度，针齿厚度a为0.001 0. 04毫米，齿根厚度b为0. 3-0. 4毫米，针齿高度h为0. 25-0. 3毫米。该针布能保证碳纳米管纤维条子开纤均勻，碳纳米管纤维转移及时，无碳纳米管 纤维缠绕现象，可以碳纳米管纱质达到很高的水平。实施例2所述针齿2的前角、为4°，相邻针齿2的齿距ρ为2毫米，针布总高度H为2. 65 毫米，基部1的宽度w为0. 75毫米，针齿2的密度η为800齿/平方英寸。其他结构同实 施例1。实施例3所述针齿2的前角、为8°，相邻针齿2的齿距ρ为3毫米，针布总高度H为2. 75 毫米，基部1的宽度w为0. 85毫米，针齿2的密度η为600齿/平方英寸。其他结构同实 施例1。实施例4所述针齿2的前角Ci1为12°，相邻针齿2的齿距ρ为4毫米，针布总高度H为2. 85毫米，基部1的宽度w为1毫米，针齿2的密度η为300齿/平方英寸。其他结构同实 施例1。实施例5所述针齿2的前角Ci1为14°，相邻针齿2的齿距ρ为5毫米，针布总高度H为 2. 95毫米，基部1的宽度w为1. 1毫米，针齿2的密度η为100齿/平方英寸。其他结构同 实施例1。实施例6所述针齿2的前角α工为18°，相邻针齿2的齿距ρ为5毫米，针布总高度H为3 毫米，基部1的宽度w为1. 2毫米，针齿2的密度η为20齿/平方英寸。其他结构同实施 例1。实施例7本实用新型包括基部1及均布在基部1上面的针齿2，针齿2的前角、为1 18 度，相邻针齿2的齿距ρ为1. 6 5毫米，针布的总高度H为2. 55 3毫米。所述基部1的宽度为0. 61 1. 2毫米。所述针齿2的密度为20 1000齿/平方英寸。
权利要求一种碳纳米管纤维条子开纤用针布，包括基部(1)及均布在基部(1)上面的针齿(2)，其特征在于针齿(2)的前角为1～18度，相邻针齿(2)的齿距为1.6～5毫米，针布的总高度为2.55～3毫米。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维条子开纤用针布，其特征在于所述基部(1) 的宽度为0.61 1.2毫米。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管纤维条子开纤用针布，其特征在于所述针齿(2) 的密度为20 1000齿/平方英寸。
专利摘要本实用新型公开一种碳纳米管纤维条子开纤用针布，属于纺织器材。包括基部及均布在基部上面的针齿，针齿的前角为1～18度，相邻针齿的齿距为1.6～5毫米，针布的总高度为2.55～3毫米。本实用新型能保证碳纳米管纤维条子开纤均匀、纳米管纤维转移及时，且无碳纳米管纤维缠绕现象，得到的碳纳米管纱质量高、机械性能较好。采用本实用新型的针布，可以利用传统的纺织加捻技术将纳米直径的碳纳米管纤维制成纱线，使得利用碳纳米管纤维条子制备纳米纱线的技术由实验室步入工业化生产，并且能保持碳纳米管纤维纱线的机械性能。
文档编号D01G15/84GK201713630SQ201020239778
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者何建新, 吴红艳, 崔世忠, 张迎晨 申请人:中原工学院