技术特征：
1.一种高稳定性碳纳米管纤维连续强化装置，包括沿工艺方向依次设置的：质子化牵伸模块，用于利用质子化试剂对原始碳纳米管纤维进行多级膨胀牵伸处理，获得膨胀纤维；辊压增强模块，用于对所述膨胀纤维进行辊压处理，获得辊压纤维；清洗凝固模块，用于利用凝固浴对所述辊压纤维进行去质子化处理，获得去质子化纤维；以及，退火模块，用于对所述去质子化纤维进行退火处理，获得强化后的碳纳米管纤维；其特征在于，所述质子化牵伸模块内设置有多个第一牵伸组件，所述第一牵伸组件包括第一压力传感器和第一牵伸轴，所述第一压力传感器用于实时检测每一级膨胀牵伸处理中的碳纳米管纤维对所述第一牵伸轴产生的第一压力值，所述第一牵伸轴用于根据所述第一压力值调节各级原始碳纳米管纤维的牵伸率。2.根据权利要求1所述的连续强化装置，其特征在于，当任一所述压力传感器检测到的所述第一压力值降低时，对应的所述第一牵伸轴的牵伸率降低；优选的，所述第一牵伸组件的数量为3-6组；优选的，相邻各级所述第一牵伸轴的牵伸速度差范围为0.05-0.2cm/min。3.根据权利要求1所述的连续强化装置，其特征在于，所述辊压增强模块包括一组或多组辊压轴及其对应的第二压力传感器，所述第二压力传感器用于实时检测所述辊压轴处的第二压力值，所述辊压轴用于对所述膨胀纤维施加径向压力，所述辊压轴的线速度能够根据所述第一压力值和/或第二压力值调节；优选的，当所述第一压力值和第二压力值中的任意者降低时，调节所述辊压轴的线速度等于最后一级所述第一牵伸轴的线速度；优选的，所述辊压轴的数量为1-3组；优选的，沿所述膨胀纤维的前进方向的多组辊压轴所施加的压力逐级递增；优选的，相邻各级所述辊压轴所施加的压力差值的范围为0.005-10n。4.根据权利要求1所述的连续强化装置，其特征在于，所述清洗凝固模块内设置有多组第二牵伸组件，所述第二牵伸组件包括第三压力传感器和第二牵伸轴，所述第三压力传感器用于实时检测第二牵伸轴处的第三压力值，所述第二牵伸轴用于根据所述第一压力值、第二压力值和/或第三压力值调节所述第二牵伸轴的线速度；优选的，当所述第一压力值、第二压力值以及第三压力值中的任意者降低时，调节所述第二牵伸轴的线速度等于所述辊压轴的线速度；优选的，所述第二牵伸组件的数量是2-4组；优选的，沿所述辊压纤维的前进方向的多组第二牵伸轴所施加的压力逐级递增；优选的，相邻各级所述辊压轴所施加的压力差值的范围为0.001-2n。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的连续强化装置，其特征在于，还包括第一净化模块和/或第二净化模块，所述第一净化模块与所述质子化牵伸模块相连通，用于实时去除所述质子化试剂中的固态杂质，所述第二净化模块与所述清洗凝固模块相连通，用于实时去除所述凝固浴中的固态杂质；优选的，所述第一净化模块还用于补充所述质子化试剂；
优选的，所述第二净化模块还用于补充所述凝固浴。6.根据权利要求1-4中任意一项所述的连续强化装置，其特征在于，还包括第一干燥保护模块、第二干燥保护模块和第三干燥保护模块；所述第一干燥保护模块与质子化牵伸模块相连接，用于为所述质子化牵伸模块提供无水气氛，所述第二干燥保护模块与辊压增强模块相连接，用于为所述辊压增强模块提供无水气氛，所述第三干燥保护模块与清洗凝固模块相连接，用于为所述清洗凝固模块提供无水气氛；优选的，所述无水气氛具有0.001-0.005mpa的正压。7.根据权利要求1-4中任意一项所述的连续强化装置，其特征在于，所述退火模块的温度范围为50-250℃，温区长度为30-200cm。8.一种高稳定性碳纳米管纤维连续强化系统，其特征在于，包括沿工艺方向依次设置的放线装置、权利要求1-7中任意一项所述的连续强化装置以及收线装置；所述放线装置用于释放原始碳纳米管纤维，所述收线装置用于收集强化后的碳纳米管纤维。9.一种高稳定性碳纳米管纤维连续强化方法，采用权利要求8所述的连续强化系统进行碳纳米管纤维的强化，其特征在于，包括：使原始碳纳米管纤维在质子化试剂中进行多级膨胀牵伸处理，利用多组第一牵伸轴控制所述原始碳纳米管纤维的牵伸速度差，以及利用多组第一压力传感器实时检测所述第一牵伸轴的第一压力值，并根据所述第一压力值调节所述牵伸速度差，获得膨胀纤维；使所述膨胀纤维经过辊压轴进行辊压处理，获得辊压纤维；使所述辊压纤维经过凝固浴进行去质子化处理，获得去质子化纤维；使所述去质子化纤维经过退火模块进行退火，获得强化后的碳纳米管纤维。10.由权利要求9所述的连续强化方法制得的碳纳米管纤维，其特征在于，所述碳纳米管纤维的连续性大于200m，力学强度大于2gpa。
技术总结
本发明公开了一种高稳定性碳纳米管纤维连续强化装置、系统及其应用。所述连续强化装置包括质子化牵伸模块、辊压增强模块、清洗凝固模块、以及退火模块；质子化牵伸模块内设置有多个第一牵伸组件，包括第一压力传感器和第一牵伸轴，第一压力传感器实时检测每一级的第一压力值，所述第一牵伸轴根据所述第一压力值调节各级原始碳纳米管纤维的牵伸率。本发明所提供的碳纳米管纤维连续强化装置，自适应逐级牵伸，且实时控制牵伸率，避免弱点受力过大，使纤维在牵过程中自身强度提高，承受牵伸力降低，纤维断裂概率极大降低，因此连续牵伸稳定性高；带来稳定的牵伸工艺与品质稳定性的提高，使纤维增强处理连续性和合格率都极大的提高。高。高。
技术研发人员：吴操 张永毅 勇振中 吴昆杰 李清文
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：2022.07.28
技术公布日：2022/10/13