[發(fā)明專利]納米纖維的紡絲裝置及紡絲方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011047428.3
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112195524A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳烯灣科技有限公司
• 主分類號(hào): D01D5/16
• 分類號(hào): D01D5/16;D01D7/00;D01D11/04
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 梁彥

本發(fā)明涉及一種納米纖維的紡絲裝置及紡絲方法，納米纖維的紡絲裝置用于碳納米管纖維的拉絲與并絲工藝，包括固定機(jī)構(gòu)，固定機(jī)構(gòu)上包括多個(gè)紗盤，紗盤用于放置生長(zhǎng)有碳納米管陣列的基底；拉絲機(jī)構(gòu)，拉絲機(jī)構(gòu)連接固定機(jī)構(gòu)，拉絲機(jī)構(gòu)用于從生長(zhǎng)有碳納米管陣列的基底中加工形成碳納米管纖維；導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)，導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)包括多級(jí)導(dǎo)絲組件，多級(jí)導(dǎo)絲組件設(shè)置在固定機(jī)構(gòu)上并相對(duì)紗盤由近至遠(yuǎn)依次設(shè)置，碳納米管纖維依次通過導(dǎo)絲組件并逐級(jí)匯聚，直至多根碳納米管纖維合并成一束。本申請(qǐng)所提供的紡絲裝置，省去了先單根纖維卷繞再退繞?并絲工序，將若干個(gè)陣列紡絲的單根纖維直接合并成一束之后，再卷繞在筒子上，減少了纖維損耗，并且節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間與成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種納米纖維的紡絲裝置，具體地講，涉及一種對(duì)于碳納米管的拉膜、拉絲、并絲為一體的納米纖維的紡絲裝置及紡絲方法。

背景技術(shù)

碳納米管纖維是新一代的高性能纖維，由無數(shù)根碳納米管沿軸向排列而形成，管與管之間靠范德華力相連接。碳納米管纖維質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐高低溫、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)、高溫下不易變形、散熱快、可隨意彎折、塑造性強(qiáng)、占用空間小，在防彈材料、復(fù)合材料、發(fā)熱織物等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

目前單根的碳納米管纖維較細(xì)，直徑在10-100μm，而在實(shí)際生產(chǎn)加工以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)中(如單向帶生產(chǎn)、織造、與其他高性能纖維束的混織等)，通常需要若干根單根碳納米管纖維合并而成的纖維束。碳納米管纖維紡絲主要分為三種方法，濕法紡絲、直接紡絲與陣列紡絲。濕法紡絲是采用碳納米管分散液作為紡絲液，后經(jīng)凝固浴凝固成形，類似于傳統(tǒng)的聚合物濕法紡絲；直接紡絲為直接把高溫反應(yīng)爐生產(chǎn)出的碳納米管網(wǎng)格經(jīng)過溶液致密等形成碳納米管纖維；陣列紡絲為先在高溫爐中的基底上長(zhǎng)出碳納米管陣列，再將基底拿出，從陣列中拉出薄膜再加工成絲，陣列法制備的纖維內(nèi)碳納米管具有較好的取向性，碳納米管純度較高，是三種方法中纖維力學(xué)性能最好的。

這三種方法，目前公布的技術(shù)均只能生產(chǎn)卷繞單根纖維，若要進(jìn)行織造等工藝，需要再進(jìn)行退繞-并絲工序，即將多卷單根纖維紗筒同時(shí)退繞合并成再卷繞成一束，而退繞時(shí)需要接觸一些機(jī)器零部件，會(huì)對(duì)纖維有一些磨損，而且并絲工序也較費(fèi)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)陣列紡絲只能生產(chǎn)單根碳納米管纖維，并絲工藝復(fù)雜且易損毀碳納米管纖維問題，提供一種納米纖維的紡絲裝置。

一種納米纖維的紡絲裝置，用于碳納米管纖維的拉絲與并絲工藝，包括固定機(jī)構(gòu)，所述固定機(jī)構(gòu)上包括多個(gè)紗盤，所述紗盤用于放置生長(zhǎng)有碳納米管陣列的基底；拉絲機(jī)構(gòu)，所述拉絲機(jī)構(gòu)連接所述固定機(jī)構(gòu)，所述拉絲機(jī)構(gòu)用于從所述生長(zhǎng)有碳納米管陣列的基底中加工形成所述碳納米管纖維；導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)，所述導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)包括多級(jí)導(dǎo)絲組件，所述多級(jí)導(dǎo)絲組件設(shè)置在所述固定機(jī)構(gòu)上并相對(duì)所述紗盤由近至遠(yuǎn)依次設(shè)置，所述碳納米管纖維依次通過所述導(dǎo)絲組件并逐級(jí)匯聚，直至多根所述碳納米管纖維合并成一束。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)絲組件上包括導(dǎo)絲板，所述導(dǎo)絲板上設(shè)置多個(gè)導(dǎo)絲孔，所述碳納米管纖維可穿過所述導(dǎo)絲孔并經(jīng)所述紗盤近處的所述導(dǎo)絲孔逐個(gè)呈射線狀匯聚到所述紗盤遠(yuǎn)處的所述導(dǎo)絲孔中。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)還包括多級(jí)導(dǎo)輪，第一級(jí)導(dǎo)輪設(shè)置在第一級(jí)導(dǎo)絲組件上方，第二級(jí)導(dǎo)輪設(shè)置在第二級(jí)導(dǎo)絲組件靠近所述第一級(jí)導(dǎo)絲組件的一側(cè)，依次類推，最后一級(jí)導(dǎo)輪設(shè)置在最后一級(jí)導(dǎo)絲組件遠(yuǎn)離所述第一級(jí)導(dǎo)絲組件的一側(cè)。

進(jìn)一步地，所述第二級(jí)導(dǎo)輪的高度高于所述第一級(jí)導(dǎo)輪的高度。

進(jìn)一步地，所述拉絲機(jī)構(gòu)包括壓輥，所述壓輥連接所述紗盤，所述壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)并壓扁所述碳納米管纖維。

進(jìn)一步地，所述拉絲機(jī)構(gòu)還包括拉絲模具，所述拉絲模具設(shè)置在所述紗盤和所述壓輥之間，從所述生長(zhǎng)有碳納米管陣列的基底中拉出碳納米管薄膜后通過所述拉絲模具后形成所述碳納米管纖維。

進(jìn)一步地，所述固定機(jī)構(gòu)包括紗架，所述紗架上包括多層疊加設(shè)置的支撐板，所述支撐板上設(shè)置多個(gè)所述紗盤。