[發明專利]碳納米管材料的反應爐管及生長裝置和方法

有效

• 申請號: 202210308697.3
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114477143B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 勇振中;周濤;張永毅;張亦弛;吳昆杰;萬子堯;詹祥和;李清文
• 申請（專利權）人: 江西省納米技術研究院
• 主分類號: C01B32/16
• 分類號: C01B32/16;D01F9/12
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種碳納米管材料的反應爐管，包括沿物料行進方向依次分布的注入段、生長段以及輸出段；所述物料包括碳納米管生長所需的工藝氣體及被所述工藝氣體攜帶的反應原料；

其特征在于，所述注入段的管腔內還設置有整流裝置，所述整流裝置包括與所述注入段內徑相匹配的柱狀主體，沿所述柱狀主體的軸向方向設置有多個貫穿所述柱狀主體的通孔，所述通孔沿所述柱狀主體的周向均勻分布，所述整流裝置能夠使所述物料相比于未設置所述整流裝置時，流動方向更加趨近于所述反應爐管的軸向，且流動速率在所述反應爐管的徑向方向上更加均勻分布；

所述生長段的材質為第一材質，所述輸出段的至少內表面為與碳納米管氣凝膠之間的粘性低于所述第一材質的第二材質；

所述第一材質包括剛玉、莫來石以及石墨中的任意一種或兩種以上的組合，所述第二材質包括石英、釉料、鎳基合金以及鈷基合金中的任意一種或兩種以上的組合；

所述輸出段內表面的粗糙度低于10μm，所述輸出段與生長段的長度比例為1：5-1：8，所述反應爐管的內徑為30-150mm。

2.根據權利要求1所述的反應爐管，其特征在于，所述柱狀主體的長度為20-100mm，直徑為30-150mm。

3.根據權利要求2所述的反應爐管，其特征在于，所述通孔的直徑為2-20mm。

4.根據權利要求2所述的反應爐管，其特征在于，所述柱狀主體的材質包括剛玉、莫來石以及石墨中的任意一種或兩種以上的組合。

5.根據權利要求1所述的反應爐管，其特征在于，所述注入段與生長段為一個整體。

6.一種碳納米管材料的生長裝置，其特征在于，所述生長裝置包括權利要求1-5中任意一項所述的反應爐管以及與所述反應爐管的注入段密閉連接的注入組件，用于向所述注入段內注入碳納米管生長所需的工藝氣體及反應原料；

所述注入組件包括反應原料注入通道、工藝氣體注入通道以及連接法蘭，所述連接法蘭密封固設于所述注入段的端口，所述反應原料注入通道和工藝氣體注入通道貫穿所述連接法蘭并與所述反應爐管的管腔相連通。

7.一種碳納米管材料的生長設備，其特征在于，所述生長設備包括權利要求6所述的生長裝置以及與所述生長裝置中的反應爐管的輸出段相連接的收集裝置，用于收集所述反應爐管中生長出的碳納米管氣凝膠；以及，設置于所述反應爐管周圍，用于至少控制所述反應爐管的生長段溫度的加熱裝置。

8.根據權利要求7所述的生長設備，其特征在于，所述收集裝置包括密封箱、液封容器以及收卷器，所述輸出段與所述密封箱內部相連通，所述密封箱遠離所述輸出段的一端設置有開口，所述液封容器設置于所述開口附近，并能夠容置液體，以使所述液體能夠密閉所述開口；

所述收卷器設置于所述液封容器的外部，用于收集碳納米管前驅體經過液體后轉變成為的碳納米管纖維。

9.根據權利要求8所述的生長設備，其特征在于，所述密封箱還設置有排氣口，用于排出進入所述密封箱內的工藝氣體。

10.根據權利要求9所述的生長設備，其特征在于，所述排氣口設置于所述密封箱的周向側壁且接近所述輸出段。

11.一種碳納米管材料的生長方法，其特征在于，采用權利要求7-10中任意一項所述的生長設備進行碳納米管材料的生長。

12.根據權利要求11所述的生長方法，其特征在于，所述生長方法包括：

利用加熱裝置至少控制反應爐管的生長段的溫度為1100-1500℃；

使工藝氣體及反應原料注入反應爐管的注入段，以使所述反應原料在生長段反應生成碳納米管氣凝膠；

利用收集裝置收集被所述工藝氣體帶出反應爐管的輸出段的所述碳納米管氣凝膠。

13.根據權利要求12所述的生長方法，其特征在于，所述工藝氣體包括氫氣和惰性氣體，氫氣所占的體積比為10％-100％，所述工藝氣體的流量為2-10?L/min。