[发明专利]一种用于碳纤维的碳纳米管敷设装置

说明书

本发明提供一种用于碳纤维的碳纳米管敷设装置，该装置包括碳纳米管输送泵、载流气压缩机和工作室，其改进之处在于，工作室分别设有气化喷嘴和高压风力喷射机构，气化喷嘴通过管道分别与碳纳米管输送泵和载流气压缩机连接，工作室两端沿同一轴线对应设有碳纤维丝束出入口10。和现有技术比，本发明提供的用于碳纤维的碳纳米管敷设装置，结构简单，便于操作，极大提高了碳纳米管负载到碳纤维表面的效率。

技术领域

本发明涉及一种敷设装置，具体讲涉及一种用于碳纤维的碳纳米管敷设装置。

背景技术

碳纤维是一种直径范围在6～8μm的连续细丝材料，是近几十年发展起来的一种新型材料。用碳纤维和高性能的树脂基体复合而成的先进树脂基复合材料是目前用得最多，也是最重要的一种结构复合材料

碳纳米管在纤维树脂基复合材料的增强增韧方面应用很广。一般从三个维度观察复合材料的破坏，即宏观、亚微观及微观维度。从宏观维度讲，材料的层间破坏主要受到层间断裂韧性的影响，在此维度下碳纳米管主要通过基体的非弹性形变、纤维-基体的界面脱粘等机制对复合材料性能的影响；从亚微观维度讲，复合材料的层间韧性和层间维度与材料中横向裂纹和纤维的局部脱粘相关，在这一维度下碳纳米管主要通过碳管拔出、桥联等作用对复合材料性能产生影响；从微观维度讲，树脂基体的性能例如韧性影响着复合材料的层间性能，从这一维度讲，碳纳米管主要通过裂纹终止、裂纹钝化、裂纹偏转及引发塑形变形等机理对复合材料增强增韧。

大量文献研究指出，添加到复合材料的纤维表面的碳纳米管可以提高纤维增强复合材料的性能，尤其是对纤维和基体的界面相和基体主导区的面外性能有极大改善，例如层间断裂韧性、粘结强度、界面剪切强度IFSS及抗疲劳能力的改进，并且碳纳米管可以作为应变和破坏传感器去监控纤维增强复合材料的局部应变、微观裂缝的起源、破坏累积以实现健康安全监控的能力。

目前，主要采用以下几种方法将碳纳米管负载到碳纤维表面：

1、用含有碳纳米管的稀的聚合物胶料涂覆到碳纤维表面；

2、用化学气相沉积法直接在纤维表面生长碳纳米管；

3、将官能化的碳纳米管通过化学反应接枝到纤维表面；

4、用电泳法在纤维表面沉积碳纳米管。

但是，上述方法存在以下两个问题：

1、对碳纤维造成伤害，使纤维表面产生缺陷，影响纤维的拉伸性能；

2、并不适用于工业化应用。

为解决上述问题，本发明提供了一种简单有效并且能够工业化应用的将碳纳米管负载到碳纤维表面的装置。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于碳纤维的碳纳米管敷设装置，结构简单，便于操作，极大提高了碳纳米管负载到碳纤维表面的效率。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种用于碳纤维的碳纳米管敷设装置，所述装置包括碳纳米管输送泵1、载流气压缩机3和工作室8，其改进之处在于：所述工作室8分别设有气化喷嘴5、高压风力喷射机构7和碳纤维丝束出入口10，所述气化喷嘴5通过管道分别与所述碳纳米管输送泵1和载流气压缩机3连接。

本发明提供的第一优选技术方案为，所述气化喷嘴5通过载流气体导管2与载流气压缩机3连接，所述载流气体导管2上设有载流气压力调节阀4。

本发明提供的第二优选技术方案为，所述气化喷嘴5上分别设有气化喷嘴压力调节阀6和压力传感器13；所述气化喷嘴5设置在所述碳纤维丝束出入口10之间并且垂直于所述碳纤维丝束出入口10的开口方向，所述气化喷嘴5的喷射范围为小于等于120°扇形面。