[发明专利]用于制备包含碳纳米管的纱线的方法和由此制备的纱线

权利要求书

1.一种用于制备纱线的方法，所述方法包括：

将包含碳源和催化剂的原料引入到具有加热装置的反应室中；

利用由所述加热装置供应的热能在所述反应室的加热部中使所述碳源转化成多个碳纳米管；以及

使所述多个碳纳米管在垂直方向生长上以通过所述碳纳米管之间的相互作用形成纱线，

其中控制以下参数M以便保持在150℃·m·mg/秒至1,800℃·m·mg/秒：

M＝T×L×F

在以上等式中，T为所述加热装置的工作温度(℃)，L为所述加热部的长度(m)，以及F为所述原料的进料速率(mg/秒)。

2.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中控制所述参数M以便保持在160℃·m·mg/秒至1,400℃·m·mg/秒。

3.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述催化剂与所述碳源的质量比(即，所述催化剂的质量/所述碳源的质量)为0.01至0.2。

4.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述纱线的偏振拉曼比为5至10。

5.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述纱线的断裂强度为13cN或更大。

6.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述加热装置的工作温度为550℃至2,500℃，

所述加热部的长度为0.01m至10m，以及

所述原料的进料速率为0.05mg/秒至10mg/秒。

7.根据权利要求6所述的用于制备纱线的方法，其中所述加热装置的工作温度为1,050℃至1,500℃，

所述加热部的长度为0.1m至2m，以及

所述原料的进料速率为0.1mg/秒至3mg/秒。

8.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述反应室包括：

入口，所述入口形成在所述反应室的顶部以引入原料；

加热部，所述加热部从所述入口向下延伸，并且在所述加热部的内侧和/或外侧上设置有加热装置，其中工作温度环境形成为使得碳源转化成多个碳纳米管；

聚集部，所述聚集部从所述加热部向下延伸，其中所述多个碳纳米管通过π-π相互作用聚集而形成纱线；以及

出口，所述出口从所述聚集部向下延伸并且排出所述碳纳米管聚集的所述纱线。

9.根据权利要求8所述的用于制备纱线的方法，所述方法还包括对所述聚集部和所述出口中的至少一者的内部和/或外部施加磁场，以使正在转化和/或已经转化的所述多个碳纳米管的下端垂直取向。

10.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述碳源包括选自以下的至少一者：甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、戊醇、鲸蜡醇、乙二醇、丙二醇、甘油、赤藓糖醇、木糖醇、山梨糖醇、庚七醇、烯丙醇、香叶醇、炔丙醇、肌醇、薄荷醇、甲烷、己烷、乙烯、乙炔、甲基乙炔和乙烯基乙炔。

11.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述催化剂包含至少一种茂金属，以及

所述茂金属为铁、镍、钴、铂、钌、钼或钒的化合物。

12.根据权利要求11所述的用于制备纱线的方法，其中所述茂金属为二茂铁。

13.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中所述原料还包含每100重量份所述碳源0.01重量份至5重量份的催化剂活化剂。

14.根据权利要求1所述的用于制备纱线的方法，其中在引入所述原料的步骤中，将载气与所述原料一起引入到所述反应室中。