一种碳纳米塑料复合材料加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及复合材料加工，更具体的说是一种碳纳米塑料复合材料加工装置及其加工方法。

背景技术

例如公开号为CN101817948A一种大型中空容器用低碳塑料合金材料及其制备方法。低碳纳米塑料合金大型中空容器专用材料，包括：载体树脂65～90份，无机填充剂10～25份，相容剂1～5份，分散剂0.5～3份，表面活性剂0.1～2份，抗氧剂0.2～1份。低碳纳米塑料合金大型中空容器专用材料的制备方法，包括：1)将载体树脂、无机填充剂、相容剂、分散剂、表面活性剂、抗氧剂投入到高速搅拌机中，搅拌物料，温度到95℃～110℃；2)将混合料加入到双螺杆挤出造粒机中挤出、水冷拉条、切粒。该发明具有显著的抗冲击性能、耐候性，使用寿命长，成本低廉等优点；但其无法制备小型管状碳纳米塑料复合材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纳米塑料复合材料加工装置及其加工方法，能够使待添加碳纳米线材的塑料管得到套装方式的固定，以便于制备小型管状碳纳米塑料复合材料。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种碳纳米塑料复合材料加工装置，包括支撑柱、气囊、针织面和通气孔，所述支撑柱左端封闭，支撑柱内部与右端连通，支撑柱的右端与进气基柱的左端连接并连通，气囊固接在支撑柱上，气囊和支撑柱上均设有通气孔，通气孔用于气囊和支撑柱的连通；

进一步地，该碳纳米塑料复合材料加工装置还包括进气机构，所述进气机构包括进气基柱和排气管，排气管固接并连通在进气基柱的下端，管接件固接并连通在进气基柱的右端。

进一步地，该碳纳米塑料复合材料加工装置还包括套壳，支撑柱的右端一体连接并连通有套壳，进气基柱的左端内转动连接在套壳内。

进一步地，支撑柱的高度能够调节以便于从低处套装塑料管，在高处添加碳纳米线材，适合流水线操作。

采用上述碳纳米塑料复合材料加工装置的加工方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、沿塑料管的轴线方向将管壁加工出至少两个通孔；

步骤二、将塑料管通过所述固定部进行固定；

步骤三、使用基于碳纳米的复合线材穿过通孔；

步骤四、将基于碳纳米的复合线材的两端分别固定在塑料管的两端。

本发明一种碳纳米塑料复合材料加工装置与加工方法的有益效果为：

塑料管相对于金属更耐腐蚀，但无金属强度高，当塑料管的管壁内穿入石墨烯线时，且石墨烯线的两端得到固定，当塑料管受到冲击或其他原因弯折破裂，因石墨烯线抗拉伸，可以协助塑料管不被折断。即使冲击力较大塑料管折断，石墨烯线拉伸较长，此时塑料管扔挂在石墨烯线上，便于后续直接修复塑料管。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1示意性显示了支撑柱和气囊配合使用的立体图；

图2示意性显示了支撑柱和气囊配合的剖视图；

图3以立体图示意性显示了套壳与排气管的连接；

图4以立体图示意性显示了套壳转动的传动方式；

图5以立体图示意性显示了阀门结构；

图6示意性显示了阀门剖视图；

图7以立体图示意性显示了高度调节机构；

图8以立体图示意性显示了扶正管相关部分；

图9以立体图示意性显示了托座的结构；

图10以立体图示意性显示了辊子相关部分；

图11以立体图示意性显示了辊子与其他部分的位置关系；

图12以立体图示意性显示了弧形托结构；

图13以立体图示意性显示了弧形托与其他部分的位置关系。

图中：支撑柱11、进气基柱12、排气管13、管接件14、气囊15、针织面16、通气孔17、套壳21、减速电机Ⅰ22、带轮23、底环31、阶梯柱32、直柱33、限位板34、加工台41、电动推杆42、弯折基座43、排气柱44、托座51、限位槽52、螺杆53、滑块54、扶正管55、辊子61、轴62、减速电机Ⅱ63、弧形托71、凸条72、导杆73。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。另外，第一、第二、第三等等类似描述用于区分而不是用于限定重要性。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种碳纳米塑料复合材料加工装置，包括支撑柱11、气囊15、针织面16、通气孔17和进气机构，所述进气机构包括进气基柱12和排气管13，所述支撑柱11左端封闭，支撑柱11内部与右端连通，支撑柱11的右端与进气基柱12的左端连接并连通，气囊15固接在支撑柱11上，气囊15和支撑柱11上均设有通气孔17，通气孔17用于气囊15和支撑柱11的连通，排气管13固接并连通在进气基柱12的下端，管接件14固接并连通在进气基柱12的右端，气囊15的表面固接针织面16。

该部分可以根据图1和2中所示的一个示例性的工作过程是：

管接件14与充气设备的气管相连，充气设备在市场上采购已有的常见的打气设备即可，不加以限定，用于向进气基柱12内提供空气，空气依次进入支撑柱11、进气基柱12和气囊15。

进一步地，单独通过支撑柱11对塑料管进行支撑局限性较大。通过气囊15可以扩展成相对于支撑柱11更大的柱体。排气管13内设有阀门，阀门打开能够排放气囊15的气体使气囊15缩小，阀门封闭使气囊15保持体积。将塑料管套在支撑柱11上，随后启动气囊15扩展与塑料管的内壁接触，进而能够将塑料管固定。针织面16用于保护气囊15，随着气囊15增大缩小而变化，避免气囊15重复套上或取下塑料管而磨损。塑料管优选在制造时优选通过模具在塑料管的壁上沿轴线形成通孔用于穿入碳纳米线材。碳纳米线材可以是基于石墨烯材料的复合线材，例如与金属复合，塑料管的横截面图为环形图形构成的两个圆形之间设有至少两个小圆形，两个小圆形优选镜像分布。塑料管相对于金属更耐腐蚀，但无金属强度高，当塑料管内穿入石墨烯线时，且石墨烯线的两端得到固定，可以是固定在塑料管的两端或者是将石墨烯线的两端固接在其他位置例如其他管路上，当塑料管受到冲击或其他原因弯折破裂，因石墨烯线抗拉伸，可以协助塑料管不折断，即使冲击力较大塑料管折断，石墨烯线拉伸较长，此时塑料管扔挂在石墨烯线上，便于后续直接修复。

进一步地，为了方便定点在塑料管管壁沿轴线方向的不同位置进行穿线，该碳纳米塑料复合材料加工装置还包括套壳21、减速电机Ⅰ22和带轮23，支撑柱11的右端一体连接并连通有套壳21，进气基柱12的左端内转动连接在套壳21内，套壳21和减速电机Ⅰ22的输出轴和上固接带轮23，两个带轮23通过皮带传动连接。

该部分可以根据图3和4中所示的一个示例性的工作过程是：

启动减速电机Ⅰ22使两个带轮23同步转动，进而使套壳21带动支撑柱11和气囊15自转，气囊15能够带动塑料管自转。塑料管的自转便于定点穿入石墨烯线，降低对接难度。进而定点的在塑料管的一处穿入石墨烯线后在向塑料管的另一处穿入石墨烯线。

所述进气机构还包括底环31、阶梯柱32、直柱33和限位板34，底环31固接在排气管13，底环31的内圈直径小于排气管13的内圈直径，阶梯柱32封堵在底环31内，阶梯柱32由上至下卡在底环31上，阶梯柱32的上端固接直柱33，直柱33滑动连接在限位板34，限位板34固接在排气管13内，直柱33上套有压缩弹簧Ⅰ，所述压缩弹簧Ⅰ的两端分别与阶梯柱32和限位板34接触，直柱33的上端固接限位部，所述限位部的下端与限位板34的上端接触。

该部分可以根据图5和6中所示的一个示例性的工作过程是：

阶梯柱32作为单向阀，当受到由下至上的力方可打开，受到由上至下的力实现封闭。压缩弹簧Ⅰ用于使阶梯柱32受到由上至下的力。阶梯柱32打开时排放气囊15内的气体使气囊15缩小，当对一个塑料管内送入石墨烯线后，便于下一个塑料管的套装。墨烯线可以采用石墨烯与金属复合的线材，例如在金属表面附着石墨烯。本装置也可将金属线材穿入塑料管内。

所述高度调节机构包括加工台41、电动推杆42、弯折基座43和排气柱44，加工台41上固接电动推杆42，电动推杆42的伸缩部分上固接弯折基座43，减速电机Ⅰ22固接在弯折基座43上，排气柱44固接在加工台41上且位于阶梯柱32的正下方，电动推杆42的活动端固接有基座，所述进气基柱12固接在基座内。

该部分可以根据图7中所示的一个示例性的工作过程是：

启动电动推杆42用以调节支撑柱11的高度，便于流水线操作，例如将塑料管送至加工台41上，使支撑柱11下降缩进与塑料杆的距离。当支撑柱11下降时实际上进气基柱12和排气管13也随之下降，随后阶梯柱32下降与排气柱44接触，排气柱44将阶梯柱32顶起，气囊15放气缩小，便于塑料管套在气囊15上。

该碳纳米塑料复合材料加工装置还包括托座51、限位槽52、螺杆53、滑块54和扶正管55，托座51固接在所述基座的上端，托座51上设有限位槽52，螺杆53的下端转动连接在托座51的底部，滑块54滑动连接在限位槽52和托座51内，滑块54与螺杆53连接，滑块54左端的中部设有一体连接的扶正管55，扶正管55与滑块54连通，扶正管55的轴线与支撑柱11的轴线处于一个虚拟的垂直的平面，扶正管55的轴线与支撑柱11的轴线平行。

该部分可以根据图8、9和11中所示的一个示例性的工作过程是：

将针状结构穿入扶正管55后旋转螺杆53能够调节滑块54的高度，进而改变针状结构的高度以对应不同直径的塑料管。

该碳纳米塑料复合材料加工装置还包括辊子61、轴62和减速电机Ⅱ63，辊子61前后镜像对称设有两个，两个辊子61的外圈固接有橡胶层，所述橡胶层互相挤压，两个辊子61分别固接在两个轴62上，两个轴62上各固接一个齿轮，两个齿轮合传动，减速电机Ⅱ63固接在加工台41上，减速电机Ⅱ63的输出轴与其中一个轴62的下端，另外一个轴62转动连接在加工台41上，两个辊子61的镜像对称面与所述扶正管55的轴线重合。

该部分可以根据图10和11中所示的一个示例性的工作过程是：

将针状结构由右向左穿入扶正管55，针状结构置于两个辊子61之间，将基于石墨烯的线材与针状机构的右端连接，启动减速电机Ⅱ63使两个轴62带动两个辊子61反向转动，利用两个辊子61带动针状结构由右向左运动进入塑料管上的孔，直至从塑料管的左端穿出，随后针状结构的零件脱离辊子61，将针状结构的零件向左抽出于塑料管，进而将基于石墨烯的线材完全穿过塑料管。将线材的两端分别与塑料管的两端固定，如通过粘剂或塑料热熔。

该碳纳米塑料复合材料加工装置还包括弧形托71、凸条72和导杆73，弧形托71上端的前后两侧各一体连接一个凸条72，弧形托71的下端固接两个导杆73，两个导杆73均滑动连接在加工台41上，导杆73上套有压缩弹簧Ⅱ，所述压缩弹簧Ⅱ的两端分别与加工台41和弧形托71接触，导杆73的下端固接限位块，所述限位块的上端与加工台41的下端接触，弧形托71位于气囊15的正下方。

该部分可以根据图7中所示的一个示例性的工作过程是：

当支撑柱11升高后套装完塑料管并利用气囊15对塑料管固定后，支撑柱11下降下压凸条72使弧形托71下降，压缩弹簧Ⅱ进一步压缩，塑料管通过气囊15和凸条72实现内外受力固定，因凸条72与塑料管为线接触，且可在纵向上弹性运动，进而便于塑料管自转不受影响。

本申请的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本申请技术思想的前提下，对上述实施方式进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本申请的保护范围内。