纳米纤维的纺丝装置及纺丝方法

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维的纺丝装置，具体地讲，涉及一种对于碳纳米管的拉膜、拉丝、并丝为一体的纳米纤维的纺丝装置及纺丝方法。

背景技术

碳纳米管纤维是新一代的高性能纤维，由无数根碳纳米管沿轴向排列而形成，管与管之间靠范德华力相连接。碳纳米管纤维质量轻、强度高、耐高低温、耐腐蚀、使用寿命长、高温下不易变形、散热快、可随意弯折、塑造性强、占用空间小，在防弹材料、复合材料、发热织物等领域有广泛的应用。

目前单根的碳纳米管纤维较细，直径在10-100μm，而在实际生产加工以及产品设计中(如单向带生产、织造、与其他高性能纤维束的混织等)，通常需要若干根单根碳纳米管纤维合并而成的纤维束。碳纳米管纤维纺丝主要分为三种方法，湿法纺丝、直接纺丝与阵列纺丝。湿法纺丝是采用碳纳米管分散液作为纺丝液，后经凝固浴凝固成形，类似于传统的聚合物湿法纺丝；直接纺丝为直接把高温反应炉生产出的碳纳米管网格经过溶液致密等形成碳纳米管纤维；阵列纺丝为先在高温炉中的基底上长出碳纳米管阵列，再将基底拿出，从阵列中拉出薄膜再加工成丝，阵列法制备的纤维内碳纳米管具有较好的取向性，碳纳米管纯度较高，是三种方法中纤维力学性能最好的。

这三种方法，目前公布的技术均只能生产卷绕单根纤维，若要进行织造等工艺，需要再进行退绕-并丝工序，即将多卷单根纤维纱筒同时退绕合并成再卷绕成一束，而退绕时需要接触一些机器零部件，会对纤维有一些磨损，而且并丝工序也较费时。

发明内容

基于此，有必要针对阵列纺丝只能生产单根碳纳米管纤维，并丝工艺复杂且易损毁碳纳米管纤维问题，提供一种纳米纤维的纺丝装置。

一种纳米纤维的纺丝装置，用于碳纳米管纤维的拉丝与并丝工艺，包括固定机构，所述固定机构上包括多个纱盘，所述纱盘用于放置生长有碳纳米管阵列的基底；拉丝机构，所述拉丝机构连接所述固定机构，所述拉丝机构用于从所述生长有碳纳米管阵列的基底中加工形成所述碳纳米管纤维；导丝机构，所述导丝机构包括多级导丝组件，所述多级导丝组件设置在所述固定机构上并相对所述纱盘由近至远依次设置，所述碳纳米管纤维依次通过所述导丝组件并逐级汇聚，直至多根所述碳纳米管纤维合并成一束。

进一步地，所述导丝组件上包括导丝板，所述导丝板上设置多个导丝孔，所述碳纳米管纤维可穿过所述导丝孔并经所述纱盘近处的所述导丝孔逐个呈射线状汇聚到所述纱盘远处的所述导丝孔中。

进一步地，所述导丝机构还包括多级导轮，第一级导轮设置在第一级导丝组件上方，第二级导轮设置在第二级导丝组件靠近所述第一级导丝组件的一侧，依次类推，最后一级导轮设置在最后一级导丝组件远离所述第一级导丝组件的一侧。

进一步地，所述第二级导轮的高度高于所述第一级导轮的高度。

进一步地，所述拉丝机构包括压辊，所述压辊连接所述纱盘，所述压辊转动并压扁所述碳纳米管纤维。

进一步地，所述拉丝机构还包括拉丝模具，所述拉丝模具设置在所述纱盘和所述压辊之间，从所述生长有碳纳米管阵列的基底中拉出碳纳米管薄膜后通过所述拉丝模具后形成所述碳纳米管纤维。

进一步地，所述固定机构包括纱架，所述纱架上包括多层叠加设置的支撑板，所述支撑板上设置多个所述纱盘。

进一步地，所述压辊连接所述支撑板，所述压辊成对地设置在所述纱盘的一侧，所述压辊的轴线方向平行于所述纱盘。

进一步地，所述第一级导丝组件设置在所述纱架顶部，所述最后一级导丝组件远离所述纱架设置，其他所述导丝组件设置在所述第一级导丝组件和所述最后一级导丝组件之间。

进一步地，所述纱架呈多组联排方式设置，每组所述纱架上设置多列所述纱盘，每列所述纱盘的顶部设置所述第一级导丝组件，所述第一级导丝组件的导丝板上开设的导丝孔的数量不少于每列所述纱盘的数量。

进一步地，多组所述纱架顶部的多个所述第一级导丝组件呈排设置，所述第一级导丝组件上的导丝板垂直于所述第二级导丝组件上的导丝板，所述第二级导丝组件的导丝板上开设的导丝孔的数量不少于对应的所述第一级导丝组件的数量。

本申请所提供的纳米纤维的纺丝装置，生长有碳纳米管阵列的基底设置在纱盘上，通过拉丝机构将碳纳米管纤维牵引并输送到导丝组件上，导丝组件沿纱盘由近至远依次设置，碳纳米管纤维沿近处的导丝组件逐级呈射线状汇聚到远处的导丝组件上，依次类推直至多个碳纳米管纤维合并成一束。本申请所提供的纳米纤维的纺丝装置，省去了先单根纤维卷绕再退绕-并丝工序，将若干个阵列纺丝的单根纤维直接合并成一束之后，再卷绕在筒子上，减少了纤维损耗，并且节约了生产时间与成本；同时将碳纳米管纤维的拉丝与并丝工艺直接结合在一起，提高了生产效率。

一种纳米纤维的纺丝方法，包括以上所述的纳米纤维的纺丝装置，还包括以下步骤：

沿固定机构上设置多个纱盘，将生长有碳纳米管阵列的基底放在所述多个纱盘上，分别从所述基底中牵引形成碳纳米管薄膜；

所述纱盘处设置拉丝机构，所述碳纳米管薄膜经拉丝机构后形成单根碳纳米管纤维；

在所述固定机构上设置导丝机构，所述导丝机构包括多级导丝组件，所述多级导丝组件相对所述纱盘由近至远依次设置；

所述碳纳米管纤维依次逐级通过所述多级导丝组件并汇聚成束。

进一步地，所述拉丝机构包括拉丝模具和压辊，所述碳纳米管薄膜经所述拉丝模具挤压成所述单根碳纳米管纤维，所述碳纳米管纤维经所述压辊压扁。

进一步地，所述纱盘呈多层叠加形式设置，每列所述纱盘的顶部设置第一级导丝组件，所述第一级导丝组件包括第一导丝孔，所述单根碳纳米管纤维穿入所述第一导丝孔中。

进一步地，第二导丝组件设置在多个所述第一级导丝组件的一侧，所述第二导丝组件包括第二导丝孔，所述多根碳纳米管纤维经所述第二导丝孔并丝。

进一步地，第三导丝组件设置在所述纱盘的最远处，所述第三导丝组件包括第三导丝孔，并丝后的所述碳纳米管纤维穿入所述第三导丝孔后汇聚成一束。

本申请所提供的纳米纤维的纺丝方法，首先将生长有碳纳米管阵列基底的纱盘固定，将碳纳米管薄膜牵引出并经拉丝模具和压辊进行处理，之后获得压扁的单根碳纳米管纤维，将单根碳纳米管纤维穿入纱盘近处的导丝组件上，多根碳纳米管纤维汇聚后再穿入较远处的导丝组件上，依次类推，直至将所有碳纳米管纤维汇聚成一束。采用本申请所述的纺织方法，能够适用于不同规格要求的碳纳米管纤维束，根据所需要并丝的碳纳米管纤维的数量要求设置不同组合的导丝组件，在拉丝的同时能够实现并丝过程，方法简便，通用性强。

附图说明

图1为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的立体图；

图2为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的纱盘俯视图；

图3为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的1-1局部放大图；

图4为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的第一级导丝组件的立体图；

图5为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的第二级导丝组件的立体图；

图6为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的第三级导丝组件的立体图；

图7为本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1，图1示出了本发明一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的立体图，纳米纤维的纺丝装置包括固定机构1、拉丝机构(未标识)和导丝机构2，其中，导丝机构2和拉丝机构设置在固定机构1上，固定机构1上包括多个纱盘13，纱盘13上放置生长有碳纳米管阵列的基底。拉丝机构设置在纱盘13处，包括拉丝模具(未图示)和压辊31，从碳纳米管阵列中牵引出的碳纳米管薄膜经拉丝模具和压辊31挤压后成为单根扁平状碳纳米管纤维，之后单根碳纳米管纤维依次穿入导丝机构2中并在导丝机构2中逐级汇聚成为一束碳纳米管纤维。导丝机构2包括多级导丝组件，多级导丝组件设置在固定机构1上并相对纱盘13由近至远依次设置，通过拉丝机构的单根碳纳米管纤维41依次经过多级导丝组件逐级汇聚成碳纳米管纤维束42，最后再经缠绕机卷绕成型即可。

进一步参阅图1，固定机构1包括多个纱架11，纱架11呈联排形式布置，每个纱架11上设置支撑板12，支撑板12呈多层叠加形式设置，在支撑板12上设置纱盘13，纱盘13用于放置生长有碳纳米管阵列的基底。图1所示的实施方式，包括五个纱架11，每个纱架11上包括五层支撑板12，每个支撑板12上对称地设置两个纱盘13，纱盘13上的碳纳米管阵列经牵引成碳纳米管薄膜。本实施方式中总共提供了50个纱盘13，最多可放置50个碳纳米管阵列的基底，每个基底上经牵引成碳纳米管薄膜并通过拉丝机构挤压形成一根碳纳米管纤维41，因此，图1所示的实施方式，最多可以合并50根碳纳米管纤维41。

采用图1所示的实施方式，不仅可以实现碳纳米管纤维的加工形成工艺，同时能够实现最多50根碳纳米管纤维的并丝。需要说明的是，过多的纱盘会导致最后几列碳纳米管纤维的路径过长，张力不易控制，影响并丝的效果，因此，本申请所提供的技术方案，建议适用于2-100个纱盘，即最多可同时实现100根碳纳米管纤维的并丝。

图2示出了本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的纱盘俯视图，结合图1所示，拉丝机构包括压辊31和拉丝模具32，优选地，拉丝模具32包括金刚石拉丝模具，每个纱盘13一侧设置一对压辊31，压辊31的轴线平行于纱盘31所在平面，纱盘13上的碳纳米管阵列经牵引呈碳纳米管薄膜，后通过拉丝模具32呈单根碳纳米管纤维41并通过压辊31的滚动将碳纳米管纤维41压扁，形成扁平状碳纳米管纤维41。

本申请所提供的纳米纤维的纺丝装置，通过与五辊牵引机配合使用，碳纳米管纤维经五辊牵引机牵引而出，五辊牵引机整体张力范围为0.1～0.5N，速度1～20m/min，压辊31的转速与五辊牵引机转速一致。碳纳米管薄膜经拉丝模具32挤压成型后，再经压辊31压扁，得到横截面为不规则扁平状的单根碳纳米管纤维41，拉丝模具32的孔径尺寸为50-200μm，压辊31挤压的压力为1-100N，转速为1～20m/min。之后单根碳纳米管纤维41再经导丝机构的挤压和并丝，最终形成质地较为紧密的碳纳米管纤维束42，最后再经缠绕机卷绕成型即可。

导丝机构2包括多级导丝组件和多级导轮，多级导轮用于辅助多级导丝组件上的碳纳米管纤维平滑过渡，因此每级导轮靠近同级的导丝组件设置。导丝组件由纱盘13的近处一直延伸至远处，并将纱盘13上的单根碳纳米管纤维41逐级汇聚到一起，即碳纳米管纤维41先穿入靠近纱盘13处的导丝组件上，再将多根碳纳米管纤维41通过该导丝组件呈射线状汇聚到下一级导丝组件上，之后再经下一级导丝组件将多根碳纳米管纤维41合并，依次类推直至将多根碳纳米管纤维41合并呈一束碳纳米管纤维束42。每级导丝组件包括导丝板和导丝孔，导丝板上设置多个导丝孔，导丝孔用于穿设碳纳米管纤维41，同时处于上一工位的导丝板将碳纳米管纤维41收集后呈射线状汇聚到下一工位处的导丝板上，从而实现逐级合并碳纳米管纤维41的目的。

优选地，本申请所提供的导丝机构2包括三级导丝组件，三级导丝组件设置在固定机构1上并相对纱盘13由近至远依次设置，通过拉丝机构的单根碳纳米管纤维41依次经过多级导丝组件逐级汇聚成束。与之对应的，实施例一中提供三级导轮，第一级导轮211设置在第一级导丝组件21上方，第二级导轮221设置在第二级导丝组件22靠近第一级导丝组件21的一侧，依次类推，第三级导轮231设置在第三级导丝组件23远离第一级导丝组件21的一侧。

第一级导丝组件21设置在纱架11的顶部，第三级导丝组件23设置在固定机构1的一个端部，第二级导丝组件22设置在第一级导丝组件21和第三级导丝组件23之间。需要说明的是，在本实施方式中，第三级导丝组件23用于将多根碳纳米管纤维做最后的并丝，因此设于离纱盘13最远处，第三级导丝组件23可以设置在固定机构1上，也可以与固定机构1分离，设计人员可以根据实际需要选择合适的连接方式。

第一级导丝组件21用于将多个单根碳纳米管纤维41做第一次并丝，因此，第一级导丝组件21与纱盘13对应设置，具体而言，本申请所提供的实施方式，纱盘13成列设置在纱架11上，每列纱盘13的顶部设置一个第一级导丝组件21。第二级导丝组件22用于将第一级导丝组件21上的多根碳纳米管纤维41进行并丝，因此，第二级导丝组件22应与第一级导丝组件21对应设置，第一级导丝组件21成排设置，每一排第一级导丝组件21对应一个第二级导丝组件22。第三级导丝组件23用于将所有碳纳米管纤维41并称一束，因此，第三级导丝组件23可以设置一个，第二级导丝组件22上的所有碳纳米管纤维41均可穿入第三级导丝组件23上并合并成一束。

图3示出了本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的1-1局部放大图，图4示出了本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的第一级导丝组件的立体图，图5示出了本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的第二级导丝组件的立体图，图6示出了本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝装置的第三级导丝组件的立体图，结合图1-图6所示的实施方式，第一级导丝组件21设置在纱架11的顶部，每列纱盘13对应一个第一级导丝组件21，通过第一级导丝组件21将该列的所有纱盘13上的碳纳米管纤维41收集。第一级导丝组件21包括第一导丝板212，第一导丝板212设置第一导丝孔213，第一导丝孔213的数量不少于每列纱盘13的数量。优选地，第一导丝板212上设置五个第一导丝孔213，第一导丝孔213孔径为50-200μm，每列五个纱盘13上牵引而出的单根碳纳米管纤维41可以分别穿设在第一导丝孔213中，且每个第一导丝孔213中仅可穿设一根碳纳米管纤维41。第一级导轮211设置在第一级导丝组件21的上方，用于支撑碳纳米管纤维41。

第二级导丝组件22设置在五个第一级导丝组件21的一侧，第二级导丝组件22上包括第二导丝板222，第二级导丝组件22的第二导丝板222上开设的第二导丝孔的数量不少于对应的第一级导丝组件21的数量。优选地，第二导丝板222上设置十个第二导丝孔223，第二导丝孔223孔径为100-300μm，每个第二导丝孔223对应一个第一导丝板212，即一个第一导丝板212上穿设的五根碳纳米管纤维41可穿入到一个第二导丝孔223中，因此，第二导丝孔223的数量不少于第一级导丝组件21的数量。第二级导轮221设置在第一级导丝组件21和第二级导丝组件22之间，用于支撑多根碳纳米管纤维41，且第二级导轮221的高度高于第一级导轮211的高度，高度差约为3cm，可以抬高碳纳米管纤维41，使经不同的第一级导轮211支撑的碳纳米管纤维41彼此之间不会干涉，并减小碳纳米管纤维41与第二导丝孔223的张力。

优选地，第一导丝孔213、第二导丝孔223之间的孔间距优选为5mm，且处于相对于纱盘13最外侧的第一导丝孔213对应最下方的纱盘13，从而保证多根碳纳米管纤维41相互之间不会碰撞、摩擦。

第三级导丝组件23包括第三导丝板231，第三导丝板231上设置一个第三导丝孔233，优选地，第三导丝孔233孔径为300-1000μm，经第二导丝板222上收集的五十根碳纳米管纤维41经第三导丝孔233后合并成一束碳纳米管纤维束42，最终完成了碳纳米管纤维41的并丝，第三级导轮232设置在第三级导丝组件23远离第一级导丝组件21的一侧，最后碳纳米管纤维束42在第三级导轮232的支撑下平滑地输出。

进一步地，为了更好地实现并丝，第一导丝板212与纱盘13平行设置，从而使碳纳米管纤维41以接近垂直的方向穿入到第一导丝孔213之中，第一导丝板212所在平面与第二导丝板222所在平面相互垂直，同样可以使碳纳米管纤维41以接近垂直的方向穿入到第二导丝孔223之中，从而避免磨损碳纳米管纤维41。

需要说明的是，以上实施方式仅是针对本申请实施例一，将50根碳纳米管纤维合并成一根碳纳米管纤维束，并不意味着本申请所提供的实施方式仅限于以上组合。本申请所提供的技术方案，能够满足较多数量的碳纳米管纤维并丝工艺，同时，可以通过在导丝板设设置不同数量和组合的导丝孔，实现不同的并丝效果，如在第三导丝板231上设置多个第三导丝孔233，经第二导丝板222收集的多根碳纳米管纤维可在第三导丝孔233上同时形成多个碳纳米管纤维束。此外，导丝组件上的各个导丝孔孔径根据每个孔穿入的碳纳米管纤维数量决定的。

并丝后的碳纳米管纤维束42是在一定张力下直接缠绕到筒子上的，不会轻易散开，但是在使用时从筒子上退绕出来，没有张力时易散开，故可以对其进行上浆剂处理，使碳纳米管纤维束之间有一定粘附力，并起到保护纤维、提高纤维浸润性的作用。优选地，采用碳纤维常用上浆剂即可。

通过阵列方式所获得的碳纳米管纤维，具有较好的取向性，碳纳米管纯度较高，且力学性能最高，但是只能生产单根碳纳米管纤维，基底上的碳纳米管被牵引出来后其邻接的碳纳米管会在摩擦力和范德华力的作用下，与被牵引的碳纳米管吸附在一起，依次类推，从而牵引出较长的碳纳米管纤维。

本申请所提供的纺丝装置，生长有碳纳米管阵列的基底设置在纱盘上，通过拉丝机构制备碳纳米管纤维并牵引输送到导丝组件上，导丝组件沿纱盘由近至远依次设置，碳纳米管纤维沿近处的导丝组件逐个呈射线状汇聚到远处的导丝组件上，依次类推直至多个碳纳米管纤维合并成一束。本申请所提供的纳米纤维的纺丝装置，省去了先单根纤维卷绕再退绕-并丝工序，将若干个阵列纺丝的单根纤维直接合并成一束之后，再卷绕在筒子上，减少了纤维损耗，并且节约了生产时间与成本；同时将碳纳米管纤维的拉丝与并丝工艺直接结合在一起，提高了生产效率。

图7示出了本申请一个实施例的纳米纤维的纺丝方法的流程图，本申请所提供的纳米纤维的纺丝方法，包括以上所述的纳米纤维的纺丝装置，还包括以下步骤：

S121:沿固定机构上设置多个纱盘，将生长有碳纳米管阵列的基底放在所述多个纱盘上，分别从所述基底中牵引形成碳纳米管薄膜；

结合图1所示，固定机构1上设置多个纱盘13，优选地，多个纱盘13呈排列方式设置，生长有碳纳米管阵列的基底设置在纱盘13上，并可从纱盘13上牵引出碳纳米管薄膜。需要说明的是，图1所示的纱盘13设置在纱架11上，优选地，每个纱架11上设置5层纱盘13，每层包括两个纱盘13。

S122:所述纱盘处设置拉丝机构，所述碳纳米管薄膜经拉丝机构后形成单根碳纳米管纤维；

结合图1-图6所示，纱盘13处设置拉丝机构，拉丝机构包括拉丝模具32和压辊31，碳纳米管薄膜经过拉丝模具32挤压后形成单根碳纳米管纤维41，单根碳纳米管纤维41经压辊31压扁，被压扁的碳纳米管纤维41呈不规则扁平状，之后再对扁平状的碳纳米管纤维41进行并丝处理。

S123:在所述固定机构上设置导丝机构，所述导丝机构包括多级导丝组件，所述多级导丝组件相对所述纱盘由近至远依次设置；

导丝机构2设置在固定机构1上，导丝机构2包括多级导丝组件，其从相对纱盘13的近处至远处依次排开，每列纱盘13上牵引出的单根碳纳米管纤维41逐级穿入导丝组件中并逐级汇聚，最终成为一束碳纳米管纤维束42。

S124:所述碳纳米管纤维依次逐级通过所述多级导丝组件并汇聚成束。

结合图1所示，固定机构1上包括纱架11，纱架11呈多个联排形式设置，纱盘13叠层设置在纱架11上，每列纱盘13上牵引出单根碳纳米管纤维41并集成在第一级导丝组件21处，将第一级导丝组件21上的多根碳纳米管纤维41穿入下一级导丝组件上，如第二级导丝组件22上，之后再将并丝后的碳纳米管纤维41经第三级导丝组件23合成一束。重复以上步骤使碳纳米管纤维41在多级导丝组件上逐渐合并，最后形成一束完整的碳纳米管纤维束42。导丝组件的数量跟需要合并碳纳米管纤维的次数相符合，技术人员可以根据最终要实现的碳纳米管纤维束的尺寸设计合适的导丝组件。

参阅图2，拉丝机构包括拉丝模具32和压辊31，碳纳米管薄膜经拉丝模具32挤压成单根碳纳米管纤维41，碳纳米管纤维41经压辊31压扁。

进一步地，纱盘13呈多层叠加形式设置，每层设置2个纱盘13，从而使纱盘13在纵向上呈列队方式排布，每列纱盘13的顶部设置第一级导丝组件21，第一级导丝组件21包括第一导丝孔213，单根碳纳米管纤维41穿入第一导丝孔213中。

进一步地，第二导丝组件22设置在多个第一级导丝组件21的一侧，第二导丝组件22包括第二导丝孔223，多个单根碳纳米管纤维41汇聚到第二导丝孔223之中并丝。通过第二导丝孔223和第一导丝孔213使碳纳米管纤维完成第一次合并。

进一步地，第三导丝组件23设置在纱盘13的最远处，第三导丝组件23包括第三导丝孔233，优选地，第三导丝孔233数量为一个，经第二导丝孔223并丝后的碳纳米管纤维41全部穿入第三导丝孔233后汇聚成一束。

需要说明的是，以上所述的纳米纤维的纺丝方法，采用三级导丝组件进行三步合并成束，但并不意味着本申请所提供的方法仅适用于三步法，技术人员可以根据实际的需要设置合适的合并步骤，使得多个单根碳纳米管纤维逐级合并，最终形成一束碳纳米管纤维束。

本申请所提供的纳米纤维的纺丝方法，首先将生长有碳纳米管阵列基底的纱盘固定，将碳纳米管薄膜牵引出并经拉丝模具和压辊进行处理，之后获得压扁的单根碳纳米管纤维，将单根碳纳米管纤维穿入纱盘近处的导丝组件上，多根碳纳米管纤维汇聚后再穿入较远处的导丝组件上，依次类推，直至将所有碳纳米管纤维汇聚成一束。采用本申请所述的纺织方法，能够适用于不同规格要求的碳纳米管纤维束，根据所需要并丝的碳纳米管纤维的数量要求设置不同组合的导丝组件，在拉丝的同时能够实现并丝过程，方法简便，通用性强。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。