一种碳纤维表面处理装置的制作方法

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1.本技术涉及碳纤维表面处理领域，尤其涉及一种碳纤维表面处理装置。

背景技术：

2.随着火箭、无人机等航空航天飞行器制备技术的发展，应用端对高模量碳纤维的需求日益增加，而高模量碳纤维的表面惰性更大，需要更深度的表面处理。现有技术中，常采用阳极电解氧化法来对碳纤维表面进行处理。阳极电解氧化法即是将碳纤维与电源的正极电连接，在酸性或碱性电解质溶液中对碳纤维进行表面氧化处理。然而，上述碳纤维表面处理方式，由于要将碳纤维绕设于两个正极材料管之后，浸入电解液中进行电解处理，若碳纤维直接绕设于两个正极材料管之间则会存在上下层碳纤维在电解液中与阴极存在距离差的问题。

技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种碳纤维表面处理装置，以解决上述背景技术中提出的直接绕设于两个正极材料管之间会存在上下层碳纤维在电解液中与阴极存在距离差的问题。
4.为实现上述目的，本技术提供一种碳纤维表面处理装置。
5.本技术提供一种碳纤维表面处理装置，所述碳纤维表面处理装置包括：
6.电解槽；
7.阴极，位于所述电解槽中；
8.阳极组件，所述阳极组件包括位于所述电解槽内的两个间隔布置的绕线部，两个所述绕线部之间设置有压线部，所述压线部用于压合绕设于两个所述绕线部之间的碳纤维。
9.本技术的一些实施例中，所述阴极包括阴极板，所述绕线部的底端与所述压线部的底端位于同一平面，且所述平面与所述阴极板平行。
10.本技术的一些实施例中，所述绕线部包括第一正极材料管；和/或，
11.所述压线部包括分别靠近两个所述绕线部设置的第二正极材料管。
12.本技术的一些实施例中，所述第一正极材料管为石墨管；和/或，
13.所述第二正极材料管为石墨管；和/或，
14.所述第一正极材料管的直径为3至5厘米；和/或，
15.所述第二正极材料管的直径为3至5厘米。
16.本技术的一些实施例中，所述碳纤维表面处理装置还包括：
17.两个正极材料杆，每一个所述正极材料杆的一端均与一个第一正极材料管以及靠近其的第二正极材料管连接，每一个所述正极材料杆的另一端均伸出所述电解槽；
18.电源，所述电源的负极与所述阴极连接，所述电源的正极分别连接两个所述正极材料杆。
19.本技术的一些实施例中，所述碳纤维表面处理装置包括：
20.支架，所述支架用于支撑两个所述正极材料杆。
21.本技术的一些实施例中，各所述正极材料杆均与所述支架活动连接，以调节所述第一正极材料管以及所述第二正极材料管与所述阴极之间的距离。
22.本技术的一些实施例中，所述支架包括横梁以及设置于所述横梁两端的竖向支撑梁，各所述正极材料杆均与所述横梁活动连接。
23.本技术的一些实施例中，两个所述正极材料杆上均设置有刻度标识。
24.本技术的一些实施例中，所述电源包括直流电流柜。
25.本技术的有益效果是：
26.本技术提供的一种碳纤维表面处理装置，其阳极组件包括位于电解槽内的两个间隔布置的绕线部，两个绕线部之间设置有压线部，用于压合绕设于两个绕线部之间的碳纤维，如此，使得绕设于绕线部的碳纤维在压线部的作用下处于同一平面，解决了常规缠绕方式下碳纤维在电解液中与阴极存在距离差的问题，有利于碳纤维表面得到均匀处理。
附图说明
27.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且与描述一起用于解释本技术的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本技术的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本技术一示例性实施例示出的碳纤维表面处理装置的结构示意图。
29.附图标记：
30.100：电解槽；200：阴极；210：阴极板；300：阳极组件；310：绕线部；311：第一正极材料管；320：压线部；321：第二正极材料管；400：碳纤维；500：正极材料杆；600：支架；610：横梁；620：竖向支撑梁；700：电源。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
32.如前所述，通过常规缠绕方式在试样架上缠绕碳纤维，会出现两层碳纤维平面，两层碳纤维平面在电解液中与阴极存在距离差的问题，容易导致碳纤维表面处理程度不均匀，基于此，本技术提供一种碳纤维表面处理装置，其阳极组件包括位于电解槽内的两个间隔布置的绕线部，两个绕线部之间设置有压线部，用于压合绕设于两个绕线部之间的碳纤维，如此，使得绕设于绕线部的碳纤维在压线部的作用下处于同一平面，解决了常规缠绕方式下碳纤维在电解液中与阴极存在距离差的问题，有利于碳纤维表面得到均匀处理。
33.下面结合附图，对根据本技术所提供的碳纤维表面处理装置进行详细说明。
34.本技术一示例性实施例提供了一种碳纤维表面处理装置，如图1所示，包括：电解
槽100、阴极200和阳极组件300。其中，阴极200位于所述电解槽100中。阳极组件300包括位于电解槽100内的两个间隔布置的绕线部310，两个绕线部310之间设置有压线部320，压线部320用于压合绕设于两个绕线部310之间的碳纤维400。
35.本实施例中，电解槽100中设置有电解液和阴极200。阳极组件300包括两个绕线部310，碳纤维400绕设于两个绕线部310。压线部320位于两个绕线部310之间，压线部320可以设置为一个或者多个，压线部320可以为柱状结构、筒状结构、长方体结构、板状结构等，压线部320将绕设于两个绕线部310之间的碳纤维400压合至同一平面，使得两个绕线部310之间的碳纤维400在各个位置与阴极200之间的距离均相同，从而获得均匀的深度表面处理。
36.本技术一示例性实施例提供了一种碳纤维表面处理装置，如图1所示，其阴极200包括阴极板210，绕线部310的底端与压线部320的底端位于同一平面，且该平面与阴极板210平行，从而使得绕设于两个绕线部310之间的碳纤维400形成平整的碳纤维带，且该碳纤维带与阴极板210平行，从而获得更均匀的碳纤维400表面处理。
37.一实施例中，绕线部310包括第一正极材料管311，压线部320包括分别靠近两个绕线部310设置的第二正极材料管321。第一正极材料管311和第二正极材料管321具有良好的导电性，能够为绕设于第一正极材料管311和第二正极材料管321上的碳纤维400导电。按照图1中标示的走丝顺序对碳纤维400进行缠绕，为方便描述，将位于一侧(例如图1中的左侧)的第一正极材料管311称为第一正极材料管a，将位于另一侧(例如图1中的右侧)的第一正极材料管311称为第一正极材料管b，将位于一侧(例如图1中的左侧)的第二正极材料管312称为第二正极材料管a，将位于另一侧(例如图1中的右侧)的第二正极材料管312称为第二正极材料管b，碳纤维400依次绕设于第二正极材料管b，经过第二正极材料管b的底部、第二正极材料管a的底部，从第一正极材料管a的顶部逆时针绕设于第一正极材料管a，再依次经过第二正极材料管a的底部、第二正极材料管b的底部从第一正极材料管b的底部逆时针绕设于第一正极材料管b，如此往复缠绕多次，例如30次，形成平整紧密的碳纤维带，另外，碳纤维400的丝束量可以灵活控制，少量多次的进行处理，如此更有利于碳纤维400获得均匀的深度表面处理。
38.本实施例中，如图1所示，碳纤维400按照图1中标示的走丝顺序绕设后形成平整紧密的碳纤维带，该碳纤维带在深度表面处理之后，可直接用于测试碳纤维复合材料层间剪切强度(参照gb/t 1450.1-2005纤维增强塑料层间剪切强度试验方法)，由于减少了制样过程中碳纤维400的退绕再卷绕的过程，从而更易于获得准确的碳纤维400层间剪切强度数据。
39.示例性地，碳纤维表面处理装置的第一正极材料管311和第二正极材料管321为由导电材料制成的直径相同的空心圆柱体，可选的导电材料有金属材料、合金材料、复合高分子导电材料、石墨等，例如第一正极材料管311和第二正极材料管321均为石墨管。第一正极材料管311、第二正极材料管321的直径为3至5厘米，如此，可以提供碳纤维400与第一正极材料管311、第二正极材料管321足够的接触面积，有利于碳纤维400进行深度表面处理。
40.本公开一示例性实施例提供一种碳纤维表面处理装置，该碳纤维表面处理装置还包括：两个正极材料杆500和电源700。其中，两个正极材料杆500中，每一个正极材料杆500的一端均与一个第一正极材料管311以及靠近其的第二正极材料管321连接，每一个正极材料杆500的另一端均伸出电解槽100。电源700的负极与阴极200连接，电源700的正极分别连
接两个正极材料杆500。正极材料杆500选择具有一定硬度的导电材料制成，例如金属杆、石墨杆等，正极材料杆500具有良好的导电性，能够将电源700正极与碳纤维400电连接，使得碳纤维400作为阳极端，进而采用阳极电解氧化法，有利于碳纤维400进行深度表面处理。
41.本公开一示例性实施例提供一种碳纤维表面处理装置，该碳纤维表面处理装置还包括支架600，支架600用于支撑两个正极材料杆500。支架600由强度较高、硬度较大的绝缘材料制成，在给两个正极材料杆500通电时，可以有效地避免漏电的危险，提高装置的安全性，支架例如可以为木杆、塑料杆或喷有绝缘漆的金属杆等。支架600能够支撑两个正极材料杆500，有利于与正极材料杆500连接的第一正极材料管311以及靠近其的第二正极材料管321与阴极200保持一定距离，从而使得绕设于第一正极材料管311和第二正极材料管321上的碳纤维400作为阳极进行电解氧化反应，对碳纤维400进行深度表面处理。
42.本公开一示例性实施例提供一种碳纤维表面处理装置，该碳纤维表面处理装置的两个正极材料杆500均与支架600活动连接，可以根据不同使用场景的需要以及配合电解液的浓度以及电流的调整，来调节第一正极材料管311以及第二正极材料管321与阴极200之间的距离，更有利于获得不同的碳纤维400表面处理强度及处理效果。
43.示例性地，正极材料杆500与支架600采用过盈配合的方式进行连接，在支架600上设置孔洞，孔洞处采用摩擦系数较大、弹性较小的材料，孔洞的直径略小于正极材料杆500横截面的直径，正极材料杆500通过支架600上的孔洞时，与孔洞产生挤压，从而产生摩擦力对正极材料杆500进行支撑。可以手动的对正极材料杆500施加向上的拉力或者向下的压力，从而调整正极材料杆500的高度，进而根据不同使用场景的需要，配合电解液浓度以及表面处理电流的调整来调整第一正极材料管311以及第二正极材料管321与阴极200之间的距离，更有利于获得不同的碳纤维400表面处理强度及处理效果，并且正极材料杆500与支架600通过过盈配合的方式连接，操作简单，方便调整。
44.在其他的实施例中，正极材料杆500与支架600也可以通过插接的方式活动连接，在支架600上设置圆柱销、圆锥销或异形销，在正极材料杆500上设置多个间隔距离相同的、与销配合的圆柱形、圆锥形或异形孔洞，将支架600上的销插入正极材料杆500的孔洞进行连接，可以根据不同使用场景的需要，配合电解液浓度以及表面处理电流的调整来将支架600上的销插入正极材料杆500上不同的孔洞中，从而调整正极材料杆500的高度，进而调整第一正极材料管311以及第二正极材料管321与阴极200之间的距离，更有利于获得不同的碳纤维400表面处理强度及处理效果，并且通过销插接的连接方式，操作简单，方便调整。
45.示例性地，碳纤维表面处理装置的支架600包括横梁610以及设置于横梁610两端的竖向支撑梁620，各正极材料杆500均与横梁610活动连接。竖向支撑梁620与横梁610是固定连接的，竖向支撑梁620用于给横梁610及横梁610上的正极材料杆500提供稳定的支撑。各正极材料杆500均与横梁610活动连接，具体活动连接方式如上所述，有利于根据不同的需要灵活调节设置于正极材料杆500上的第一正极材料管311和第二正极材料管321与阴极200的距离，从而获得不同的碳纤维400表面处理程度和处理效果。
46.一实施例中，如图1所示，碳纤维表面处理装置的两个正极材料杆500上均设置有刻度标识。从而在调整正极材料杆500的高度时，使两根正极材料杆500始终保持在同一刻度，有利于保持绕设于第一正极材料管311和第二正极材料管321上的碳纤维400水平，且有利于清晰地进行距离调整。
47.一实施例中，如图1所示，碳纤维表面处理装置的电源700包括直流电流柜，可选地，电源700还可以包括：干电池、蓄电池、直流发电机等。直流电流柜的正极通过导线与正极材料杆500连接，电源700的负极通过导线与阴极200连接，为装置供电，进行后续的电解反应。
48.本技术一实施例对采用上述的碳纤维表面处理装置进行表面处理得到的碳纤维400和采用相关技术进行表面处理得到的碳纤维400即空白对照组进行实验对比。具体地，选取一束丝束量为12k的经过2500℃高温石墨化后的某国产m46级高模量碳纤维的生产过程样品，将其按图1中的走丝顺序，依次缠绕在第一正极材料管311和第二正极材料管321上，往复缠绕30次，制备出平整紧密的碳纤维带。然后根据正极材料杆500的刻度，调整碳纤维带与阴极200板保持平行，调节两者的间距为7cm。启动直流电流柜，对碳纤维带进行深度表面处理。取出深度表面处理后的碳纤维带，制备层间剪切强度测试样条，测得层间剪切强度为92mpa。与空白对照组(碳纤维400直接绕设于两个第一正极材料管311)相比，该数据提升了近137％，也就是说，本技术提供的碳纤维表面处理装置对碳纤维400进行更加均匀有效的深度表面处理，有利于提升碳纤维400的层间剪切强度。
49.上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本技术的保护范围之内。
50.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
51.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述碳纤维表面处理装置包括：电解槽；阴极，位于所述电解槽中；阳极组件，所述阳极组件包括位于所述电解槽内的两个间隔布置的绕线部，两个所述绕线部之间设置有压线部，所述压线部用于压合绕设于两个所述绕线部之间的碳纤维。2.根据权利要求1所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述阴极包括阴极板，所述绕线部的底端与所述压线部的底端位于同一平面，且所述平面与所述阴极板平行。3.根据权利要求1所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述绕线部包括第一正极材料管；和/或，所述压线部包括分别靠近两个所述绕线部设置的第二正极材料管。4.根据权利要求3所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述第一正极材料管为石墨管；和/或，所述第二正极材料管为石墨管；和/或，所述第一正极材料管的直径为3至5厘米；和/或，所述第二正极材料管的直径为3至5厘米。5.根据权利要求3所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述碳纤维表面处理装置还包括：两个正极材料杆，每一个所述正极材料杆的一端均与一个第一正极材料管以及靠近其的第二正极材料管连接，每一个所述正极材料杆的另一端均伸出所述电解槽；电源，所述电源的负极与所述阴极连接，所述电源的正极分别连接两个所述正极材料杆。6.根据权利要求5所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述碳纤维表面处理装置包括：支架，所述支架用于支撑两个所述正极材料杆。7.根据权利要求6所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，各所述正极材料杆均与所述支架活动连接，以调节所述第一正极材料管以及所述第二正极材料管与所述阴极之间的距离。8.根据权利要求7所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述支架包括横梁以及设置于所述横梁两端的竖向支撑梁，各所述正极材料杆均与所述横梁活动连接。9.根据权利要求7所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，两个所述正极材料杆上均设置有刻度标识。10.根据权利要求5所述的碳纤维表面处理装置，其特征在于，所述电源包括直流电流柜。

技术总结

本申请涉及一种碳纤维表面处理装置，碳纤维表面处理实验装置包括：电解槽；阴极，位于电解槽中；阳极组件，阳极组件包括位于电解槽内的两个间隔布置的绕线部，两个绕线部之间设置有压线部，压线部用于压合绕设于两个绕线部之间的碳纤维，如此，使得绕设于绕线部的碳纤维在压线部的作用下处于同一平面，解决了常规缠绕方式下碳纤维在电解液中与阴极存在距离差的问题，有利于碳纤维表面得到均匀处理。有利于碳纤维表面得到均匀处理。有利于碳纤维表面得到均匀处理。