CN115538157B - 一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，该方法利用连续化气相沉积法走丝设备连续生产碳纳米管修饰碳化硅纤维，该设备通过前置液封箱和后置液封箱创造了连续走丝反应所需的密闭环境，通过设置气体输入装置、管式炉体、收丝机和放丝机，调节气氛配比、气氛总量、反应温度、走丝速度等条件，从而可以根据需求精确调节走丝，确保CVD制备的可控性、准确性和多样性，给连续化大规模CVD制备复合纤维、碳沉积等提供了技术支持，且制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维的介电性能和力学性能较好，能广泛应用于吸波材料、复合材料增强等领域。

Description

一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法

技术领域

本发明涉及一种碳纳米管修饰碳化硅纤维的生产方法，特别涉及一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，属于纤维材料增强技术领域。

背景技术

碳化硅纤维其本身具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐酸碱等优良的理化性质，是一种质地轻、密度小的陶瓷纤维。相较于碳纳米管(CNTs)有着良好的耐高温、抗氧化性能。碳化硅纤维在吸波材料、高温传感器、复合材料增强、负载分散催化剂等方面都有着巨大的应用前景，在航空航天等国防领域也有广泛应用。

碳纳米管作为新型的碳系纳米材料，在力学、电热学等方面都有优异的表现。其拉伸强度可达到200GPa，弹性模量可以达到1TPa，同时还具备优异的弹性、韧性和抗疲劳性能，是作为高性能纤维的增强材料的理想选择。碳纳米管具有的高比表面积可造成多重散射，在基体作用下吸收各个方向的电磁波；小尺寸效应能引起共振吸收；小直径易于形成大量界面，界面极化有利于电磁波吸收。经过碳纳米管修饰的碳化硅纤维其介电性能和力学性能均有提升，在吸波材料、复合材料增强领域都有广阔的应用前景。

目前，有文献(ACS Applied Materials&Interfaces，2020，12(18):20775－20784.)报道了一种十分高效的短时间感应加热法，在碳化硅纤维上合成碳纳米管，并公开了碳纳米管的含量、材料厚度和填充量对吸波特性的影响。该文献表明，当碳纳米管在复合材料中填充质量分数为0.72％时，有效带宽可达8.8GHz；当厚度为4mm时，最小反射损耗值可达-62.5dB，基于碳纳米管修饰碳化硅纤维优异的性能，其具有广阔前景。目前，碳纳米管修饰碳化硅纤维还处在实验室小规模合成阶段，并未实现大规模连续生产，在连续生产碳纳米管修饰碳化硅纤维过程中碳纳米管的形貌不可控是技术难题。

发明内容

针对现有技术中碳纳米管修饰碳化硅纤维生产存在不能实现连续化以及碳纳米管的形貌不可控等技术缺陷，本发明的目的是在于提供一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，该方法利用连续化气相沉积法走丝设备来实现在碳化硅纤维表面沉积碳纳米管，不但可以实现碳纳米管修饰碳化硅纤维的连续化生产，而且可以在碳化硅纤维表面均匀生长碳纳米管，使得碳化硅纤维的介电性能和力学性能均有改善，能广泛应用于吸波材料、复合材料增强等领域，克服了现有纳米管修饰碳化硅纤维生产存在的不足。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，该方法利用连续化气相沉积法走丝设备连续生产碳纳米管修饰碳化硅纤维；

所述连续化气相沉积法走丝设备包括石英管、导轮机构、液封箱、气体输入装置、尾气处理装置、放丝机和收丝机，所述石英管的一端设有气体进口和进丝口，另一端设有尾气出口和出丝口，所述石英管内腔中部为反应区，所述石英管的反应区设置在管式炉体的加热区域内，所述石英管的气体进口通过管路与气体输入装置的出口连通，所述石英管的尾气出口通过管路与尾气处理装置的进口连通，所述液封箱包括前置液封箱和后置液封箱，所述石英管的进丝口设置在前置液封箱内液面以下，所述石英管的出丝口设置在后置液封箱内液面以下；所述导轮机构用于碳化硅纤维在石英管内腔的传送；

利用连续化气相沉积法走丝设备连续生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的过程为：放丝机中碳化硅纤维连续输出后通过导轮机构传送，先导入装有催化剂溶液的前置液封箱，再从石英管的进丝口导入、穿过石英管内腔中部的反应区、从石英管出丝口导出，最后连续收入收丝机中；所述反应区的气氛和温度分别由气体输入装置和加热区域通过计算机程序调控。

本发明的连续化气相沉积法走丝设备，一方面，利用导轮机构控制碳化硅纤维从石英管的进丝口导入、穿过石英管内腔中部的反应区、从出丝口导出；另一方面，通过气体输入装置调控石英管内的气氛配比、气氛种类，并通过管式炉体设置石英管反应区的反应温度，以及通过前置液封箱和后置液封箱创造连续走丝反应所需的密闭环境，通过上述结构的协同配合，实现特定形貌碳纳米管修饰纤维的连续生产，且可以改善碳化硅纤维的介电性能和力学性能。

作为一个优选的方案，所述石英管的两端分别设置有与石英管垂直布设的进丝管和出丝管，所述进丝管和出丝管均与石英管内腔连通，所述进丝管和出丝管的一端均与石英管密封连接，另一端分别形成所述进丝口和所述出丝口，所述石英管两端的进丝管和出丝管分别设置在前置液封箱和后置液封箱内，且密封在液面以下

作为一个优选的方案，所述放丝机设置在石英管进丝口一侧，所述收丝机设置在石英管出丝口一侧，所述放丝机包括通过第一驱动装置驱动旋转的放丝轮，所述收丝机包括通过第二驱动装置驱动旋转的收丝轮，所述放丝轮输出碳化硅纤维，输出的碳化硅纤维依次穿过进丝口、石英管反应区、出丝口收集在收丝轮上。

作为一个优选的方案，所述收丝机和/或放丝机上安装有预紧轮，所述碳化硅纤维通过预紧轮与导轮机构连接，所述预紧轮上安装有压力传感器，压力传感器通过控制系统与第一驱动装置、第二驱动装置连接。通过控制系统设定碳化硅纤维的拉紧力，通过第一驱动装置、第二驱动装置调节放丝轮和收丝轮的速度来保障纤维的拉紧力处于设定范围，这样可以有效减少内部碳化硅纤维受力，防止断丝的发生，降低了停机检修的几率，提高了生产效率。

作为一个优选的方案，所述导轮机构包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮和第六定滑轮，所述第一定滑轮设置在前置液封箱进丝口的下方，所述第六定滑轮设置在后置液封箱出丝口的下方，所述第二定滑轮设置在石英管内的进丝管出口位置，所述第五定滑轮设置在石英管内的出丝管进口位置，所述第三定滑轮和第四定滑轮分别设置在石英管内反应区的进口端和出口端，所述放丝轮输出的碳纤维依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮、第四定滑轮、第三定滑轮、第五定滑轮和第六定滑轮与收丝轮连接。

作为一个较优选的方案，所述第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮、第五定滑轮和第六定滑轮上均开设有碳化硅纤维大小相匹配的、沿周向布设的U型槽。从而有效减少脱丝概率。

作为一个较优选的方案，所述第三定滑轮和第四定滑轮上沿轴向可以对应布设多个U型槽。碳化硅纤维可以在第三定滑轮和第四定滑轮往复缠绕多次，从而增加碳化硅纤维在反应区内的走丝次数，通过增加走丝次数，提升单位面积的碳纳米管生长时间，提升效率。

作为一个优选的方案，前置液封箱和后置液封箱内分别采用催化剂溶液液封和水封。

作为一个优选的方案，所述前置液封箱和后置液封箱的顶部开口上均设有盖板封闭，所述盖板上、在与进丝管和出丝管相匹配的位置开设有开口，所述盖板上、在与碳化硅纤维相匹配的位置开设有槽。通过盖板的封闭可以尽可能减小液封箱内溶液的挥发，节约生产资源，提高利用率。

本发明在使用连续化气相沉积法走丝设备的基础上，通过调控气相沉积条件能够使得碳化硅纤维表面均匀生长具有特定形貌，且形貌均一的碳纳米管，能够有效改善碳化硅的介电性能和力学性能。

作为一个优选的方案，所述催化剂溶液为浓度为0.02～0.05g/mL的二茂铁二甲苯溶液。在优选的催化剂溶液浓度范围内，可以改善碳纳米管生长长度，且可以提升气相沉积的有效区间，催化剂溶液浓度超过0.05g/ml、低于0.02g/ml时，碳纳米管的整体生长指标都急剧下降。

作为一个优选的方案，所述反应区的气氛和温度的调控过程为：先通入惰性气体排除空气，再在通入惰性气体条件下程序升温至500℃～550℃时，通入还原性气体，同时程序升温至650～800℃，待温度稳定后，再通入气体碳源，进行碳化硅纤维的气相沉积。在优选的气相沉积温度下，碳纳米管的整体生长好，而低于650℃，碳纳米管生长缓慢，而高于800℃，碳纳米管规整度低。

作为一个优选的方案，所述碳化硅纤维的传送速率为0.05～0.3m/min。所述碳化硅纤维的在反应区停留时间为5～20min。碳化硅纤维通过反应区的时间和速率对碳纳米管的生长长度、数量、规整均匀程度等都有明显影响。碳化硅纤维的传送速率，即牵丝速率(s)由所需的反应时间(t)、反应区间的长度(l)、在反应区间内的走丝次数(n)计算得出的。其公式为：s＝nl/t。牵丝速度越慢，反应时间越长，碳纳米管生长情况越好，但效率越低，但是过低牵丝速度会破坏碳纳米管的生长，而速度过快则会造成碳纳米管的生长环境不稳定，其生长情况也会受到影响。

作为一个优选的方案，所述惰性气体、还原性气体和气体碳源的总量为900～1000sccm，其中，惰性气体为700～900sccm、还原性气体为80～180sccm，气体碳源为5～25sccm。惰性气体，如氩气主要起填充保护作用；还原性气体和气体碳源，如氢气以及乙炔气氛占比对连续化气相沉积法生成的碳纳米管的生长情况有很大的影响。还原性气体，如氢气控制在80～180sccm的区间中，碳纳米管生长良好，低于80sccm或高于180sccm碳纳米管形貌不好，氢气优选控制在120～180sccm的区间；气体碳源，如乙炔在5～25sccm的区间中，随乙炔占比上升，碳纳米管的整体生长指标(如长度和形貌)都有所提升，而乙炔占比低于5sccm或超过25sccm后，碳纳米管的整体生长指标又会有所下降。

作为一个较优选的方案，所述惰性气体为氩气，所述还原气体为氢气，所述气体碳源为乙炔。

本发明的连续化气相沉积法走丝设备启动后，将放丝机中的碳化硅纤维牵丝通过设备中的各个滑轮与收丝机相连，石英管前端通过管路密封连接气体输入装置，石英管后端通过管路密封连接尾气处理装置，石英管的进丝口和出丝口需处于液封状态，保证反应环境的气密性；气体输入装置通过电脑程序控制气体输送量和不同气氛调控，反应区的加热区域通过电脑程序控制升温速率、加热温度和保温时间等，放丝机与收丝机通过相同和均匀的速度收放碳化硅纤维，即可连续生产特定形貌的碳纳米管修饰碳化硅纤维。

本发明的石英管以管径45mm的无炉堵常规管式炉为例进行说明。

相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：

本发明的碳纳米管修饰碳化硅纤维生产过程是基于连续化气相沉积法走丝设备实现，该设备通过前置液封箱和后置液封箱创造了连续走丝反应所需的密闭环境，通过设置气体输入装置、管式炉体设置、收丝机和放丝机，调节气氛配比、气氛总量、反应温度、走丝速度等条件，从而可以根据需求精确调节走丝，确保CVD制备的可控性、准确性和多样性，给连续化大规模CVD制备复合纤维、碳沉积等提供了技术支持。

本发明的碳纳米管修饰碳化硅纤维在使用连续化气相沉积法走丝设备的基础上，通过控制气相沉积条件，可以有效调控碳化硅纤维上原位生长的碳纳米管的生长长度、数量、规整均匀程度等，以获得介电性能和力学性能等性能最佳的碳纳米管修饰碳化硅纤维。

附图说明

图1为连续化气相沉积法走丝设备结构示意图；

其中，1、石英管；11、进丝管；12、出丝管；13、第一定滑轮；14、第二定滑轮；15、第三定滑轮；16、第四定滑轮；17、第五定滑轮；18、第六定滑轮；2、气体输入装置；3、尾气处理装置；4、放丝机；5、收丝机；6、前置液封箱；7、后置液封箱；8、管式炉体；81、加热区域。

图2为实施例2制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维微观形貌图。

图3为对比实施例1制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维微观形貌图。

图4为对比实施例2制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维微观形貌图。

图5为对比实施例3制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维微观形貌图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

本发明实施例中，连续化气相沉积法走丝设备如图1所示，包括石英管1、导轮机构、液封箱、放丝机4、收丝机5、气体输入装置2和尾气处理装置3，所述石英管1一端设有气氛进口和进丝口，另一端设有尾气出口和出丝口，所述石英管1内腔中部为反应区，所述石英管1的反应区设置在管式炉体8的加热区域81内，所述石英管1的气氛进口通过管路与气体输入装置2的出口连通，所述石英管1的尾气出口通过管路与尾气处理装置3的进口连通，所述石英管1的两端分别设置有与石英管1垂直布设的进丝管11和出丝管12，所述进丝管11和出丝管12与石英管1内腔连通，所述进丝管11和出丝管12的一端与石英管1密封连接，另一端形成所述进丝口和所述出丝口，所述液封箱包括前置液封箱6和后置液封箱7，所述石英管1的进丝口设置在前置液封箱6液面以下，所述石英管1的出丝口设置在后置液封箱7液面以下；所述放丝机4设置在石英管1进丝口一侧，所述收丝机5设置在石英管1出丝口一侧，所述放丝机4包括通过第一驱动装置驱动旋转的放丝轮，所述收丝机5包括通过第二驱动装置驱动旋转的收丝轮，所述放丝轮上缠绕有待处理的碳化硅纤维，所述石英管1、前置液封箱6和后置液封箱7内均设有导轮机构，所述放丝轮输出碳化硅纤维，输出的碳化硅纤维依次穿过进丝口、石英管1反应区、出丝口收集在收丝轮上。所述导轮机构包括第一定滑轮13、第二定滑轮14、第三定滑轮15、第四定滑轮16、第五定滑轮17和第六定滑轮18，所述第一定滑轮13设置在前置液封箱6进丝口的下方，所述第六定滑轮18设置在后置液封箱7出丝口的下方，所述第二定滑轮14设置在石英管1内、进丝管11出口的位置，所述第五定滑轮17设置在石英管1内、出丝管12进口的位置，所述第三定滑轮15和第四定滑轮16分别设置在石英管1内反应区的进口端和出口端，所述放丝轮上的待处理的碳化硅纤维依次绕过第一定滑轮13、第二定滑轮14、第四定滑轮16、第三定滑轮15、第五定滑轮17和第六定滑轮18与收丝轮连接；所述第一定滑轮13、第二定滑轮14、第三定滑轮15、第四定滑轮16、第五定滑轮17和第六定滑轮18上均开设有待处理的碳化硅纤维大小相匹配的、沿周向布设的U型槽，从而有效减少脱丝概率；所述第三定滑轮15和第四定滑轮16上沿轴向可以对应布设多个U型槽，待处理的碳化硅纤维可以在第三定滑轮15和第四定滑轮16往复缠绕多次，从而增加待处理的纤维在反应区内的走丝次数，设置反应区内走丝次数为n，待处理的纤维在反应时间为t、石英管中主要加热区域长度为l、待处理的纤维在反应区内移动速度为s，st＝nl，这样可以根据纤维束丝或者沉积模板力学性能来判断走丝次数，一般的力学性能越强，走丝次数上限越高，其效率也会越高。

本实施例中，石英管为耐高温的石英管，所述前置液封箱6和后置液封箱7内分别采用催化剂溶液来液封和水封来实现。所述前置液封箱6和后置液封箱7的顶部开口上设有盖板，所述盖板在与进丝管11和出丝管12相匹配的位置设有开口，所述盖板在与待处理的碳化硅纤维相匹配的位置设置与开槽，这样可以尽可能减小液封箱内溶液的挥发，节约生产资源，提高利用率。

本实施例中，所述收丝机5和放丝机4速度均可控制，所述收丝机5和放丝机4上安装有预紧轮，所述预紧轮上安装有压力传感器，压力传感器通过控制系统与第一驱动装置、第二驱动装置连接；通过控制系统设定纤维的拉紧力，通过第一驱动装置、第二驱动装置调节放丝轮和收丝轮的速度来保障纤维的拉紧力处于设定范围，这样可以有效减少内部纤维受力，防止断丝的发生，降低了停机检修的几率，提高了生产效率。

本实施例中，所述气体输入装置2内设有气路流量控制系统，气路流量控制系统能调节多气氛进入石英管1的组分占比、进入时间等操作细节，并能根据需要调整。尾气处理装置3内设有排气装置，可以将石英管1内反应气体排出。

采用本装置，组装好全部设备系统后，将纤维通过系统内各轮滑与收丝机5、放丝机4相连，通过改变气氛配比、气氛种类、反应温度、催化剂种类、纤维种类等条件，就能够生产特定形貌的碳纳米管修饰碳化硅纤维，其介电性能和力学性能均有改善，在吸波材料、复合材料增强等领域有着良好的应用前景。整体设备结构简单，操作方便，能够实现连续化的CVD生产。

实施例2

采用实施例1装置来实现碳纳米管修饰碳化硅纤维的连续生产。

将各系统设备按流程图组装，确认气路通畅无漏气堵塞现象。碳化硅纤维通过系统内各个滑轮与收丝机、放丝机相连，确认纤维已经除胶，表面无明显损伤。

用电子称称量二茂铁加入到二甲苯中，超声30min，配制浓度为0.05g/ml的二茂铁/二甲苯催化剂。之后加入到前置水箱中，后置水箱加入去离子水，确认液封状态，保证反应环境的气体最终通往尾气处理装置。

通入氩气30min，尽量将反应环境中的空气排出，开始执行升温程序(期间始终保持氩气通入，总流量为800sccm)，升温至500℃时，通入氢气，流量为180sccm。升温至反应温度740℃时，待温度稳定5min后恒定反应温度，通入乙炔，流量为25sccm，并且启动收丝机、放丝机开始进行牵丝，牵丝速率为0.05m/min，碳化硅在反应环境内生长碳纳米管的时间为7min。

将产物置于扫描电镜下观察形貌，并且进行电阻率测试。

碳化硅纤维原本电阻率为40Ω·cm，经过碳纳米管修饰碳化硅纤维的电阻率为0.79Ω·cm。

碳纳米管修饰碳化硅纤维的不同倍率下的扫描电镜图如图2所示，从图中可以看出碳化硅表面修饰的碳纳米管的形貌规整均匀。

对比实施例1

与实施例2相比，区别在于：以通入氢气流量为70sccm和200sccm作为对照。

氢气流量为70sccm时制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维电阻率为13.03Ω·cm；

氢气流量为200sccm制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维电阻率为5.78Ω·cm；

碳纳米管修饰碳化硅纤维的扫描电镜图如图3所示，左图为氢气流量较低条件下，流量为70sccm时制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维；右图为氢气流量较高条件下，流量为200sccm制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维，从图中可以看出氢气流量较低条件下和氢气流量较高条件下，碳化硅表面修饰的碳纳米管的形貌均较差。通过实验证明，当氢气流量为80～180sccm碳纳米管的形貌特点好，高于180sccm或低于80sccm，碳纳米管的生长均受影响。

对比实施例2

与实施例2相比，区别在于：以反应温度为600℃和900℃作为对照。

温度较低条件下，反应温度600℃时，制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维电阻率为23.16Ω·cm；

温度较高条件下，反应温度为900℃时，制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维电阻率为17.72Ω·cm；

碳纳米管修饰碳化硅纤维的扫描电镜图如图4所示，左图为温度较低条件下，600℃时，制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维；右图为温度较高条件下，900℃时制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维，从图中可以看出碳化硅表面修饰的碳纳米管的形貌均较差。通过实验证明，在优选的气相沉积温度下，碳纳米管的整体生长好，而低于650℃，碳纳米管生长缓慢，或高于800℃，碳纳米管整度降低。

对比实施例3

与实施例2相比，区别在于：以反应时间为4min作为对照。

时间较短条件下，反应时间4min时制备的碳纳米管修饰碳化硅纤维电阻率为21.05Ω·cm；

碳纳米管修饰碳化硅纤维的扫描电镜图如图5所示，从图中可以看出碳化硅表面修饰的碳纳米管的形貌均较差，未生长完整。

Claims (7)

1.一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：利用连续化气相沉积法走丝设备连续生产碳纳米管修饰碳化硅纤维；

所述连续化气相沉积法走丝设备包括石英管(1)、导轮机构、液封箱、气体输入装置(2)、尾气处理装置(3)、放丝机(4)和收丝机(5)，所述石英管的一端设有气体进口和进丝口，另一端设有尾气出口和出丝口，所述石英管内腔中部为反应区，所述石英管的反应区设置在管式炉体(8)的加热区域(81)内，所述石英管的气体进口通过管路与气体输入装置的出口连通，所述石英管的尾气出口通过管路与尾气处理装置的进口连通，所述液封箱包括前置液封箱(6)和后置液封箱(7)，所述石英管的进丝口设置在前置液封箱内液面以下，所述石英管的出丝口设置在后置液封箱内液面以下；所述导轮机构用于碳化硅纤维在石英管内腔的传送；

利用连续化气相沉积法走丝设备连续生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的过程为：放丝机中碳化硅纤维连续输出后通过导轮机构传送，先导入装有催化剂溶液的前置液封箱，再从石英管的进丝口导入、穿过石英管内腔中部的反应区、从石英管出丝口导出，最后连续收入收丝机中；所述反应区的气氛和温度分别由气体输入装置和加热区域通过计算机程序调控；

所述收丝机和/或放丝机上安装有预紧轮，所述碳化硅纤维通过预紧轮与导轮机构连接，所述预紧轮上安装有压力传感器，压力传感器通过控制系统与第一驱动装置、第二驱动装置连接；

所述碳化硅纤维的传送速率为0.05～0.3m/min；所述碳化硅纤维的在反应区停留时间为5～20min；

所述催化剂溶液为浓度在0.02～0.05g/mL范围内的二茂铁二甲苯溶液。

2.根据权利要求1所述的一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：所述石英管的两端分别设置有与石英管垂直布设的进丝管(11)和出丝管(12)，所述进丝管和出丝管均与石英管内腔连通，所述进丝管和出丝管的一端均与石英管密封连接，另一端分别形成所述进丝口和所述出丝口，所述石英管两端的进丝管和出丝管分别设置在前置液封箱和后置液封箱内，且密封在液面以下。

3.根据权利要求1所述的一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：所述放丝机设置在石英管进丝口一侧，所述收丝机设置在石英管出丝口一侧，所述放丝机包括通过第一驱动装置驱动旋转的放丝轮，所述收丝机包括通过第二驱动装置驱动旋转的收丝轮，所述放丝轮输出碳化硅纤维，输出的碳化硅纤维依次穿过进丝口、石英管反应区、出丝口收集在收丝轮上。

4.根据权利要求3所述的一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：所述导轮机构包括第一定滑轮(13)、第二定滑轮(14)、第三定滑轮(15)、第四定滑轮(16)、第五定滑轮(17)和第六定滑轮(18)，所述第一定滑轮设置在前置液封箱进丝口的下方，所述第六定滑轮设置在后置液封箱出丝口的下方，所述第二定滑轮设置在石英管内的进丝管出口位置，所述第五定滑轮设置在石英管内的出丝管进口位置，所述第三定滑轮和第四定滑轮分别设置在石英管内反应区的进口端和出口端，所述放丝轮输出的碳纤维依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮、第四定滑轮、第三定滑轮、第五定滑轮和第六定滑轮与收丝轮连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：所述反应区的气氛和温度的调控过程为：先通入惰性气体排除空气，再在通入惰性气体条件下程序升温至500℃～550℃时，通入还原性气体，同时程序升温至650～800℃，待温度稳定后，再通入气体碳源，进行碳化硅纤维的气相沉积。

6.根据权利要求5所述的一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：所述惰性气体、还原性气体和气体碳源的总量为900～1000sccm，其中，惰性气体为700～900sccm，还原性气体为80～180sccm，气体碳源为5～25sccm。

7.根据权利要求6所述的一种连续化气相沉积法生产碳纳米管修饰碳化硅纤维的方法，其特征在于：所述惰性气体为氩气，所述还原性气体为氢气，所述气体碳源为乙炔。