Kotiin / Uutiset / Teollisuuden uutisia / Johtavalla hiilimustapastalla on korkea viskositeetti – ongelma voi olla dispersiovaiheessa
Teollisuuden uutisia
Grafeenia, hiilinanoputkia ja johtavaa hiilimustaa käytetään yhä enemmän johtavissa pinnoitteissa, funktionaalisissa musteissa ja vesiohenteisissa tahnoissa. Mutta nämä jauheet muodostavat helposti agglomeraatteja joutuessaan nesteisiin. Jos kostutusprosessi on riittämätön, se vaikuttaa helposti myöhempään dispersioon, mikä aiheuttaa edelleen pastan viskositeetin muutoksia, ei-ideaalista virtaustilaa ja uudelleen karkenemista varastoinnin jälkeen – erityisesti hiilinanomateriaalin lisäystasoa nostettaessa, koska hiukkasten välinen vuorovaikutus vahvistuu entisestään.
Jauhetta on vaikea kastella kokonaan nesteellä
Grafeeni and carbon nanotubes have large specific surface areas and readily agglomerate in waterborne systems. If the powder surface is not fully wetted, the effect of mechanical dispersion is also easily limited.
Tahnan viskositeetti nousee korkeammalla kiintoainepitoisuudella
Kun hiilinanomateriaalin lisäys lisääntyy, myös hiukkasten välinen kosketus ja vuorovaikutus lisääntyvät – tahna saa helposti paksuuntumaan, mikä on ongelma, jota usein kohdataan nostettaessa kiintoainepitoisuutta johtavissa tahnoissa.
Tilan epäjohdonmukaisuus tuoreen ja varastoidun tahnan välillä
Jotkut tahnat ovat hyvässä tilassa heti dispergoitumisen jälkeen, mutta jonkin aikaa seisottaessa viskositeetti muuttuu, karhenee tai laskeutuu - mikä osoittaa, että vaikka jauhe oli väliaikaisesti hajotettu, sitä seuraava stabiili tila vaatii lisäsäätöä.
Reologinen tila vaikuttaa sovellukseen
Johtavien tahnojen virtaustila on säädettävä pinnoitus-, ruiskutus- tai painoprosessin vaatimusten mukaisesti. Liian korkea viskositeetti lisää levitysvaikeutta; liiallinen virtaus voi vaikuttaa tahnan leviämiseen alustalle.
Miksi leikkausvoiman lisääminen ei aina ratkaise ongelmaa?
Vaikeasti hajotettaville jauheille, kuten grafeenille ja hiilinanoputkille, jotkin formulaatiot lisäävät RPM:ää tai pidentävät dispersioaikaa mekaanisen vaikutuksen vahvistamiseksi. Tämä lähestymistapa voi auttaa agglomeraatteja hajoamaan, mutta jauheen erottamisen jälkeen tarvitaan edelleen suhteellisen vakaan dispergoituneen tilan säilyttämistä. Jos hiukkaset agglomeroituvat helposti uudelleen kosketuksen jälkeen, pelkkä mekaanisen dispersioajan pidentäminen ei voi muuttaa järjestelmän tilaa perusteellisesti. Siksi mekaanista dispersiota, jauhekostutus ja dispersion stabilointi on tarkasteltava yhdessä.
DH-6552W: Dispergointiaine vesiohenteisille hiilinanomateriaalijärjestelmille
DH-6552W on vesiohenteinen järjestelmän dispergointiaine, jota voidaan käyttää grafeeniin, hiilinanoputkiin, johtavaan nokimustaan ja suuripintaisiin hiilimustajauheisiin. Vesiohenteisissa hiilinanomateriaalitahnoissa jauhe on ensin kostutettava hyvin, ennen kuin se voidaan levittää edelleen mekaanisen vaikutuksen avulla. DH-6552W voi osallistua tähän prosessiin, mikä tekee jauhedispersiosta vesiohenteiseen väliaineeseen helpompia suorittaa.
Tahnatilan osalta tuote voi myös auttaa järjestelmää muodostamaan tietyn tiksotrooppisen luonteen – mikä on hyödyllinen referenssi formulaatioille, joiden on tasapainotettava staattinen stabiilius sovelluksen juoksevuuden kanssa. Lisäksi DH-6552W on hyvä yhteensopivuus akryylihartsi-, epoksi- ja alkydihartsijärjestelmien kanssa. Varsinaisessa sovelluksessa: anna dispergointiaineen ensin sekoittua täysin vesifaasiin ja lisää sitten vähitellen hiilinanomateriaalijauhetta; tarkkaile viskositeetin muutoksia dispersion aikana ja säädä lisäysnopeutta vastaavasti; tarkkaile myös viskositeettia, hienoutta, laskeutumista ja uudelleen karhentumista seisomisen jälkeen – ei vain juuri valmistettua tahnaa.
Grafeenin, hiilinanoputkien ja johtavan nokimustan dispergoinnin vaikeus liittyy niiden jauheominaisuuksiin ja voimakkaaseen agglomeraatiotaipumukseen. Siksi johtavan tahnan koostumuksen säätö ei voi perustua vain kasvavaan leikkausvoimaan – sen on samanaikaisesti otettava huomioon jauheen kostutus, dispersiotila ja tahnan reologia. DH-6552W:tä voidaan käyttää vesiohenteisissa hiilinanomateriaalitahnajärjestelmissä, mikä parantaa jauheen kostutus- ja dispersiotilaa sekä tasapainottaa tiksotropiaa ja varastointikykyä.
Usein kysytyt kysymykset
Vaikuttaako grafeenin dispersion parantaminen sen sähkönjohtavuuteen kovettuneessa kalvossa?
Kyllä – ja suhde on vivahteikas. Parempi yksittäisten grafeenihiutaleiden dispersio lisää käytettävissä olevaa johtavaa pinta-alaa ja vähentää perkolaatiokynnystä (sähkönjohtavuuden saavuttamiseen tarvittava vähimmäiskuormitus). Grafeenin sähkönjohtavuus riippuu kuitenkin hiutaleiden välisestä kosketuksesta, joka muodostaa jatkuvan johtavan verkon – jos dispergointiainepeitto estää suoran hiutale-hiutalekontaktin liian tehokkaasti, johtavuus voi olla odotettua alhaisempi hyvästä dispersiosta huolimatta. Optimaalinen dispersiotaso sähköiselle suorituskyvylle on tyypillisesti sellainen, joka tuottaa tasaisen jakautumisen ilman liiallista erotusta tasapainottaen dispersion stabiiliutta johtavuuden edellyttämän hiukkasten välisen kosketuksen kanssa.
Mitä eroa on hiilinanoputkien ja grafeenin dispersiovaatimuksissa vesiohenteisissa järjestelmissä?
Hiilinanoputket tarjoavat erilaisen dispersiohaasteen kuin grafeeni: niiden kuitumainen, suuren kuvasuhteen morfologia luo vahvan kietoutumisen putkien välille, mikä tekee täydellisestä purkamisesta erittäin vaikeaa – ja liiallinen korkean leikkausvoiman käsittely voi lyhentää putkia, mikä vähentää niiden sähkönjohtavuuden etua. Grafeenihiutaleet ovat herkempiä pinoamiselle (uudelleenaggregoituminen kasvotusten suunnassa), mikä vaatii steeristä stabilointia estääkseen. Hiilinanoputkien dispergointiaineet tarvitsevat tyypillisesti voimakkaan adsorption putken seinämään uudelleen niputuksen estämiseksi; grafeenit tarvitsevat tehokkaan steerisen stabiloinnin hiutalepintojen välillä. DH-6552W on ominaista molemmille tyypeille — kunkin optimaalinen annostus ja prosessi määritetään arvioinnin perusteella.
