Domov / Správy / Správy z priemyslu / Vodivá sadzová pasta má vysokú viskozitu – problém môže byť v štádiu disperzie
Správy z priemyslu
Grafén, uhlíkové nanorúrky a vodivé sadze sa čoraz častejšie používajú vo vodivých náteroch, funkčných atramentoch a pastách na báze vody. Tieto prášky však po vstupe do kvapalných systémov ľahko tvoria aglomeráty. Ak je proces zvlhčovania nedostatočný, následná disperzia je ľahko ovplyvnená, čo ďalej spôsobuje zmeny viskozity pasty, neideálny stav toku a opätovné zhrubnutie po skladovaní – najmä pri zvyšovaní úrovne pridávania uhlíkových nanomateriálov, pretože interakcia medzi časticami sa ďalej posilňuje.
Prášok je ťažké úplne zmáčať kvapalinou
Grafén 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.
Viskozita pasty stúpa s vyšším obsahom pevných látok
So zvyšujúcim sa pridávaním uhlíkových nanomateriálov sa zvyšuje aj medzičasticový kontakt a interakcia – pasta ľahko zhustne, čo je problém, s ktorým sa často stretávame pri zvyšovaní obsahu pevných látok vo vodivých pastách.
Nekonzistentnosť stavu medzi čerstvou a skladovanou pastou
Niektoré pasty vykazujú dobrý stav hneď po dispergovaní, ale po určitom čase sa zmení viskozita, znovu zhrubne alebo sa usadí, čo naznačuje, že hoci bol prášok dočasne rozbitý, následný stabilný stav si vyžaduje ďalšie úpravy.
Reologický stav ovplyvňuje aplikáciu
Vodivé pasty potrebujú svoj stav toku upraviť podľa požiadaviek na proces nanášania, striekania alebo tlače. Príliš vysoká viskozita zvyšuje náročnosť aplikácie; nadmerný tok môže ovplyvniť roztieranie pasty na podklade.
Prečo zvýšenie šmykovej sily nie vždy problém vyrieši
V prípade ťažko dispergovateľných práškov, ako sú grafénové a uhlíkové nanorúrky, niektoré formulácie zvyšujú otáčky za minútu alebo predlžujú čas disperzie, aby sa posilnil mechanický účinok. Tento prístup môže pomôcť rozložiť aglomeráty, ale po oddelení prášku je stále potrebné udržiavať relatívne stabilný dispergovaný stav. Ak sa častice po opätovnom kontakte ľahko znovu aglomerujú, jednoducho predĺženie času mechanickej disperzie nemôže zásadne zmeniť stav systému. Preto treba mechanickú disperziu, zmáčanie prášku a stabilizáciu disperzie posudzovať spoločne.
DH-6552W: Dispergátor pre vodné uhlíkové nanomateriálové systémy
DH-6552W je vodou riediteľný systémový disperzant, ktorý možno použiť pre grafén, uhlíkové nanorúrky, vodivé sadze a prášky sadzí s veľkým povrchom. V prípade pást z uhlíkových nanomateriálov na báze vody je potrebné prášok najskôr dobre navlhčiť, až potom ho možno ďalej dispergovať mechanickým pôsobením. DH-6552W sa môže podieľať na tomto procese, vďaka čomu je disperzia prášku vo vodnom médiu jednoduchšia.
Pokiaľ ide o stav pasty, produkt môže tiež pomôcť systému vytvoriť určitý tixotropný charakter - čo je užitočná referencia pre formulácie, ktoré potrebujú vyvážiť statickú stabilitu a tekutosť pri aplikácii. Okrem toho má DH-6552W dobrú kompatibilitu so systémami akrylovej živice, epoxidovej živice a alkydovej živice. Pri skutočnej aplikácii: najskôr nechajte dispergátor úplne premiešať s vodnou fázou, potom postupne pridajte prášok uhlíkového nanomateriálu; pozorovať zmeny viskozity počas disperzie a podľa toho upraviť rýchlosť pridávania; tiež pozorujte viskozitu, jemnosť, usadzovanie a opätovné zhrubnutie po odstátí – nielen čerstvo pripravenej pasty.
Ťažkosti pri dispergovaní grafénu, uhlíkových nanorúriek a vodivých sadzí súvisia s ich práškovými charakteristikami a silnou tendenciou k aglomerácii. Úprava formulácie pre vodivú pastu sa preto nemôže spoliehať len na zvyšujúcu sa šmykovú silu – je potrebné súčasne zvážiť zmáčanie prášku, stav disperzie a reológiu pasty. DH-6552W sa môže použiť v systémoch pasty z uhlíkových nanomateriálov na báze vody, čím sa zlepšuje zmáčanie prášku a stav disperzie a zároveň sa vyrovnáva tixotropia a skladovací výkon.
Často kladené otázky
Ovplyvňuje zlepšenie disperzie grafénu jeho elektrickú vodivosť vo vytvrdnutom filme?
Áno - a vzťah je nuansovaný. Lepšia individuálna disperzia vločiek grafénu zvyšuje dostupnú vodivú povrchovú plochu a znižuje prah perkolácie (minimálne zaťaženie potrebné na dosiahnutie elektrickej vodivosti). Elektrická vodivosť grafénu však závisí od medzivločkového kontaktu, ktorý tvorí súvislú vodivú sieť – ak pokrytie disperzantom bráni priamemu kontaktu medzi vločkami a vločkami príliš efektívne, vodivosť môže byť napriek dobrej disperzii nižšia, ako sa očakávalo. Optimálna úroveň disperzie pre elektrický výkon je typicky taká, ktorá vytvára rovnomernú distribúciu bez nadmernej separácie, pričom sa vyrovnáva stabilita disperzie s medzičasticovým kontaktom potrebným pre vodivosť.
Aký je rozdiel v požiadavkách na disperziu medzi uhlíkovými nanorúrkami a grafénom vo vodných systémoch?
Uhlíkové nanorúrky predstavujú inú disperznú výzvu ako grafén: ich vláknitá morfológia s vysokým pomerom strán vytvára silné zapletenie medzi trubicami, čo veľmi sťažuje úplné rozbalenie - a nadmerné spracovanie s vysokým strihom môže skrátiť trubice, čím sa zníži ich výhoda elektrickej vodivosti. Vločky grafénu sú náchylnejšie na stohovanie (opätovná agregácia v orientácii tvárou v tvár), čo si vyžaduje stérickú stabilizáciu, aby sa zabránilo. Dispergátory pre uhlíkové nanorúrky zvyčajne potrebujú silnú adsorpciu na stene trubice, aby sa zabránilo opätovnému zhlukovaniu; tie pre grafén potrebujú účinnú stérickú stabilizáciu medzi plochami vločiek. DH-6552W je charakterizovaný pre oba typy — optimálne dávkovanie a proces pre každý z nich by sa mali určiť na základe hodnotenia.
