Почти все технические специалисты, работающие с проводящей пастой УНТ, сталкивались с этой проблемой: паста, приготовленная однажды, имеет хорошую текучесть, соответствующую вязкость и тонкость. Однако после хранения в течение ночи он превращается в желеобразное твердое вещество, которое невозможно вылить на следующее утро.
Только инсайдеры могут понять это разочарование. Что именно вызывает восстановление вязкости и желеобразное гелеобразование в проводящей пасте УНТ? Сегодня мы подробно объясняем механизм и решения.
1. Определение феномена: что такое «отскок вязкости»?
«Желеобразный» — общий технический термин, обозначающийгелеобразование. Типичные симптомы:
Свежеприготовленная проводящая паста CNT демонстрирует хорошую текучесть и контролируемую вязкость.
После отдыха от нескольких часов до одного-двух суток вязкость резко возрастает, теряется текучесть и паста становится полутвердым гелем или даже полностью затвердевает.
Эта проблема особенно распространена вводные проводящие пасты УНТ; Системы на нефтяной основе (NMP) также демонстрируют гелеобразование при определенных условиях. Это часто происходит неожиданно: продукт прошел проверку на образцах, но не прошел серийное производство; стабилен в резервуарах для перемешивания, но загущается после переноса в бочки для отдыха.
Один из промышленных пользователей поделился: «Моя паста из УНТ хорошо растекалась в первый день, но на следующий день превратилась в гель. Я использовал диспергаторы с привитым SMA, солью фосфатамина и солью амина карбоновой кислоты, с диспергированием и измельчением в гомогенизаторе, и размер частиц соответствовал требованиям-, но она все равно превращалась в желе». Эту путаницу разделяют бесчисленные технические специалисты.
2. Три основные причины желеобразного гелеобразования
Чтобы решить проблему гелеобразования, мы должны сначала понять его причину, которая заключается в свойствах УНТ и стабильности дисперсии.
1) Слабая связь между диспергатором и УНТ.
УНТ имеют чрезвычайно большую удельную поверхность (одностенные: 800–1300 м²/г; многостенные: 180–210 м²/г) и сильные межтрубные силы Ван-дер-Ваальса, что делает их склонными к агломерации. Стабильная дисперсия требует, чтобы диспергаторы были адсорбированы на поверхности УНТ, чтобы обеспечить стерические препятствия или электростатическое отталкивание.
Однако обычные диспергаторы, такие какКМЦ (карбоксиметилцеллюлоза натрия)иПВП (поливинилпирролидон)не предназначены для УНТ. Их связывание с УНТ слабое и склонно кдесорбцияво время отдыха. Как только диспергаторы десорбируются, УНТ повторно запутываются и образуют трехмерную сеть, что приводит к гелеобразованию.
Исследователь отметил: «При содержании УНТ 4,3% и 30% диспергатора (по массе порошка) удаление ПВП и замена диспергаторов устранили гелеобразование». Это подтверждаетнесоответствие диспергатора является основной причиной.
2) Тиксотропная ловушка: утолщение в состоянии покоя
Проводящая паста CNT является типичнымненьютоновская тиксотропная жидкость:
Сдвиг (перемешивание): структура нарушена, текучесть улучшена.
В состоянии покоя: структурные реформы, текучесть ухудшается.
Субмикроскопически диспергаторы и УНТ образуют линейные или сетчатые структуры. Перемешивание разрушает эти структуры; отдых позволяет им восстановиться. Чрезмерное восстановление вызывает гелеобразование.
Системы с активными материалами с мелкими частицами (например, LiFePO₄) требуют большего количества связующего и проводящего агента, что облегчает формирование сетей в состоянии покоя и демонстрирует меньшую текучесть. Это объясняет, почему некоторые формулы очень склонны к гелеобразованию.
3) Нестабильность системы: дисбаланс pH или чрезмерная влажность.
Водные системы: pH имеет решающее значение для стабильности дисперсии. Большинство диспергаторов (например, модифицированные сополимеры SMA) лучше всего действуют приpH 9–13. За пределами этого диапазона изменяется конформация молекул, стерические препятствия ослабевают и УНТ повторно агломерируются.
Системы NMP на нефтяной основе: влага – это скрытая угроза. NMP высокополярен и гигроскопичен. Чрезмерная влага разрушает адсорбционные слои диспергатора и может вступать в реакцию со связующими веществами (например, ПВДФ), вызывая гелеобразование. Промышленный стандартвлажность Меньше или равна 1500 ppmдля проводящей пасты CNT.
Другие триггеры: большие колебания температуры хранения, недостаточная дисперсия (недостаточное измельчение, неправильная линейная скорость).
3. Решения: от исправления к контролю версий
Немедленное исправление гелеобразной пасты
Перемешатьтщательно. Тиксотропные жидкости тонкие при сдвиге; сильное перемешивание может разрушить структуру геля и восстановить текучесть. Сильное или необратимое химическое гелеобразование приводит к образованию отходов.
Профилактические решения (проверенные в отрасли)
Решение 1. Используйте гипердиспергаторы, специфичные для УНТ.
Обычные КМЦ/ПВП слабо связываются и легко десорбируются. СовременныйГипердисперсионные системы, адаптированные к CNTпредлагают гораздо более сильную адсорбцию на основе анализа первых принципов дисперсии материала 1D и . 0D.
Наши запатентованные гипердиспергаторы серии FB обеспечивают:
Вязкость пасты на 40 % ниже при идентичных условиях.
Single‑walled CNT paste solid content >1%
Снижение отскока вязкости на 50 % в системах с высоким содержанием кремния.
Отсутствие гелеобразования на протяжении всего срока службы.
Дозировка: 20–100 % (многостенные УНТ); 100–200 % (одностенные УНТ). Он снижает вязкость, улучшает текучесть и уменьшает осаждение.
Решение 2: Строго контролировать pH и влажность
Водные системы: Поддерживать pH в оптимальном диапазоне (обычно 9–13); регулярно калибровать pH-метры; при необходимости используйте регуляторы pH.
Системы на масляной основе: Входящая влага NMP<500 ppm; workshop relative humidity <30%; vacuum‑dry CNTs at 80–100 °C for 4–8 hours before use.
Решение 3. Поддерживайте осторожное непрерывное перемешивание
Если паста не используется сразу для покрытия, нанеситемедленное непрерывное помешиваниес линейной скоростью2–4 m/s. Слишком быстро появляются пузыри; слишком медленный не может подавить гелеобразование.
Избегайте методов транспортировки, которые допускают длительный отдых (например, опрокидывание бочек). Минимизируйте время выдержки или продолжайте перемешивать на низкой скорости во время хранения.
4. Преимущества Шаньдун Танфэн: предотвращение гелеобразования из источника
Для последующих пользователей сотрудничество с опытным производителем более эффективно, чем повторение проб и ошибок. Наши основные сильные стороны:
Оптимизированная система диспергаторовМы отказались от обычных КМЦ/ПВП и приняли разработанные нами формулы дисперсий с сильным связыванием УНТ, что устраняет риск гелеобразования в самом источнике.
Развитый контроль процессовСтрогий контроль всего процесса: тестирование сырья (влажность, pH); параметры дисперсии (время измельчения, линейная скорость, температура); проверка готовой продукции (вязкость, крупность, время релаксации T₂). Каждая партия проходит7-дневная проверка стабильности в состоянии покоячтобы не было гелеобразования.
Индивидуальные решения, а не просто продуктыМы предоставляем индивидуальные рекомендации, основанные на вашей формуле, процессе и окружающей среде: регулировка pH, температура хранения, требования к перемешиванию и т. д. Эти детали определяют успех или неудачу.
Мы производим УНТ методом химического осаждения из паровой фазы (CVD), контролируя диаметр трубок, соотношение сторон и плотность дефектов для обеспечения стабильной дисперсии. Оснащенные полным набором испытательного оборудования, мы тщательно проверяем вязкость, крупность и наличие металлических примесей в каждой партии. Наша продукция широко используется в транспортных средствах на новых источниках энергии, полимерных композитах, эластомерах, аэрокосмической и других областях.
5. Практические рекомендации для пользователей
Чтобы избежать проблем с гелеобразованием при использовании проводящей пасты CNT:
Отдавайте предпочтение предварительно диспергированной пасте, а не порошку.: Порошок требует высокой сложности диспергирования и имеет множество переменных; предварительно диспергированная паста упрощает обработку и повышает стабильность.
Подтвердите систему распыления и правила хранения.: Спросите поставщиков: «Будет ли ваша паста гелеобразовать в состоянии покоя?» и "Каковы требования к объему хранилища?"-не фокусируйтесь только на цене.
Используйте сразу после доставки; перемешивать при хранении: Поддерживайте низкую скорость перемешивания в резервуарах для хранения, если продукт не используется немедленно.
Повторно перемешайте мягкое гелеобразование: Высокоскоростное перемешивание в течение 10–20 минут обычно восстанавливает текучесть при незначительном гелеобразовании.
Гелеобразование проводящей пасты УНТ – давняя проблема отрасли,-норазрешимый. Большинство проблем можно предотвратить, выбрав правильный диспергатор, контролируя параметры процесса и поддерживая правильное перемешивание.
Если вы ищете проводящую пасту УНТ или вам нужна помощь в решении проблем с гелеобразованием, свяжитесь с нами. Как профессиональный производитель, мы помогаем превратить этот высокопроизводительный материал в стабильную и надежную производительность вашей производственной линии.