Industrie nieuws
Terwijl geleidende coatings, geleidende inkten en nieuwe energiematerialen zich blijven uitbreiden, zijn koolstofnanomaterialen – grafeen, koolstofnanobuisjes en geleidend carbonzwart – essentiële functionele vulstoffen in deze systemen geworden. Maar deze materialen delen een bepalend kenmerk: een extreem hoog oppervlak gecombineerd met een sterke inherente neiging tot aggregatie. Wanneer de dispersie onvoldoende is, reiken de gevolgen veel verder dan alleen geleidbaarheid en reiken ze tot verwerkingsstabiliteit, opslagprestaties en productie-efficiëntie.
Vier gevolgen van onvoldoende grafeenverspreiding
Heragglomeratie van poeder
Nanomateriaaldeeltjes vormen gemakkelijk secundaire aggregaten met elkaar, waardoor de uniformiteit van de dispersie wordt ondermijnd waarvan de formulering afhankelijk is voor consistente prestaties.
Verhoogde slurryviscositeit
Systemen met een hoog vastestofgehalte die zijn gebouwd op slecht gedispergeerde koolstofnanomaterialen worden vaak moeilijk te verwerken, met ontoereikende vloei-eigenschappen die coating-, print- of gietwerkzaamheden bemoeilijken.
Slechte opslagstabiliteit
Systemen die na stilstand gevoelig zijn voor bezinking of hergroei, verliezen na verloop van tijd hun bruikbaarheid, waardoor er kwaliteitsverschillen ontstaan tussen productie en gebruikspunt.
Geleidbaarheidsschommelingen
Een ongelijkmatige verspreiding leidt tot een onstabiel geleidend netwerk binnen het afgewerkte materiaal, waardoor de consistentie van de eindprestaties waarvoor het materiaal werd geselecteerd direct wordt ondermijnd.
Waarom alleen mechanische dispersie praktische grenzen heeft
Een gebruikelijke aanpak om de dispersie van koolstofnanomaterialen te verbeteren is het verhogen van de maalintensiteit of het verlengen van de dispersietijd. Dit kan een deel van het aggregatieprobleem oplossen, maar voor materialen met een zeer hoog specifiek oppervlak heeft mechanische energie alleen moeite om op de lange termijn een stabiele dispersie te behouden.
Alleen vertrouwen op mechanische kracht om koolstofmaterialen met een groot oppervlak te verspreiden is moeilijk vol te houden – en het heeft de neiging zowel het energieverbruik als de verwerkingskosten te verhogen zonder proportioneel betere stabiliteit te bieden. Een speciaal dispersiesysteem, speciaal ontwikkeld voor de oppervlaktechemie van deze materialen, biedt een duurzamere oplossing dan alleen mechanische input.
DH-6552W — Watergedragen dispergeermiddel voor koolstofnanomaterialen
DH-6552W is een watergedragen dispergeermiddel speciaal ontwikkeld voor koolstofnanomaterialen en biedt een effectief bevochtigings- en dispersievermogen voor grafeen, koolstofnanobuisjes, geleidend koolstofzwart en koolstofzwart met een hoge structuur. Door de grensvlaktoestand van deze nanomaterialen in de formulering te verbeteren, wordt de aggregatieneiging verminderd en de dispersie-efficiëntie verbeterd.
| Prestatiegebied | Effect | Relevantie |
| Bevochtiging en verspreiding | Verbetert de bevochtiging van grafeen-, CNT-, geleidende carbonblack- en carbonblack-oppervlakken met een hoge structuur | Vermindert de initiële aggregatie tijdens het mengen en malen |
| Reologische structuur | Helpt het systeem een stabielere reologische structuur te vormen, waarbij de stroming in evenwicht wordt gebracht met thixotropie | Ondersteunt zowel de verwerkbaarheid als het vormbehoud in natte toestand |
| Laadvermogen met hoog vaste stofgehalte | Verbetert de draagkracht van het systeem in geconcentreerde slurries met een hoog vastestofgehalte | Relevant voor geconcentreerde masterbatch- en pastaproductie |
| Opslagstabiliteit | Verbetert de weerstand tegen bezinken en opnieuw verkolen na staan | Ondersteunt consistente kwaliteit tussen productie en gebruikspunt |
| Compatibiliteit met hars | Behoudt een goede compatibiliteit met meerdere harssystemen | Biedt flexibele formuleringsruimte voor verschillende toepassingen van geleidend materiaal |
Toepassingsgebieden
Geleidende coatings Geleidende inkten Nieuwe energiematerialen EMI-afschermende coatings Geconcentreerde koolstofmasterbatch Functionele Carbon Black-systemen
Formuleringsrichtlijnen
| Parameter | Aanbeveling | Opmerkingen |
| Toevoegingsfase | Voormengen met koolstofnanomateriaal vóór dispergeren/vermalen | Vroege introductie maximaliseert de oppervlaktedekking naarmate aggregaten worden afgebroken |
| Doseringsbereik | Optimaliseer op basis van het specifieke oppervlak van het gebruikte koolstofmateriaal | Grafeen en CNT vereisen doorgaans een hogere relatieve belasting dan conventioneel carbonzwart vanwege het grotere oppervlak |
| Systeemtype | Watergedragen systemen | Voor oplosmiddelhoudende koolstofnanomateriaalsystemen kunt u ons technisch team raadplegen voor een geschikt alternatief |
| Energie mengen | Matige tot hoge afschuiving tijdens de initiële dispersiefase wordt aanbevolen | Combineer met voldoende mechanische dispersie voor het beste resultaat; het dispergeermiddel complementeert het juiste mengen eerder dan dat het het vervangt |
Veelgestelde vragen
Waarom is grafeen moeilijker te verspreiden dan conventionele pigmenten?
Grafeen heeft een extreem hoog specifiek oppervlak en een 2D-plaatachtige structuur die een sterke Van der Waals-aantrekkingskracht tussen de platen bevordert, wat leidt tot stapeling en heraggregatie. Dit verschilt fundamenteel van de ruwweg bolvormige deeltjesgeometrie van de meeste conventionele pigmenten, en vereist een dispergeermiddel dat specifiek geschikt is voor het stabiliseren van dit type oppervlak en geometrie.
Is een slechte spreiding altijd direct zichtbaar als een zichtbaar kwaliteitsprobleem?
Niet noodzakelijkerwijs. Een systeem kan op de korte termijn voldoende verspreid lijken en normaal worden verwerkt, terwijl het tijdens de opslag nog steeds vatbaar is voor geleidelijke heraggregatie. Dit is de reden waarom het evalueren van de opslagstabiliteit over een realistisch tijdsbestek, in plaats van uitsluitend te vertrouwen op de initiële dispersiekwaliteit, een belangrijk onderdeel is van de formuleringsontwikkeling voor koolstofnanomateriaalsystemen.
Kan hetzelfde dispergeermiddel worden gebruikt voor zowel grafeen- als koolstofnanobuisjes?
DH-6552W is ontworpen om meerdere soorten koolstofnanomateriaal aan te pakken, waaronder grafeen, koolstofnanobuisjes, geleidend carbon black en carbon black met een hoge structuur, gezien hun grotendeels vergelijkbare oppervlaktechemie met een groot oppervlak en aggregatie. De optimale dosering kan per materiaalsoort variëren en moet worden bevestigd door middel van formuleringsproeven voor uw specifieke koolstofbron en doeltoepassing.
Sleutel afhaalmaaltijd
De prestaties van geleidende coatings, geleidende inkten en nieuwe energiemateriaalsystemen hangen fundamenteel af van de dispersiekwaliteit van de koolstofnanomaterialen daarin. Slechte dispersie vermindert niet alleen de geleidbaarheid, maar leidt ook tot verwerkingsmoeilijkheden, instabiliteit bij opslag en inconsistente eindprestaties. Het aanpakken hiervan door middel van een dispergeermiddel dat speciaal is geformuleerd voor de oppervlaktechemie van grafeen, koolstofnanobuisjes en geleidend carbon black, biedt een betrouwbaardere en schaalbare oplossing dan alleen vertrouwen op mechanische dispersie-energie.
Vraag technische gegevens en monsters aan voor DH-6552W
Ons technische team biedt TDS, toepassingsrichtlijnen en doseringsaanbevelingen voor uw specifieke koolstofnanomateriaalsysteem.
