Поглавље 1: Прво, схватите: Зашто је пасту за угљеничне наноцеви тако тешко филтрирати?
Пријатељи који су радили са катодним раствором литијумске батерије или проводљивим премазима знају да су ЦНТ заиста одлични у перформансама - добре електричне проводљивости, мале количине додавања и способности да повећају густину енергије. Међутим, када се једном нађе на производној линији, посебно током корака филтрације, то је једноставно главобоља.
Типични симптоми: Ново замењено филтерско сито од 200 месх, након филтрирања мање од 50 кг пасте, манометар расте на изнад 0,3 МПа; филтерски екран се мења више од десет пута дневно; или се једноставно директно "згњечи" и паста не може да тече.
Постоје три основна узрока:
Однос страница ЦНТ-а је изузетно велик (обично 100-1000 или више). Они су попут гомиле меких бодљи на нивоу микрона, који се међусобно преплићу да би формирали облик „птичјег гнезда“, који се лако заглави у порама филтерског екрана.
Агломерате је тешко потпуно разбити. Чак и након млевења перли или дисперзије великог{1}}смицања, остаје велики број агломерираних ЦНТ честица од десетина микрометара, а ове тврде грудвице директно блокирају поре филтера.
Вискозност система пасте је висока. Нарочито у системима који користе НМП као растварач, када је садржај чврсте супстанце 15%-20%, вискозитет може да достигне неколико хиљада центипоаза, флуидност је лоша, а чак и мали отпор ће узроковати колапс филтрације.
Поглавље 2: Шта Схандонг Танфенг може учинити да вам помогне?
У решавању проблема са потешкоћама у филтрирању, техничке могућности произвођача ЦНТ-а се често потцењују. Добављач са истраживачким и развојним могућностима може вам помоћи да смањите оптерећење филтрације из извора. Ево неколико значајних димензија предности:
Предност 1: ЦНТ производи који се лакше распршују
Тежина дисперзије увелико варира међу ЦНТ-овима које производе различити произвођачи. Добри произвођачи ће оптимизовати из извора:
Контрола пречника цеви и дужине цеви:ЦНТ са више-зидова (МВЦНТ) су тврђи и краћи од ЦНТ-а са једним-зидом (СВЦНТ), што чини филтрацију релативно лакшом. Кроз оптимизацију система катализатора у ЦВД процесу (као што су гвожђе/кобалт биметални катализатори), Схандонг Танфенг може прецизно да контролише пречник цеви унутар 1-2 нм и дужину цеви унутар одређеног опсега, смањујући прекомерно заплитање.
Третман функционализације површине:Неки водећи произвођачи врше модификацију површине на ЦНТ-има како би побољшали њихову међуфазну компатибилност са растварачем, чинећи пасту стабилнијом након дисперзије и мање склоном поновном{0}}агломерирању.
Пре{0}}распршени мастербатцх:Одабир унапред-распршене проводљиве пасте (мастербатцх са 8-10% ЦНТ садржаја) смањује потешкоћу филтрације за ред величине у поређењу са куповином праха и распршивањем истог.
Предност 2: Могућност прилагођавања формулација пасте
Професионални произвођачи ЦНТ-а не само да продају прах, већ и пружају помоћна решења за дисперзију:
Дисперзантни систем:Развој дисперзаната високих{0}}учинака (као што су модификатори површине на бази поливинилпиролидона-) за постизање уједначене суспензије и дугорочне-стабилности ЦНТ-а у органским растварачима кроз регулацију Зета потенцијала, избегавајући секундарну агломерацију током складиштења.
Чврста оптимизација садржаја:Добра формулација може постићи висок садржај чврсте материје од 5%-10% са контролисаним вискозитетом, омогућавајући директну употребу у процесима облагања без прекомерног разблаживања пре филтрације.
Предност 3: Акумулација патената у технологији уклањања нечистоћа
Скривени разлог за потешкоће у филтрацији је присуство магнетних нечистоћа умешаних у пасту, које убрзавају зачепљење филтерске мреже. Технички способни произвођачи ће контролисати нечистоће на минимум пре него што напусте фабрику:
Схандонг Танфенг је развио интегрисани уређај за уклањање нечистоћа „магнетна адсорпција + филтрација“, користећи магнетне шипке за адсорбовање магнетних нечистоћа (као што су гвожђе, кобалт и други остаци катализатора), а затим користећи компоненте филтера за пресретање честица нечистоћа, смањујући оптерећење филтрације низводно од извора.
Такође је развио структуру филтерског диска са електромагнетом, користећи немагнетну природу ЦНТ-а за адсорбовање и уклањање остатака металних честица.
Предност 4: Контрола квалитета и технологија тестирања
Поседовање патентиране технологије за ин-ситу идентификацију величине честица може брзо да утврди да ли дисперзија ЦНТ пасте испуњава стандард, обезбеђујући конзистентност производа који излазе из фабрике. То значи да је учинак филтрације сваке серије пасте коју добијете стабилнији и да неће варирати између добрих и лоших.
У једној реченици:Одабир ЦНТ добављача са техничком експертизом ефикасно решава половину проблема филтрације. Они разматрају могућност накнадне обраде у фази дизајна производа, што може значајно смањити учесталост зачепљења екрана на вашој производној линији.
Поглавље 3: 7 ефикасних метода за решавање потешкоћа са филтрирањем
Метод 1: Присилна „де-агломерација“ једном пре филтрирања
Многи произвођачи потпуно одвајају дисперзију и филтрацију. У ствари, инсталирање онлајн емулгатора високог{1}}смицања или ултразвучног процесора (снага 2-3 кВ, фреквенција 20 кХз) у серији пре него што филтер може поново да отвори ЦНТ-ове који су се поново агломерирали током складиштења. Након додавања овог корака, фабрика тројних катодних материјала продужила је радни век филтерског екрана са 2 сата на 8 сати.
Метод 2: Постепена филтрација, не покушавајте да то урадите у једном кораку
Немојте почињати директно са екраном од 200 ока. Исправан приступ је:
прва фаза:Груба филтрација од нерђајућег челика са 30 мрежа за пресретање великих нечистоћа и очигледних агломерата.
Друга фаза:100-месх међуфилтрација.
Трећа фаза:150-200 месх фина филтрација.
Дозволите пасти да има пуфер и отпуштање статичког притиска између сваке фазе. Ако производ захтева изузетно високу чистоћу, користите 250-месх у завршној фази, али метод 3 мора бити координисан у овом тренутку.
Метод 3: Нанесите загревање и мешање заједно
температура:Загрејте пасту на 40-45 степени (НМП систем нема проблема због високе тачке кључања; систем на бази воде не би требало да прелази 50 степени). Вискозност ће се смањити за 30%-40%, а брзина проласка кроз филтерско сито ће се значајно повећати.
мешање:Одржавајте ниску{0}}брзину мешања (30-60 о/мин) на предњем крају улаза филтера да бисте спречили да се ЦНТ таложи у тврдо блато. Ако користите затворени резервоар под притиском, додајте магнетно спојену мешалицу на дно.
Метод 4: Пребаците се на другу врсту опреме за филтрирање
Конвенционални врећасти филтери или кертриџ филтери су инхерентно "непријатељски" за ЦНТ пасту. Препоручене алтернативе укључују:
Вакумски бубањ филтер:Ослања се на вакуум усисавање. Након формирања на површини бубња, филтерски колач се аутоматски саструже, тако да се не зачепљује непрекидно. Погодно за континуирану{2}}производњу великих размера.
Филтер за самочишћење{0}:Има унутрашњи стругач или уређај за повратно испирање који аутоматски чисти површину филтера сваких 10 минута. Почетна инвестиција је висока, али трошак се може надокнадити од рада и филтерског медија у року од шест месеци.
Филтер вибрационог екрана:Примењује вертикалну или хоризонталну вибрацију на сито филтера, узрокујући да се ЦНТ заглављени у отворима мреже "отресу" назад у пасту.
Метод 5: Подесите морфологију самих ЦНТ-ова
Ако су све горе наведене методе испробане и још увек не успевају, проблем може бити у сировом материјалу. У овом тренутку, потребно је да разговарате са својим ЦНТ добављачем - да видите да ли можете да пређете на серију са краћом дужином цеви и мањим односом ширине и висине или директно да купите унапред{2}}распршену пасту.
Метод 6: Промена са „Филтрација позитивног притиска“ на „Филтрација негативног притиска“
Под позитивним притиском, што је већи диференцијални притисак, то су ЦНТ чвршће притиснути и што се дубље увлаче у филтерско сито. Преласком на вакуумску филтрацију (степен вакуума -0,06 до -0,08 МПа), паста се усисава кроз филтерско сито са мањом силом смицања, а брзина зачепљења се успорава. Недостатак је ограничен проток, погодан за мале и средње серије.
Метод 7: Прихватите „непотпуну филтрацију“ и оптимизујте низводно
Неки процеси наношења премаза нису осетљиви на меке агломерате од десетина микрометара у ЦНТ пасти (јер је размак премаза обично изнад 100 микрометара). Можете на одговарајући начин смањити прецизност филтрације на 120 месх, док истовремено повећавате онлине уклањање металних нечистоћа пре премаза (користећи магнетне шипке или електромагнетне филтере). Ово осигурава да се глава премаза не зачепи док се решава проблем заглављивања филтрације.
Поглавље 4: Прави случај: Од мењања филтера 15 пута дневно до 3 пута
Прошле године смо помогли уговорном произвођачу проводне пасте у Јужној Кини да изврши дијагнозу. Њихова ЦНТ паста (више-стијена, чврсти садржај 12%, НМП систем) користила је филтер уложак од 200 ока, и морали су да га мењају 15-18 пута у смени, што је учинило континуирану производњу готово немогућом.
Направили смо три промене:
Додат је у-линијски-емулгатор високог смицања на излазу из резервоара за дисперзију (прођите једном пре него што уђете у филтер).
Промењена је једностепена-оказа од 200 ока у грубу филтрацију од 50 ока → 120 ока → 200 ока.
Загрејати пасту са собне температуре на 42 степена и одржавати улазно мешање.
Три дана касније, учесталост промене филтера је опала на 3 пута по смени, а време филтрације једне серије је смањено са 4 сата на 1,5 сат. Укупни трошак је био мањи од 20.000 РМБ.
Додатна напомена:Ова фабрика је касније урадила још једну ствар - прешли су на другог ЦНТ добављача и изабрали нас. Након третмана модификације површине, почетно стање дисперзије је било боље, а притисак филтрације је опао за око 30%. Ово потврђује принцип: оптимизација процеса и надоградња ланца снабдевања морају се спроводити истовремено.
Поглавље 5: Резиме у једној реченици
Тешкоћа у филтрирању ЦНТ проводљиве пасте је у суштини резултат суперпозиције три фактора: „дуга влакна + агломерација + висок вискозитет“. Не очекујте да ће један ултра{3}}филтерски екран решити све проблеме. Уместо тога, користите стратегију комбиновања „предтретмана за отварање агломерата, степенасто филтрирање да бисте поделили оптерећење, контролу температуре и мешање да бисте смањили вискозитет, и промените тип опреме ако је потребно“.
У исто време, не заборавите да је избор правог добављача на почетку најбоља оптимизација процеса. Технички способан произвођач ЦНТ-а може вам уштедети 80% накнадних проблема са филтрацијом у фази дизајна производа. Ако ваша производна линија пати од зачепљења екрана, покушајте прво да изаберете 2-3 од 7 горенаведених метода, а истовремено разговарајте са својим добављачем о избору производа. Обично би требало да видите значајно побољшање у року од недељу дана.