Kapitola 1: Najprv pochopte: Prečo je pasta z uhlíkových nanotrubíc tak ťažko filtrovateľná?
Priatelia, ktorí pracovali s katódovými kalmi alebo vodivými povlakmi lítiových batérií, vedia, že CNT majú skutočne vynikajúci výkon - dobrú elektrickú vodivosť, malé množstvo prídavku a schopnosť zvýšiť hustotu energie. Avšak, akonáhle je na výrobnej linke, najmä počas kroku filtrácie, je to jednoducho bolesť hlavy.
Typické príznaky: Novo vymenené 200-mesh filtračné sito, po prefiltrovaní menej ako 50 kg pasty tlakomer vyletí nad 0,3 MPa; sito filtra sa vymieňa viac ako desaťkrát denne; alebo sa jednoducho priamo „rozdrví“ a pasta nemôže tiecť.
Existujú tri základné príčiny:
Pomer strán CNT je extrémne veľký (zvyčajne 100-1000 alebo viac). Sú ako zhluk mäkkých tŕňov na úrovni mikrónov, ktoré sa navzájom prepletajú do tvaru „vtáčieho hniezda“, ktoré sa ľahko zasekávajú v póroch filtračného sita.
Aglomeráty je ťažké úplne rozbiť. Dokonca aj po perličkovom mletí alebo vysoko{1}}šmykovej disperzii zostáva veľké množstvo aglomerovaných častíc CNT s veľkosťou desiatok mikrometrov a tieto tvrdé hrudky priamo blokujú póry filtra.
Viskozita pastového systému je vysoká. Najmä v systémoch používajúcich NMP ako rozpúšťadlo, keď je obsah pevných látok 15% - 20%, viskozita môže dosiahnuť niekoľko tisíc centipoise, tekutosť je slabá a dokonca aj malý odpor spôsobí kolaps filtrácie.
Kapitola 2: Čo vám môže Shandong Tanfeng pomôcť?
Pri riešení problému obtiažnosti filtrácie sa často podceňujú technické možnosti dodávateľa CNT. Dodávateľ s výskumnými a vývojovými schopnosťami vám môže pomôcť znížiť zaťaženie filtráciou zo zdroja. Tu je niekoľko pozoruhodných výhod:
Výhoda 1: Produkty CNT, ktoré sa ľahšie rozptýlia
Obtiažnosť disperzie sa medzi CNT vyrábanými rôznymi výrobcami značne líši. Dobrí výrobcovia budú optimalizovať zo zdroja:
Ovládanie priemeru trubice a dĺžky trubice:Viac{0}}stenové CNT (MWCNT) sú tvrdšie a kratšie ako jednostenné CNT (SWCNT), vďaka čomu je filtrácia relatívne jednoduchšia. Prostredníctvom optimalizácie katalytického systému v procese CVD (ako sú železné/kobaltové bimetalické katalyzátory) môže Shandong Tanfeng presne kontrolovať priemer trubice v rozmedzí 1-2 nm a dĺžku trubice v špecifickom rozsahu, čím sa znižuje nadmerné zapletenie.
Povrchová funkcionalizačná úprava:Niektorí poprední výrobcovia vykonávajú povrchovú úpravu CNT, aby zlepšili ich medzifázovú kompatibilitu s rozpúšťadlom, vďaka čomu je pasta po dispergovaní stabilnejšia a menej náchylná na re-aglomeráciu.
Pred-dispergovaná predzmes:Výber vopred-dispergovanej vodivej pasty (predzmes s obsahom 8 – 10 % CNT) znižuje náročnosť filtrácie rádovo v porovnaní s kúpou prášku a jeho vlastným rozptýlením.
Výhoda 2: Možnosť prispôsobenia formulácií pasty
Profesionálni výrobcovia CNT nielen predávajú prášok, ale poskytujú aj podporné disperzné riešenia:
Dispergačný systém:Vývoj vysoko{0}}dispergačných činidiel (ako sú povrchové modifikátory na báze polyvinylpyrolidónu-) s cieľom dosiahnuť rovnomernú suspenziu a dlhodobú{2}}stabilitu CNT v organických rozpúšťadlách prostredníctvom regulácie potenciálu Zeta, čím sa zabráni sekundárnej aglomerácii počas skladovania.
Pevná optimalizácia obsahu:Dobrá formulácia môže dosiahnuť vysoký obsah pevných látok 5 % až 10 % s regulovateľnou viskozitou, čo umožňuje priame použitie v procesoch poťahovania bez nadmerného riedenia pred filtráciou.
Výhoda 3: Akumulácia patentov v technológii odstraňovania nečistôt
Skrytým dôvodom obtiažnosti filtrácie je prítomnosť magnetických nečistôt primiešaných do pasty, ktoré urýchľujú zanášanie sita filtra. Technicky zdatní výrobcovia budú kontrolovať nečistoty na minimum pred opustením závodu:
Shandong Tanfeng vyvinul integrované zariadenie na odstraňovanie nečistôt „magnetická adsorpcia + filtrácia“, ktoré používa magnetické tyče na adsorpciu magnetických nečistôt (ako je železo, kobalt a iné zvyšky katalyzátora) a potom pomocou komponentov filtra zachytáva častice nečistôt, čím sa znižuje zaťaženie filtrácie zo zdroja.
Vyvinula tiež štruktúru filtračného disku s elektromagnetom, ktorý využíva ne-magnetickú povahu CNT na adsorpciu a odstránenie zvyškových kovových častíc.
Výhoda 4: Technológia kontroly kvality a testovania
Patentovaná technológia na identifikáciu veľkosti častíc in situ môže rýchlo určiť, či disperzia pasty CNT spĺňa štandard, čím sa zabezpečí konzistencia produktov opúšťajúcich továreň. To znamená, že filtračný výkon každej dávky pasty, ktorú dostanete, je stabilnejší a nebude kolísať medzi dobrou a zlou.
Jednou vetou:Výber dodávateľa CNT s technickými znalosťami efektívne rieši polovicu problému s filtráciou. Zvažujú následnú spracovateľnosť vo fáze návrhu produktu, čo môže výrazne znížiť frekvenciu upchávania sita na vašej výrobnej linke.
Kapitola 3: 7 efektívnych metód na riešenie ťažkostí s filtráciou
Metóda 1: Nútená „de{1}}aglomerácia“ raz pred filtráciou
Mnoho výrobcov úplne oddeľuje disperziu a filtráciu. V skutočnosti, sériová inštalácia online vysoko-šmykového emulgátora alebo ultrazvukového procesora (výkon 2-3 kW, frekvencia 20 kHz) pred filtrom môže znovu otvoriť CNT, ktoré sa počas skladovania znovu aglomerovali. Po pridaní tohto kroku továreň na ternárne katódové materiály predĺžila životnosť filtračného sita z 2 hodín na 8 hodín.
Metóda 2: Postupná filtrácia, nepokúšajte sa to urobiť v jednom kroku
Nezačínajte priamo s 200-mesh sitom. Správny prístup je:
Prvá etapa:Hrubá filtrácia z nehrdzavejúcej ocele s veľkosťou 30 mesh na zachytenie veľkých nečistôt a zjavných aglomerátov.
Druhá etapa:100-mesh medzifiltrácia.
Tretia etapa:150-200 mesh jemná filtrácia.
Medzi jednotlivými fázami nechajte pastu mať tlmivý roztok a uvoľnenie statického tlaku. Ak výrobok vyžaduje extrémne vysokú čistotu, použite v konečnej fáze 250-mesh, ale v tomto bode musí byť koordinovaná metóda 3.
Metóda 3: Aplikujte zahrievanie a miešanie spolu
teplota:Zahrejte pastu na 40-45 stupňov (systém NMP nemá problém kvôli vysokému bodu varu; systém na báze vody by nemal presiahnuť 50 stupňov ). Viskozita sa zníži o 30 % až 40 % a rýchlosť prechodu cez sito filtra sa výrazne zvýši.
Miešanie:Na prednom konci vstupu filtra udržujte miešanie pri nízkej{0}}rýchlosti (30 – 60 ot./min.), aby ste zabránili usadzovaniu CNT v tvrdom bahne. Ak používate utesnenú tlakovú nádobu, pridajte na spodok magneticky spojené miešadlo.
Metóda 4: Prepnite na iný typ filtračného zariadenia
Bežné vreckové filtre alebo kazetové filtre sú vo svojej podstate „nepriateľské“ k paste CNT. Odporúčané alternatívy zahŕňajú:
Filter vákuového bubna:Spolieha sa na vákuové odsávanie. Po vyformovaní na povrchu bubna sa filtračný koláč automaticky zoškrabuje, takže sa priebežne neupcháva. Vhodné pre nepretržitú-výrobu vo veľkom meradle.
Samočistiaci-filter:Má vnútornú škrabku alebo zariadenie na spätné preplachovanie, ktoré každých 10 minút automaticky čistí povrch sita filtra. Počiatočná investícia je vysoká, ale náklady sa môžu vrátiť z práce a filtračných médií do šiestich mesiacov.
Filter vibračnej obrazovky:Aplikuje vertikálne alebo horizontálne vibrácie na filtračné sito, čo spôsobuje, že CNT uviaznuté v otvoroch sieťky sa „vytrasú“ späť do pasty.
Metóda 5: Úprava morfológie samotných CNT
Ak boli všetky vyššie uvedené metódy vyskúšané a stále zlyhávajú, problém môže spočívať v surovine. V tomto bode sa musíte porozprávať s dodávateľom CNT - a zistiť, či môžete prejsť na šaržu s kratšou dĺžkou trubice a menším pomerom strán, alebo priamo kúpiť vopred-dispergovanú pastu.
Metóda 6: Zmena z "Pozitívna tlaková filtrácia" na "Negatívnu tlakovú filtráciu"
Pri pozitívnom tlaku platí, že čím väčší je rozdielový tlak, tým pevnejšie sú CNT stlačené a tým hlbšie sa zapustia do filtračného sita. Prepnutím na vákuovú filtráciu (stupeň vákua -0,06 až -0,08 MPa) je pasta nasávaná cez filtračné sito s menšou šmykovou silou a rýchlosť upchávania sa spomalí. Nevýhodou je obmedzený prietok, vhodný pre malé a stredné dávky.
Metóda 7: Prijmite „neúplnú filtráciu“ a optimalizujte po prúde
Niektoré procesy poťahovania nie sú citlivé na mäkké aglomeráty s veľkosťou desiatok mikrometrov v paste CNT (pretože medzera poťahovania je zvyčajne väčšia ako 100 mikrometrov). Môžete vhodne uvoľniť presnosť filtrácie na 120 mesh a zároveň zvýšiť online odstraňovanie kovových nečistôt pred náterom (pomocou magnetických tyčí alebo elektromagnetických filtrov). To zaisťuje, že sa poťahovacia hlava neupcháva pri riešení problému zaseknutia filtrácie.
Kapitola 4: Skutočný prípad: Od výmeny filtrov 15-krát za deň až po 3-krát
Minulý rok sme pomohli zmluvnému výrobcovi vodivej pasty v Južnej Číne vykonať diagnostiku. Ich CNT pasta (mno
Urobili sme tri zmeny:
Pridaný -vysokošmykový{1}}emulgátor v rade na výstup z disperznej nádrže (pred vstupom do filtra raz prejsť).
Zmenila sa jednofázová-fázová 200-mesh na 50-mesh hrubá filtrácia → 120-mesh → 200-mesh.
Pasta sa zahriala z teploty miestnosti na 42 stupňov a miešala sa na vstupe.
O tri dni neskôr sa frekvencia výmeny filtra znížila na 3-krát za zmenu a čas jednej-dávkovej filtrácie sa skrátil zo 4 hodín na 1,5 hodiny. Celkové náklady boli menej ako 20 000 RMB.
Dodatočná poznámka:Táto továreň neskôr urobila ešte jednu vec -, prešla k inému dodávateľovi CNT a vybrala si nás. Po úprave povrchovej úpravy bol počiatočný stav disperzie lepší a filtračný tlak klesol o ďalších asi 30 %. To potvrdzuje zásadu: optimalizácia procesov a modernizácia dodávateľského reťazca musia prebiehať súčasne.
Kapitola 5: Zhrnutie v jednej vete
Ťažkosti pri filtrovaní vodivej pasty CNT sú v podstate výsledkom superpozície troch faktorov: "dlhé vlákna + aglomerácia + vysoká viskozita." Neočakávajte, že všetky problémy vyrieši jediná obrazovka s ultra-jemným filtrom. Namiesto toho použite kombinovanú stratégiu "predúprava na otvorenie aglomerátov, stupňovitá filtrácia na zdieľanie náplne, kontrola teploty a miešanie na zníženie viskozity a v prípade potreby zmena typu zariadenia."
Zároveň nezabúdajte, že výber správneho dodávateľa je najlepšou optimalizáciou procesu. Technicky zdatný výrobca CNT vám môže ušetriť 80 % následných problémov s filtráciou vo fáze návrhu produktu. Ak vaša výrobná linka trpí upchávaním obrazovky, skúste si najprv vybrať 2-3 zo 7 vyššie uvedených metód a zároveň sa o výbere produktu porozprávajte so svojím dodávateľom. Zvyčajne by ste mali vidieť výrazné zlepšenie do týždňa.