Luku 1: Ensinnäkin, ymmärrä: Miksi hiilinanoputkitahna on niin vaikea suodattaa?
Ystävät, jotka ovat työskennelleet litiumakkukatodilietteiden tai johtavien pinnoitteiden kanssa, tietävät, että CNT:t ovat todella erinomaisia suorituskyvyn - hyvä sähkönjohtavuus, pieni lisäysmäärä ja kyky lisätä energiatiheyttä. Kuitenkin, kun se on joutunut tuotantolinjalle, erityisesti suodatusvaiheen aikana, se on yksinkertaisesti päänsärkyä.
Tyypilliset oireet: Hiljattain vaihdettu 200 meshin suodatinverkko, alle 50 kg tahnaa suodatettaessa painemittari nousee yli 0,3 MPa:n; suodatinverkko vaihdetaan yli kymmenen kertaa päivässä; tai se yksinkertaisesti "murskaa" suoraan, eikä tahna voi valua.
Perimmäisiä syitä on kolme:
CNT:iden kuvasuhde on erittäin suuri (yleensä 100-1000 tai enemmän). Ne ovat kuin nippu mikronitason pehmeitä piikkejä, jotka kietoutuvat toisiinsa muodostaen "lintupesän" muodon ja takertuvat helposti suodatinverkon huokosiin.
Agglomeraatteja on vaikea murtaa kokonaan auki. Jopa helmijyrsinnän tai suuren-leikkausdispersion jälkeen jää jäljelle suuri määrä kymmenien mikrometrien kokoisia agglomeroituneita CNT-hiukkasia, ja nämä kovat kokkareet tukkivat suoraan suodattimen huokoset.
Tahnajärjestelmän viskositeetti on korkea. Erityisesti NMP:tä liuottimena käyttävissä järjestelmissä, kun kiintoainepitoisuus on 15-20 %, viskositeetti voi olla useita tuhansia senttipoiseja, juoksevuus on huono ja pienikin vastus aiheuttaa suodatuksen romahtamisen.
Luku 2: Mitä Shandong Tanfeng voi tehdä auttaakseen sinua?
Ratkaistaessa suodatusvaikeusongelmaa tuotantoketjun alkupään CNT-valmistajan teknisiä valmiuksia aliarvioidaan usein. Toimittaja, jolla on tutkimus- ja kehitysvalmiuksia, voi auttaa sinua vähentämään lähteestä tulevaa suodatustaakkaa. Tässä on useita huomionarvoisia etumittoja:
Etu 1: CNT-tuotteet, jotka on helpompi levittää
Hajottamisen vaikeus vaihtelee suuresti eri valmistajien valmistamien CNT:iden välillä. Hyvät valmistajat optimoivat lähteestä:
Putken halkaisija ja pituussäätö:Moniseinäiset CNT:t (MWCNT) ovat kovempia ja lyhyempiä kuin yksi-seinämäiset CNT:t (SWCNT), mikä tekee suodatuksesta suhteellisen helpompaa. CVD-prosessin katalyyttijärjestelmän optimoinnin (kuten rauta/koboltti bimetallikatalyytit) avulla Shandong Tanfeng voi tarkasti ohjata putken halkaisijaa 1-2 nm:n sisällä ja putken pituutta tietyllä alueella, mikä vähentää liiallista sotkeutumista.
Pintafunktionalisointikäsittely:Jotkut johtavat valmistajat muokkaavat CNT:iden pintaa parantaakseen niiden rajapintojen yhteensopivuutta liuottimen kanssa, jolloin tahna on vakaampi dispergoitumisen jälkeen ja vähemmän altis uudelleen{0}}agglomeroitumiselle.
Esi{0}}hajotettu valmisseos:Valmiiksi{0}}dispergoidun johtavan tahnan (perusseos, jonka CNT-pitoisuus on 8–10 %) valitseminen vähentää suodatusvaikeutta suuruusluokkaa verrattuna jauheen ostamiseen ja itse dispergointiin.
Etu 2: Liitäformulaatioiden mukautusmahdollisuus
Ammattimaiset CNT-valmistajat eivät vain myy jauhetta, vaan tarjoavat myös tukevia dispersioratkaisuja:
Dispersanttijärjestelmä:Tehokkaiden -dispergointiaineiden (kuten polyvinyylipyrrolidoni-pohjaisten pintamodifioijien) kehittäminen CNT:iden tasaisen suspension ja pitkäaikaisen stabiilisuuden saavuttamiseksi orgaanisissa liuottimissa Zeta-potentiaalin säätelyn avulla, jolloin vältetään toissijainen agglomeroituminen varastoinnin aikana.
Kiinteä sisällön optimointi:Hyvällä formulaatiolla voidaan saavuttaa korkea kiintoainepitoisuus 5–10 % säädettävällä viskositeetilla, mikä mahdollistaa suoran käytön päällystysprosesseissa ilman liiallista laimentamista ennen suodatusta.
Etu 3: Patenttien kerääntyminen epäpuhtauksien poistoteknologiassa
Piilotettu syy suodatusvaikeuteen on tahnaan sekoittuneet magneettiset epäpuhtaudet, jotka kiihdyttävät suodattimen sihdin tukkeutumista. Teknisesti kykenevät valmistajat hallitsevat epäpuhtaudet minimiin ennen tehtaalta lähtöä:
Shandong Tanfeng on kehittänyt integroidun "magneettinen adsorptio + suodatus" epäpuhtauksien poistolaitteen, joka käyttää magneettisauvoja magneettisten epäpuhtauksien (kuten raudan, koboltin ja muiden katalyyttijäämien) adsorboimiseen ja käyttää sitten suodatinkomponentteja hiukkasmaisten epäpuhtauksien sieppaamiseen, mikä vähentää suodatustaakkaa lähteestä.
Se on myös kehittänyt sähkömagneetilla varustetun suodatinlevyrakenteen, joka hyödyntää CNT:iden ei-{0}}magneettista luonnetta adsorboimaan ja poistamaan jäännösmetallihiukkasia.
Etu 4: Laadunvalvonta- ja testaustekniikka
Patentoidulla in-hiukkaskoon tunnistamistekniikalla voidaan nopeasti määrittää, täyttääkö CNT-pastan dispersio standardin, mikä varmistaa tehtaalta lähtevien tuotteiden koostumuksen. Tämä tarkoittaa, että jokaisen vastaanottamasi tahna-erän suodatusteho on vakaampi, eikä se vaihtele hyvän ja huonon välillä.
Yhdessä lauseessa:Teknisen asiantuntemuksen omaavan CNT-toimittajan valitseminen ratkaisee tehokkaasti puolet suodatusongelmasta. He ottavat huomioon myöhemmän prosessoitavuuden tuotteen suunnitteluvaiheessa, mikä voi merkittävästi vähentää seulan tukkeutumista tuotantolinjallasi.
Luku 3: 7 tehokkaita menetelmiä suodatusongelmien ratkaisemiseksi
Tapa 1: Pakotettu "de-agglomeraatio" kerran ennen suodatusta
Monet valmistajat erottavat dispersion ja suodatuksen kokonaan. Itse asiassa online-korkea-leikkausemulgaattori tai ultraääniprosessori (teho 2-3 kW, taajuus 20 kHz) asennetaan sarjaan, ennen kuin suodatin voi avata uudelleen varastoinnin aikana uudelleen agglomeroituneet CNT:t. Tämän vaiheen lisäämisen jälkeen trinaarikatodimateriaalitehdas pidensi suodatinseulan käyttöikää 2 tunnista 8 tuntiin.
Tapa 2: Vaiheittainen suodatus, älä yritä tehdä sitä yhdessä vaiheessa
Älä aloita suoraan 200 meshin näytöstä. Oikea lähestymistapa on:
Ensimmäinen vaihe:30 meshin ruostumattomasta teräksestä valmistettu karkea suodatus suurten epäpuhtauksien ja ilmeisten agglomeraattien sieppaamiseksi.
Toinen vaihe:100 meshin välisuodatus.
Kolmas vaihe:150-200 meshin hienosuodatus.
Anna tahnan puskurin ja staattisen paineen vapautumisen kunkin vaiheen välillä. Jos tuote vaatii erittäin korkeaa puhtautta, käytä loppuvaiheessa 250 meshiä, mutta menetelmä 3 on koordinoitava tässä vaiheessa.
Menetelmä 3: Kuumenna ja sekoita yhdessä
Lämpötila:Kuumenna tahna 40-45 asteeseen (NMP-järjestelmässä ei ole ongelmia sen korkean kiehumispisteen vuoksi; vesipohjaisen järjestelmän lämpötila ei saa ylittää 50 astetta). Viskositeetti laskee 30-40%, ja suodatinseulan läpikulkunopeus kasvaa merkittävästi.
Sekoitetaan:Sekoita hitaalla-nopeudella (30–60 rpm) suodattimen tuloaukon etupäässä, jotta CNT:t eivät laskeutuisi kovaan mutaan. Jos käytät suljettua painesäiliötä, lisää magneettisesti kytketty sekoitin pohjaan.
Tapa 4: Vaihda erityyppiseen suodatinlaitteeseen
Perinteiset pussisuodattimet tai patruunasuodattimet ovat luonnostaan "epäystävällisiä" CNT-tahnalle. Suositeltuja vaihtoehtoja ovat:
Tyhjiörumpusuodatin:Luottaa tyhjiöimuun. Rummun pinnalle muodostumisen jälkeen suodatinkakku kaavitaan automaattisesti pois, joten se ei tukkeudu jatkuvasti. Soveltuu jatkuvaan-suuren mittakaavan tuotantoon.
Itsepuhdistuva{0}}suodatin:Siinä on sisäinen kaavin tai vastahuuhtelulaite, joka puhdistaa suodatinpinnan automaattisesti 10 minuutin välein. Alkuinvestointi on suuri, mutta kustannukset voidaan kattaa työstä ja suodatinmateriaalista kuudessa kuukaudessa.
Värinä näytön suodatin:Kohdistaa pysty- tai vaakasuoraa tärinää suodatinverkkoon, jolloin verkkoaukkoon juuttuneet CNT:t "ravistuvat" takaisin tahnaan.
Menetelmä 5: Säädä itse CNT:iden morfologiaa
Jos kaikkia yllä olevia menetelmiä on kokeiltu ja ne eivät siltikään onnistu, ongelma saattaa olla raaka-aineessa. Tässä vaiheessa sinun on keskusteltava CNT-toimittajan kanssa -, voitko vaihtaa lyhyemmän putken pituuden ja pienemmän kuvasuhteen sisältävään erään tai ostaa suoraan esi-hajotettua tahnaa.
Menetelmä 6: Vaihda "Pääpainesuodatuksesta" "Negatiiviseen painesuodatukseen"
Positiivisessa paineessa mitä suurempi paine-ero on, sitä tiukemmin CNT:itä puristetaan ja sitä syvemmälle ne uppoavat suodatinseulaan. Vaihdettaessa tyhjiösuodatukseen (tyhjiöaste -0,06 - -0,08 MPa), tahna imetään suodatinseulan läpi pienemmällä leikkausvoimalla ja tukkeutumisnopeus hidastuu. Haittana on rajoitettu virtausnopeus, joka sopii pienille ja keskisuurille erille.
Tapa 7: Hyväksy "Epätäydellinen suodatus" ja optimoi loppuvirtaus
Jotkut päällystysprosessit eivät ole herkkiä CNT-pastassa oleville kymmenien mikrometrien pehmeille agglomeraateille (koska pinnoiteväli on tyypillisesti yli 100 mikrometriä). Voit lieventää suodatustarkkuutta sopivasti 120 meshiin ja lisätä samalla metalliepäpuhtauksien online-poistoa ennen pinnoittamista (magneettisauvoja tai sähkömagneettisia suodattimia käyttämällä). Tämä varmistaa, että päällystyspää ei tukkeudu ja ratkaisee suodatustukosongelman.
Luku 4: Todellinen tapaus: suodattimien vaihtamisesta 15 kertaa päivässä 3 kertaan
Viime vuonna auttoimme johtavan tahnan sopimusvalmistajaa Etelä-Kiinassa tekemään diagnoosin. Heidän CNT-pastassaan (moni-seinämäinen, kiintoainepitoisuus 12 %, NMP-järjestelmä) käytettiin 200 meshin suodatinpatruunaa, ja se piti vaihtaa 15-18 kertaa vuorossa, mikä teki jatkuvan tuotannon lähes mahdottomaksi.
Teimme kolme muutosta:
Lisätty in-line high-shear emulgointiaine dispersiosäiliön ulostuloaukkoon (läpäise kerran ennen suodattimeen menemistä).
Vaihdettiin yksi-vaiheinen 200 meshin karkeasuodatus 50 meshin → 120 meshin → 200 meshin.
Kuumennettiin tahna huoneenlämmöstä 42 asteeseen ja sekoitettiin tuloa.
Kolme päivää myöhemmin suodattimen vaihtotiheys putosi kolmeen kertaan työvuoroa kohden, ja yksittäisen -eräsuodatuksen aika lyheni 4 tunnista 1,5 tuntiin. Kokonaiskustannukset olivat alle 20 000 RMB.
Lisähuomautus:Tämä tehdas teki myöhemmin vielä yhden asian - he vaihtoivat toisen CNT-toimittajan ja valitsivat meidät. Pintakäsittelyn jälkeen alkuperäinen dispersiotila oli parempi ja suodatuspaine laski vielä noin 30 %. Tämä vahvistaa periaatteen: prosessien optimointia ja toimitusketjun päivittämistä on jatkettava samanaikaisesti.
Luku 5: Yhteenveto yhdessä lauseessa
Vaikeus suodattaa johtavaa CNT-tahnaa johtuu pääasiassa kolmen tekijän päällekkäisyydestä: "pitkät kuidut + agglomeraatio + korkea viskositeetti." Älä odota, että yksikään erittäin-hieno suodatinruutu ratkaisee kaikki ongelmat. Käytä sen sijaan yhdistelmästrategiaa "esikäsittely agglomeraattien avaamiseksi, vaiheittainen suodatus kuorman jakamiseksi, lämpötilan säätö ja sekoitus viskositeetin vähentämiseksi ja tarvittaessa laitetyypin vaihtaminen".
Samalla älä unohda, että oikean alkupään toimittajan valitseminen on paras prosessin optimointi. Teknisesti osaava CNT-valmistaja voi säästää 80 % myöhemmistä suodatusongelmista tuotteen suunnitteluvaiheessa. Jos tuotantolinjasi kärsii näytön tukkeutumisesta, kokeile ensin 2-3 yllä olevista seitsemästä menetelmästä ja keskustele samalla toimittajasi kanssa tuotteen valinnasta. Sinun pitäisi yleensä nähdä merkittävää parannusta viikossa.