In der Laborphase der Formulierung neuer Materialien starren viele Ingenieure oft hilflos auf den Klumpen Kohlenstoffnanoröhren am Boden des Becherglases, der sich einfach nicht öffnen lässt. Obwohl Kohlenstoffnanoröhren über eine unschlagbare elektrische und thermische Leitfähigkeit verfügen, hat ihre Sturheit, sich nicht zu verteilen, viele Unternehmen entmutigt. Um dieses Problem zu lösen, wurden leitfähige Paste und Masterbatch aus Kohlenstoffnanoröhren auf den Markt gebracht. Was genau sind leitfähige Paste und Masterbatch aus Kohlenstoffnanoröhren? Sollten wir als Anwendungsunternehmen direkt fertige Produkte kaufen oder reines Pulver kaufen und es selbst verteilen?
1. Die Schwachstellen von makellosem Kohlenstoffnanoröhrenpulver: Warum ist eine „Vor-Dispersion“ erforderlich?
Unberührtes Kohlenstoffnanoröhrenpulver neigt aufgrund der extrem starken Van-der-Waals-Kräfte stark zur Agglomeration. Die direkte Verwendung führt zu Verteilungsschwierigkeiten und instabiler Leistung, sodass nachgelagerte Industrien die direkte Verwendung von reinem Pulver im Allgemeinen nicht akzeptieren.
Frisch hergestelltes Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Pulver befindet sich auf mikroskopischer Ebene in einem stark agglomerierten Zustand. Während des Gebrauchs ist ein Mahlen erforderlich, um einzelne Kohlenstoffnanoröhren aufzubrechen und die Agglomerate zu öffnen. Es gibt auch eine elektrostatische Wechselwirkung zwischen Kohlenstoffnanoröhren, die bei der Herstellung leitfähiger Paste zu einem erheblichen Viskositätsrückgang führt, was zu Dispersionsschwierigkeiten beim Mischen der Lithiumbatterieaufschlämmung führt.
Die Frage nachgelagerter Kunden, die CNT-Pulver erhalten, lautet häufig: „Wie verwenden wir dieses Zeug?“ - erfordert entweder eine Hochenergie--Ausrüstung oder führt zu instabilen Ausbreitungseffekten. Aus diesem Grund hat die Industrie zwei „vordispergierte“ Produktformen entwickelt: leitfähige Paste und leitfähiges Masterbatch.
2. Leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Paste: Flüssige „gebrauchsfertige“ Lösung
Leitfähige Kohlenstoffnanoröhrenpaste ist ein flüssiges Produkt, in dem CNTs in Lösungsmitteln wie NMP oder Wasser vordispergiert sind, mit einem Feststoffgehalt von typischerweise 5 % bis 6,25 %. Nachgeschaltete Kunden können es direkt aus dem Behälter für die Beschichtung von Lithiumbatterieelektroden verwenden.
Das Hauptmerkmal der Paste ist ihre „Annehmlichkeit“: „Es handelt sich um eine leitfähige Flüssigkeit, die durch Dispergieren von CNTs in NMP-Lösung in Elektronikqualität mithilfe eines einzigartigen Dispergierverfahrens und einer speziellen Dispergierausrüstung hergestellt wird. Die Paste weist eine hohe Stabilität und gute Fließfähigkeit auf, ist einfach zu lagern und zu verwenden und weist eine gute Kompatibilität mit Anoden- und Kathodenmaterialien von Lithiumbatterien auf.“
Typische Pastenparameter:
| Parameter | Typischer Wert |
|---|---|
| Gesamtfeststoffgehalt | 6.25% |
| CNT-Inhalt | 5% |
| Dispergiermittelgehalt | 1.25% |
| Feuchtigkeit | Weniger als oder gleich 1500 ppm |
| Viskosität | Kleiner oder gleich 20000 mPa·s |
| Feinheit | Kleiner oder gleich 20 μm |
Anwendungsszenarien:Paste wird hauptsächlich im Bereich der Lithiumbatterien eingesetzt. Empfohlene Zugabemengen für verschiedene Kathodenmaterialien sind wie folgt:
LCO (Lithiumkobaltoxid):0,7 %–1,0 % (Hochenergietyp) / 2,0 %–3,0 % (Hochleistungstyp)
NCM (ternär):0,7 %–1,0 % (Hochenergietyp) / 1,5 %–2,0 % (Hochleistungstyp)
LMO (Lithiummanganoxid):0,8 %–1,2 % (Hochenergietyp) / 1,5 %–2,0 % (Hochleistungstyp)
3. Leitfähiges Kohlenstoffnanoröhren-Masterbatch: Feste, „fertig-zum-mischende“ Lösung
Leitfähiges Kohlenstoffnanoröhren-Masterbatch ist ein körniges Produkt, in dem CNTs in thermoplastischen Harzen vordispergiert sind, wobei der CNT-Gehalt typischerweise 10–25 % beträgt. Nachgelagerte Kunden mischen es proportional mit Kunststoffen und spritzen oder extrudieren es dann, um leitfähige Kunststoffprodukte zu erhalten.
Die Definition von Masterbatch lautet: „Carbon Nanotube Functional Masterbatch ist ein funktioneller Masterbatch mit hohem CNT-Gehalt, der durch Vordispergieren von CNTs in Polymerharzen hergestellt wird. Er wird typischerweise durch gründliches Compoundieren von CNTs mit geschmolzenen thermoplastischen Polymeren und anschließendes Abkühlen und Pelletieren hergestellt.“
Typische Masterbatch-Produkte:
| Grundmaterial | CNT-Inhalt | Pelletwiderstand | Eigenschaften |
|---|---|---|---|
| PC (Polycarbonat) | 15% | Kleiner oder gleich 30 Ω | Wird für elektronische Verpackungen verwendet |
| PA66 (Nylon 66) | 15% | Kleiner oder gleich 30 Ω | Wird für Kraftstoffleitungen in Kraftfahrzeugen verwendet |
| PP (Polypropylen) | 20% | Kleiner oder gleich 30 Ω | Allgemeine antistatische Wirkung |
| PA12 (Nylon 12) | 15% | Kleiner oder gleich 30 Ω | Spezialisiert auf Kraftstoffleitungen |
Kernvorteile von Masterbatch:
Durch den Einsatz von funktionellen Kohlenstoffnanoröhren-Masterbatches wird die Entstehung großer Staubmengen während der Produktion vermieden, was der Gesundheit des Personals und dem Umweltschutz zugute kommt.
Wenn Materialien recycelt und wiederverwendet werden, bleibt die elektrische Leitfähigkeit nahezu unverändert.
Der Masterbatch-Mischprozess ist einfach, sauber und leicht zu bedienen.
Das von Tanfeng New Material entwickelte und hergestellte leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Masterbatch wird hauptsächlich durch Vor-Dispergieren von CNTs in Kunststoffsubstraten hergestellt, um ein leicht-zu-dispergierendes, hoch-füllendes Masterbatch zu erzeugen. Bei der Verwendung wird es im entsprechenden Verhältnis mit Kunststoffen vermischt und durch einfache Kunststoffverarbeitung verarbeitet, um den Kunststoffen eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit zu verleihen.
4. Paste vs. Masterbatch vs. Dispergierung selbst: Eine Tabelle zum Verständnis der Auswahl
Ob Sie Paste, Masterbatch oder Dispersion selbst wählen, hängt von Ihrem Anwendungsszenario und Ihrer Prozessfähigkeit ab.
| Vergleichsdimension | Leitfähige Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Paste | Leitfähiges Kohlenstoffnanoröhren-Masterbatch | Pulver kaufen und selbst dispergieren |
|---|---|---|---|
| Produktform | Flüssigkeit (enthält NMP/Wasser) | Festes Granulat | Trockenes Pulver |
| Kernanwendung | Beschichtung der Lithiumbatterie-Elektrode | Kunststoffspritzguss/-extrusion | Verschiedene (eigene Ausrüstung erforderlich) |
| Verwendungsmethode | Gebrauchsfertig aus dem Behälter, direkt in das Güllesystem gegeben | Im Verhältnis mit Kunststoffen vermischt und anschließend verarbeitet | Erfordert eine hoch-Energieverteilung wie Ultraschall/Kugelmahlen |
| Technische Barriere | Niedrig | Niedrig | Hoch |
| Transportkosten | Hoch (enthält große Mengen Lösungsmittel) | Niedrig | Am niedrigsten |
| Lagerfähigkeit | Begrenzt (3-6 Monate) | Langfristig- | Langfristig- |
| Staubrisiko | Keiner | Keiner | Ja |
| Empfohlene Benutzer | Fabriken für Lithiumbatterien | Fabriken für Kunststoffprodukte | Unternehmen mit Dispergierausrüstung und -technologie |
Die Herausforderung „sich zerstreuen“:Leitfähige Kohlenstoffnanoröhrenpaste weist auch technische Hindernisse auf, die sich hauptsächlich in der Forschung und Anhäufung der Nanomaterial-Dispersionstechnologie widerspiegeln und hohe Anforderungen an die Konsistenz des Pastenprodukts und die Qualitätskontrolle stellen. Sofern Sie nicht über professionelle Dispergierausrüstung und ein erfahrenes technisches Team verfügen, wird die Selbstdispergierung nicht empfohlen.
5. Shandong Tanfeng Neues Material: Professioneller Lieferant von CNT-Leitpaste, Masterbatch und Pulver
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. entwickelt und produziert selbst-leitende Kohlenstoff-Nanoröhrenpaste, leitfähiges Masterbatch und hoch-reines CNT-Pulver. Mit seiner umfangreichen Formulierungsdatenbank und sanften Vordispergierungsprozessen kann das Unternehmen Kohlenstoffnanoröhrenpasten und Masterbatches für alle Systeme bereitstellen, Kunden die Mühe der „Dispergierung selbst“ ersparen und als leistungsstarker Quellenhersteller Unternehmen dabei unterstützen, die Anwendungsschwelle zu überschreiten.
Angesichts der unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Branchen an die Dispersion von Kohlenstoffnanoröhren weist Shandong Tanfeng New Material starke Möglichkeiten zur Quellenanpassung auf:
Vollständige Abdeckung der Pastensysteme, keine Sedimentation:Für die Lithiumbatterie- und Beschichtungsindustrie bietet Tanfeng New Material NMP-basierte, wasser-basierte und verschiedene lösungsmittelbasierte-leitende Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Pasten an. Durch die Verwendung von selbst-entwickelten Oberflächenmodifikatoren in Kombination mit Prozessen mit niedriger-Energie und hoher-Scherung stellt die Paste sicher, dass nach mehr als 90 Tagen Standzeit keine harte Sedimentation auftritt, wobei die Metallverunreinigungen auf 50 ppm kontrolliert werden und sie für die direkte Beschichtung bereit ist.
Maßgeschneidertes Masterbatch, spezialisiert auf Kunststoffmodifikation:Für die Kunststoff- und Gummiindustrie kann Shandong Tanfeng spezielle Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Masterbatches basierend auf dem Matrixharztyp des Kunden (z. B. PC, PA, PP, PE usw.) anpassen. Durch ein spezielles Doppelschnecken-Granulierverfahren wird eine hohe Dispersion der Kohlenstoffröhrchen gewährleistet und gleichzeitig die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften der Polymermaterialien maximiert, sodass Kunden einfach die entsprechende Menge hinzufügen können, um den gewünschten antistatischen oder leitfähigen Effekt zu erzielen.
Macht die Erkundung überflüssig, senkt die Kosten und steigert die Effizienz:Der Kauf der Paste oder des Masterbatches von Tanfeng New Material bedeutet den Kauf der jahrelangen Patente für Dispergierverfahren. Unternehmen müssen keine unnötigen Studiengebühren mehr zahlen, um das richtige Dispergiermittelverhältnis und die richtige Schergeschwindigkeit zu finden, und können ihre Bemühungen direkt auf die Verbesserung der Leistung des Endprodukts konzentrieren.
Zusammenfassung: Paste, Masterbatch oder Dispergierung selbst – Wie wählt man?
| Ihre Situation | Empfohlene Wahl | Hauptgrund |
|---|---|---|
| Sie sind eine Fabrik für Lithiumbatterien und benötigen eine Elektrodenbeschichtung | ✅Leitpaste kaufen | Gebrauchsfertige Industriestandardlösung aus dem Container |
| Sie sind eine Kunststoffproduktfabrik, die antistatische/leitende Eigenschaften benötigt | ✅ Leitfähiges Masterbatch kaufen | Direkt mischen und spritzgießen, einfach und bequem |
| Sie verfügen über professionelle Dispergierausrüstung und ein professionelles Team | ⚠️ Pulver kaufen und selbst verteilen | Kosten kontrollierbar, aber die technische Hürde ist hoch |
| Sie wünschen sich Komfort, Stabilität und einen schnellen Produktionsstart | ✅ Paste oder Masterbatch kaufen | Eliminiert den Dispergierprozessschritt |
Leitfähige Paste und Masterbatch aus Kohlenstoffnanoröhren sind im Wesentlichen die Quellhersteller, die Ihnen die Hürde der „Dispersion“ nehmen. Beide sind für nachgeschaltete Kunden konzipiert, um - Paste für Lithiumbatteriefabriken zum Beschichten und Masterbatch für Kunststofffabriken zum Spritzgießen „direkt zu verwenden“. Sofern Sie nicht über professionelle Dispergierfähigkeiten verfügen, wird die Selbst-Dispergierung des Pulvers nicht empfohlen. Für moderne Fertigungsunternehmen, die Effizienz, Ausbeute und Kostenkontrolle anstreben, ist die direkte Verwendung vor-dispergierter Produkte weitaus kostengünstiger-, als reines Pulver zu kaufen und sich selbst damit herumzuschlagen. Als professioneller Hersteller von Kohlenstoffnanoröhren ist Shandong Tanfeng New Material bestrebt, Ihnen hochstabile, einfach-zu-Pasten- und Masterbatch-Lösungen-aus einer Hand zu liefern, die erstklassige-Nanomaterialien wirklich zu einem Booster für Ihr Produkt-Upgrade machen.