Modifikuotų plastikų ir statybinių medžiagų giluminiuose vandenyse anglies nanovamzdelių pavadinimas jau seniai griausmingas. Tačiau daugelis formulių inžinierių žlunga vos pradėję: įmetus į krūvą juodų miltelių, ne tik nepavyksta sutvirtinti, bet iš tikrųjų matrica tampa trapi, o takumas sutrinka. Tai atveda mus prie šiandienos sielos -paieškų klausimo: kiek anglies nanovamzdeliai gali pagerinti sustiprinto plastiko / gumos / betono našumą? Kokia yra papildoma suma? Vieni sako, kad 0,5 % pridėjimas padidina stiprumą, kiti sako, kad jo pridėjimas neturi jokio skirtumo. Tai jokiu būdu nėra žvalgybos mokestis, mokamas pačiai medžiagai, o žiaurus žaidimas tarp vieno-nano-tinklo ir makroskopinės matricos sąsajos suderinamumo. Šiandien mes nuplėšime rinkodaros skraistę ir panaudosime griežtus išmatuotus duomenis, kad visiškai atskleistume tikrąją CNT kovinę galią šiose trijose matricų sistemose.
1. Plastikinis sutvirtinimas: kiek reikia, kad plastikas būtų tvirtas ir laidus?
Stiprinant plastiką anglies nanovamzdeliais, norint padidinti tempimo stiprumą 40–80 % ir suteikti matricai nuolatines antistatines ir šilumai laidžias funkcijas, reikia pridėti tik labai mažą 1-3 masės % kiekį.
Tradiciniam stiklo pluoštu ar -mineraliniu užpildu užpildytam plastikui paprastai reikia pridėti daugiau nei 20 %, o tai ne tik labai pablogina medžiagos takumą, bet ir įpurškiamomis -lietomis dalimis paviršius tampa grubus. Tačiau anglies nanovamzdeliais sustiprinti plastikai remiasi „nano skalės armatūra“. Labai nedidelis kiekis CNT susipina į tinklą plastiko lydalo viduje, o vienas galas užsifiksuoja ant polimero grandinės segmentų, o kitas galas sukelia įtempį. Kai traukia išorinė jėga, vamzdeliai sunaudoja daug energijos per ištraukimo{6}}ir sujungimo mechanizmus. Dar svarbiau, kad 1-2 % priedas viršija laidžiojo prasiskverbimo slenkstį, tiesiogiai paverčiant izoliacinį plastiką anti-statine medžiaga – apie ką tradiciniai užpildai gali tik pasvajoti.
| Plastikinis veikimo indikatorius (PA66 pavyzdys) | Gryna derva | CNT sustiprintas plastikas (2 masės % priedas) | Našumo gerinimas | Autoritetingas šaltinis / duomenų nuoroda |
|---|---|---|---|---|
| Tempimo stiprumas | 80 MPa | 115 - 145 MPa | +40% - 80% | Kompozitai B dalis |
| Paviršiaus varža | >10¹⁵ Ω/kv | 10³ - 10⁵ Ω/kv | Pasiekta nuolatinė anti-statika | Shandong Tanfeng taikymo laboratorija |
| Šilumos deformacijos temperatūra (HDT) | 75 laipsnių | 105 laipsnių | +30 laipsnis | Polimerinių medžiagų žurnalas |
| Lydymosi srauto indeksas (PFI) | Bazinė linija | Šiek tiek sumažėjo, bet vis tiek galima švirkšti | Kur kas pranašesnis už 20 % stiklo pluošto priedų | Įpurškimo proceso išmatuotas palyginimas |
2. Guminis sutvirtinimas: kodėl jis gali pakeisti pusę suodžių?
2–5 masės % anglies nanovamzdelių pridėjimas prie guminių sistemų ne tik padidina atsparumą dilimui daugiau nei 50 %, bet ir sukuria šilumai laidžių tinklą, išsprendžiantį mirtiną skausmo tašką dėl histerezės šilumos susidarymo guminiuose gaminiuose.
Šimtmetį neabejotinas gumos pramonės karalius buvo suodžiai, dažnai pridedami 40-50 dalių. Tačiau suodžiai yra ne tik sunkios; jo šilumos laidumas itin prastas, todėl važiuojant dideliu greičiu padangos viduje perkaista ir sprogsta. Anglies nanovamzdeliais sustiprinta guma veikia ir kaip mechaninė „mikrospyruoklė“, ir kaip šilumos laidumo „greitkelis“. Naudojant 2–5 dalis CNT, norint pakeisti 10–20 dalių suodžių, išlaikomas toks pat kietumas, tuo pačiu žymiai pagerinant atsparumą plyšimui ir atsparumą dilimui, taip pat dvigubai padidinant šilumos laidumą, o tai labai pailgina dinaminių guminių tarpiklių ir padangų tarnavimo laiką.
| Gumos našumo indikatorius (pavyzdžiui, NBR) | Pure Carbon Black System (50phr) | Anglies juoda 40phr + CNT 3phr | Našumo gerinimas | Mechanizmo paaiškinimas |
|---|---|---|---|---|
| Akrono dilimo praradimas | Pradinė linija (0,15 cm³) | 0.07 - 0.08 cm³ | Atsparumas dilimui pagerėjo 50%+ | Vienmatis tinklas slopina įtrūkimų plitimą |
| Šilumos laidumas | 0.2 W/m·K | 0.45 W/m·K | Šilumos laidumas padvigubėjo | CNT fononų greitkelis išsklaido šilumą |
| Plyšimo stiprumas | 35 kN/m | 50 kN/m | +42% | Ištraukite{0}}ir sujungdami streso energiją |
| Mooney klampumas | Palyginti aukštas | Žymiai sumažėjo | Pagerintas apdorojimo takumas | Sumažintas bendras užpildo kiekis |
3. Betono sutvirtinimas: ar keli lašai juodo skysčio gali užkirsti kelią įtrūkimams?
Anglies nanovamzdelių gelžbetonio slenkstis yra itin žemas. Norint padidinti gniuždymo stiprumą 20–30 % ir žymiai sumažinti mikroįtrūkimų plitimą, reikia pridėti tik 0,05{4}}0,1 masės %.
Betonas yra makroskopinė trapi medžiaga, kurios vidus užpildytas mikronų{0}}kapiliarų poromis ir mikro{1}}įtrūkimais. Anglies nanovamzdelių gelžbetonio principas yra „mikro-siūlės“. Vykstant hidratacijos reakcijai, gerai-išsisklaidę CNT apima šiuos natūralius mikro-įtrūkimus, pvz., siūles, užkertant kelią tolesniam įtrūkimų plitimui. Itin mažas priedo kiekis (tik nuo kelių dešimčių iki šimto gramų vienam kubiniam metrui betono) sutankina mikroskopines poras, ne tik labai padidindamas gniuždymo ir lenkimo stiprumą, bet ir žymiai pagerindamas nepralaidumą bei atsparumą užšalimui{8}}attirpimui.
| Betono našumo indikatorius (C30 etalonas) | Paprastas Betonas | CNT betonas (0,08 masės % priedas) | Našumo gerinimas | Autoritetingas šaltinis / duomenų nuoroda |
|---|---|---|---|---|
| 28 dienų gniuždymo jėga | 30 MPa | 37 - 39 MPa | +20% - 30% | Statybos ir statybinės medžiagos |
| Lankstumo stiprumas | 4,0 MPa | 5.2 - 5.5 MPa | +30% | Padidėjęs tvirtumas, užtaisyti įtrūkimai |
| Nuosmukis (darbingumas) | Bazinė linija | Šiek tiek sumažėjo (reikia vandens reduktoriaus) | Atitinka siurbimo reikalavimus | Tikrasis inžinerinio mišinio projekto patikrinimas |
| 28 dienų džiovinimo susitraukimas | Bazinė linija | Sumažėjo 25 proc. | Reikšminga įtrūkimų prevencija | Shandong Tanfeng vandeninės dispersijos bandymas |
4. Atšiauri tikrovė: kodėl pridėjus CNT jūsų medžiaga paverčiama atliekomis?
Pagrindinė anglies nanovamzdelių, esančių plastikuose, gumoje ir betone, veikimo riboto pagerėjimo priežastis yra didelė aglomeracija, kurią sukelia stipri nanoskalės sąveika, ir itin prastas sąsajų suderinamumas su matrica.
Kad ir kokie įspūdingi būtų teoriniai duomenys, jei jų negalima išsklaidyti, tai yra švaistymas. Anglies nanovamzdeliai yra itin lengvi, juose veikia didžiulės van der Waalso jėgos. Jei sausi milteliai metami tiesiai į dvigubą-sraigtinį ekstruderį arba cemento maišytuvą, jie tiesiog negali būti suskaidyti. Nedispersiniai aglomeratai ne tik nesutvirtina, bet iš tikrųjų sudaro didžiulius įtempių koncentracijos taškus matricoje. Kai veikia išorinė jėga, plastikas lūžta tiesiai iš aglomeratų; betono stiprumas krenta. Be to, anglies vamzdžių paviršius yra inertiškas. Be tikslinio matricos paviršiaus modifikavimo, vamzdeliai negali susieti su plastiku / guma, o sąsajos atsipalaidavimas įvyksta iškart, kai yra taikoma jėga.
5. Gamintojo įgalinimas: kaip Shandong Tanfeng išmuša sąsajų suderinamumo aklavietę?
Pasirinkus šaltinio gamintoją, pvz., „Shandong Tanfeng“, kuris išmano pagrindines tinkinto paviršiaus modifikavimo ir išankstinio sklaidos{0}}technologijas, yra vienintelis būdas įveikti sąsajos suderinamumo spragą ir iš tikrųjų sustiprinti plastiką / gumą / betoną anglies nanovamzdeliais.
Kadangi pagrindinės priežastys slypi išsklaidyme ir sąsajoje, sprendimai yra „tikras-įsipainiojimas ir stiprus ryšys“. Kaip profesionalus CNT gamintojas, Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. atskleidžia tikrąją CNT kovinę galią iš sintezės šaltinio:
Ultra-Aukštas grynumas pašalina streso koncentracijos šaltinius:Metalo likučiai yra kaltininkai, sukeliantys vietinį plastiko ir betono trapumą. Shandong Tanfeng taiko specializuotus valymo procesus, kad tvirtai suspaustų metalo likučius, mažesnius nei 20 ppm, užtikrinant, kad pats užpildas netaptų struktūriniu matricos defektu.
Tinkintas kraštinių santykis atitinka matricą:Plastikiniams tinklams sukurti reikia ilgų vamzdžių; betonui reikia trumpų vamzdžių, kad būtų išvengta įsipainiojimo. Naudodama savo-sukurtą katalizinę sistemą, „Shandong Tanfeng“ pagal poreikį gali pateikti pritaikytus CNT, kurių kraštinių santykis svyruoja nuo 100 iki 1500, tiksliai atitinkančius skirtingų matricų reologinius ir mechaninius reikalavimus.
Paruošta-naudoti-Carrier pagrindinius mišinius / pastas:Taikant sausų miltelių aglomeracijos skausmo tašką, „Shandong Tanfeng“ teikia modifikuotų dervų pagrindinius mišinius plastikams, EPDM/NBR iš anksto išsklaidytus pagrindinius mišinius gumai ir didelio-efektyvumo vandenines dispersijas betonui. Patentuoto paviršiaus modifikavimo ir aukšto{3}}slėgio de-aglomeracijos procesų dėka pasiekiamas tikras vieno-vamzdelio atskyrimas, o su matrica suderinamos funkcinės grupės įskiepijamos ant vamzdelio sienelių, todėl vieno-matmens tinklas puikiai pasklis plastikuose, gumoje ir cemente, iš tiesų suteikiant žadėtą mechaninį sutvirtinimą30 %+.
Išvada
Grįžtant prie pagrindinio klausimo: kiek anglies nanovamzdeliai gali pagerinti sustiprinto plastiko / gumos / betono veikimą? Kokia yra papildoma suma? Pridėjus 1-3% plastiko, stiprumas padidėja perpus; pridėjus 2% gumos, atsparumas dilimui padvigubėja; Pridėjus 0,08 % į betoną, gniuždymo stipris padidėja 30 % - tai yra patvirtinti praktiniai duomenys. Tačiau visa tai pagrįsta prielaida panaikinti aglomeraciją ir sujungti sąsają. Pasitikėjimas šaltinio gamintojo, pvz., Shandong Tanfeng, didelio grynumo, pritaikytais formato santykiais ir kelių nešėjų išankstinio išsklaidymo technologijomis, siekiant įveikti nanotechnologijų ir makrokomandų atotrūkį, yra vienintelis būdas anglies nanovamzdeliai iš tikrųjų tapti tradicinės matricos modifikavimo įrankiu, o ne atliekų gamybos linijoje.