1 skyrius: Pirma, supraskite: kodėl anglies nanovamzdelių pastą taip sunku filtruoti?
Draugai, dirbę su ličio baterijų katodinėmis srutomis ar laidžiomis dangomis, žino, kad CNT yra tikrai puikaus veikimo, - gero elektros laidumo, mažo pridėjimo kiekio ir gebėjimo padidinti energijos tankį. Tačiau patekus į gamybos liniją, ypač filtravimo etape, tiesiog skauda galvą.
Tipiški simptomai: naujai pakeistas 200 akių filtro tinklelis, išfiltravus mažiau nei 50 kg pastos, manometras pakyla iki 0,3 MPa; filtro ekranas keičiamas daugiau nei dešimt kartų per dieną; arba ji tiesiog „susmulkinama“ tiesiogiai, ir pasta negali tekėti.
Yra trys pagrindinės priežastys:
CNT formato santykis yra labai didelis (paprastai 100-1000 ar daugiau). Jie yra tarsi mikronų lygmens minkštų spyglių krūva, susipynusi viena su kita, suformuodama „paukščio lizdo“ formą, lengvai įstringa filtro ekrano porose.
Aglomeratus sunku visiškai sulaužyti. Net po granulių frezavimo ar didelės-šlyties dispersijos lieka daug dešimčių mikrometrų CNT aglomeruotų dalelių, o šie kieti gabalėliai tiesiogiai užkemša filtro poras.
Pastos sistemos klampumas yra didelis. Ypač sistemose, kuriose kaip tirpiklis naudojamas NMP, kai kietųjų medžiagų kiekis yra 15% -20%, klampumas gali siekti kelis tūkstančius centipoisų, prastas sklandumas ir net mažas atsparumas sukels filtravimo žlugimą.
2 skyrius: Kuo Shandong Tanfeng gali padėti?
Sprendžiant filtravimo sunkumų problemą, tiekėjų CNT gamintojo techninės galimybės dažnai neįvertinamos. Tiekėjas, turintis tyrimų ir plėtros galimybių, gali padėti sumažinti filtravimo naštą iš šaltinio. Čia yra keletas dėmesio vertų pranašumų matmenų:
1 pranašumas: CNT produktai, kuriuos lengviau išsklaidyti
Skirtingų gamintojų gaminamų CNT sklaidos sunkumas labai skiriasi. Geri gamintojai optimizuos iš šaltinio:
Vamzdžio skersmens ir vamzdžio ilgio valdymas:Daugiasieniai CNT (MWCNT) yra kietesni ir trumpesni nei viena{1}}sieniai CNT (SWCNT), todėl juos palyginti lengviau. CVD procese optimizuodamas katalizatoriaus sistemą (pvz., geležies/kobalto bimetalinius katalizatorius), „Shandong Tanfeng“ gali tiksliai valdyti vamzdžio skersmenį 1–2 nm, o vamzdžio ilgį tam tikrame diapazone, taip sumažinant pernelyg didelį įsipainiojimą.
Paviršiaus funkcionalumo apdorojimas:Kai kurie pirmaujantys gamintojai modifikuoja CNT paviršių, kad pagerintų jų sąsajų suderinamumą su tirpikliu, todėl pasta po dispersijos tampa stabilesnė ir mažiau linkusi pakartotinai{0}}aglomeruotis.
Iš anksto-išsklaidytas pagrindinis mišinys:Pasirinkus iš anksto-disperguotą laidžią pastą (pagrindinį mišinį, kuriame yra 8–10 % CNT), filtravimo sunkumas sumažėja tam tikra tvarka, palyginti su miltelių pirkimu ir dispergavimu patiems.
2 pranašumas: pastos formų pritaikymo galimybė
Profesionalūs CNT gamintojai ne tik parduoda miltelius, bet ir teikia pagalbinius dispersijos sprendimus:
Dispersantų sistema:Didelio -veiksmingumo dispergentų (pvz., polivinilpirolidono-paviršiaus modifikatorių) kūrimas, siekiant užtikrinti vienodą suspensiją ir ilgalaikį CNT stabilumą organiniuose tirpikliuose, reguliuojant Zeta potencialą, išvengiant antrinės aglomeracijos saugojimo metu.
Tvirtas turinio optimizavimas:Gera formulė gali pasiekti aukštą 5–10 % kietųjų medžiagų kiekį ir kontroliuojamą klampumą, leidžiantį tiesiogiai naudoti dengimo procesuose be per didelio skiedimo prieš filtravimą.
3 pranašumas: patentų kaupimasis priemaišų šalinimo technologijoje
Paslėpta filtravimo sunkumų priežastis yra į pastą susimaišiusios magnetinės priemaišos, kurios pagreitina filtro ekrano užsikimšimą. Techniškai pajėgūs gamintojai iki minimumo kontroliuos priemaišas prieš išvažiuodami iš gamyklos:
„Shandong Tanfeng“ sukūrė integruotą „magnetinės adsorbcijos + filtravimo“ priemaišų šalinimo įrenginį, naudodamas magnetinius strypus magnetinėms priemaišoms (tokioms kaip geležis, kobaltas ir kiti katalizatoriaus likučiai) adsorbuoti, o tada naudodamas filtro komponentus kietųjų dalelių priemaišoms sulaikyti, taip sumažindamas pasroviui tenkančią filtravimo naštą nuo šaltinio.
Ji taip pat sukūrė filtro disko struktūrą su elektromagnetu, naudodama ne{0}}magnetinį CNT pobūdį, kad adsorbuotų ir pašalintų likusias metalo daleles.
4 pranašumas: kokybės kontrolės ir testavimo technologija
Patentuota dalelių dydžio identifikavimo in-technologija gali greitai nustatyti, ar CNT pastos dispersija atitinka standartą, taip užtikrinant iš gamyklos išvežamų produktų konsistenciją. Tai reiškia, kad kiekvienos gautos pastos partijos filtravimo efektyvumas yra stabilesnis ir nesvyruos tarp geros ir blogos.
Viename sakinyje:Pasirinkus CNT tiekėją, turintį techninių žinių, efektyviai išsprendžiama pusė filtravimo problemos. Jie atsižvelgia į vėlesnį apdirbamumą gaminio projektavimo etape, o tai gali žymiai sumažinti ekrano užsikimšimo dažnį jūsų gamybos linijoje.
3 skyrius: 7 veiksmingi filtravimo sunkumų sprendimo būdai
1 būdas: priverstinis „de-aglomeravimas“ vieną kartą prieš filtravimą
Daugelis gamintojų visiškai atskiria dispersiją ir filtravimą. Tiesą sakant, nuosekliai įdiegus internetinį didelės-šlyties emulsiklį arba ultragarsinį procesorių (galia 2-3 kW, dažnis 20 kHz), kol filtras gali vėl atidaryti saugojimo metu iš naujo susikaupusius CNT. Pridėjus šį veiksmą, trijų komponentų katodo medžiagų gamykla prailgino filtro ekrano tarnavimo laiką nuo 2 valandų iki 8 valandų.
2 būdas: laipsniškas filtravimas, nemėginkite to daryti vienu žingsniu
Nepradėkite tiesiogiai nuo 200 tinklelio ekrano. Teisingas požiūris yra:
Pirmas etapas:30 tinklelio nerūdijančio plieno šiurkštus filtravimas, siekiant sulaikyti dideles priemaišas ir akivaizdžius aglomeratus.
Antrasis etapas:100 akių tarpinis filtravimas.
Trečias etapas:150-200 akių smulkus filtravimas.
Leiskite pastai turėti buferį ir išleisti statinį slėgį tarp kiekvieno etapo. Jei gaminiui reikalinga itin aukšta švara, paskutiniame etape naudokite 250 akių, tačiau šiuo metu turi būti suderintas 3 metodas.
3 būdas: kaitinkite ir maišykite kartu
Temperatūra:Įkaitinkite pastą iki 40-45 laipsnių (NMP sistema neturi problemų dėl aukštos virimo temperatūros; vandens pagrindu pagaminta sistema neturi viršyti 50 laipsnių). Klampumas sumažės 30–40%, o praėjimo per filtro ekraną greitis žymiai padidės.
Maišant:Priekinėje filtro įleidimo angos dalyje palaikykite mažo{0}}greičio maišymą (30–60 aps./min.), kad CNT nenusėstų į kietą purvą. Jei naudojate sandarų slėgio baką, apačioje įdėkite magnetiniu būdu sujungtą maišytuvą.
4 būdas: perjunkite į kitokio tipo filtravimo įrangą
Įprasti maišelių filtrai arba kasetiniai filtrai iš prigimties yra „nedraugiški“ CNT pastai. Rekomenduojamos alternatyvos:
Vakuuminis būgninis filtras:Remiasi vakuuminiu siurbimu. Susiformavęs ant būgno paviršiaus, filtro pyragas automatiškai nugramdomas, todėl nuolat neužsikemša. Tinka nuolatinei didelio masto-gamybai.
Savaiminio-valymo filtras:Turi vidinį grandiklį arba atgalinio plovimo įrenginį, kuris automatiškai kas 10 minučių nuvalo filtro ekrano paviršių. Pradinės investicijos yra didelės, tačiau išlaidas galima susigrąžinti iš darbo ir filtravimo priemonių per šešis mėnesius.
Vibruojantis ekrano filtras:Taiko vertikalią arba horizontalią vibraciją filtro tinkleliui, todėl tinklelio angose įstrigę CNT „atsikrato“ atgal į pastą.
5 būdas: sureguliuokite pačių CNT morfologiją
Jei visi pirmiau minėti metodai buvo išbandyti ir vis tiek nepavyksta, problema gali būti susijusi su žaliava. Šiuo metu turite pasikalbėti su savo CNT tiekėju - ir sužinoti, ar galite pereiti prie paketo su trumpesniu vamzdelio ilgiu ir mažesniu formatu, arba tiesiogiai įsigyti iš anksto-disperguotą pastą.
6 būdas: pakeiskite „teigiamo slėgio filtravimą“ į „neigiamo slėgio filtravimą“
Esant teigiamam slėgiui, kuo didesnis slėgio skirtumas, tuo tvirčiau spaudžiami CNT ir tuo giliau jie įterpiami į filtro ekraną. Perjungiant į vakuuminį filtravimą (vakuuminio laipsnio nuo -0,06 iki -0,08 MPa), pasta yra įsiurbiama per filtro sietą su mažesne šlyties jėga, o užsikimšimo greitis sulėtėja. Trūkumas yra ribotas srautas, tinkamas mažoms ir vidutinėms partijoms.
7 būdas: priimkite „Neužbaigtą filtravimą“ ir optimizuokite pasroviui
Kai kurie dengimo procesai nėra jautrūs minkštiems dešimčių mikrometrų aglomeratams CNT pastoje (nes dangos tarpas paprastai yra didesnis nei 100 mikrometrų). Galite tinkamai sumažinti filtravimo tikslumą iki 120 akių, kartu padidindami metalo nešvarumų pašalinimą internetu prieš dengimą (naudojant magnetinius strypus arba elektromagnetinius filtrus). Tai užtikrina, kad dangos galvutė neužsikimštų sprendžiant filtravimo užstrigimo problemą.
4 skyrius: Tikras atvejis: nuo filtrų keitimo 15 kartų per dieną iki 3 kartų
Praėjusiais metais padėjome laidžios pastos gamintojui Pietų Kinijoje atlikti diagnozę. Jų CNT pastoje (daugiasienių, kieto kiekio 12 %, NMP sistema) buvo naudojama 200 akių filtro kasetė, kuri turėjo keisti 15–18 kartų per pamainą, todėl nuolatinė gamyba buvo beveik neįmanoma.
Atlikome tris pakeitimus:
Prie dispersijos bako išleidimo angos pridėtas-linijos didelio-šlyties emulsiklis (praleiskite vieną kartą prieš patekdami į filtrą).
Vieno{0}}pakopos 200 akių filtravimas pakeistas į 50 akių šiurkštų filtravimą → 120 akių → 200 akių.
Pašildykite pastą nuo kambario temperatūros iki 42 laipsnių ir toliau maišydami.
Po trijų dienų filtrų keitimo dažnis sumažėjo iki 3 kartų per pamainą, o vienos partijos filtravimo laikas- sutrumpėjo nuo 4 valandų iki 1,5 valandos. Bendra kaina buvo mažesnė nei 20 000 RMB.
Papildoma pastaba:Vėliau ši gamykla padarė dar vieną dalyką - perėjo prie kito CNT tiekėjo ir pasirinko mus. Po paviršiaus modifikavimo apdorojimo pradinė dispersijos būsena buvo geresnė, o filtravimo slėgis sumažėjo dar apie 30%. Tai patvirtina principą: proceso optimizavimas ir tiekimo grandinės atnaujinimas turi būti vykdomi vienu metu.
5 skyrius: Santrauka vienu sakiniu
CNT laidžios pastos filtravimo sunkumai iš esmės yra trijų veiksnių superpozicijos rezultatas: „ilgi pluoštai + aglomeracija + didelis klampumas“. Nesitikėkite, kad visas problemas išspręs vienas itin-puikus filtro ekranas. Vietoj to, naudokite kombinuotą strategiją: „išankstinis apdorojimas aglomeratams atidaryti, laipsniškas filtravimas, kad būtų pasidalijama apkrova, temperatūros kontrolė ir maišymas, siekiant sumažinti klampumą ir, jei reikia, pakeisti įrangos tipą“.
Tuo pat metu nepamirškite, kad tinkamo tiekėjo pasirinkimas yra geriausias proceso optimizavimas. Techniškai pajėgus CNT gamintojas gali sutaupyti 80 % vėlesnių filtravimo problemų gaminio projektavimo etape. Jei jūsų gamybos linija kenčia nuo ekrano užsikimšimo, pirmiausia pabandykite pasirinkti 2–3 iš 7 aukščiau nurodytų būdų ir tuo pačiu metu pasikalbėkite su tiekėju dėl produkto pasirinkimo. Paprastai per savaitę turėtumėte pastebėti reikšmingą pagerėjimą.