Στα βαθιά νερά των τροποποιημένων πλαστικών και των δομικών υλικών, το όνομα των νανοσωλήνων άνθρακα ήταν εδώ και καιρό βροντερό. Ωστόσο, πολλοί μηχανικοί σκευασμάτων αποτυγχάνουν αμέσως μόλις ξεκινήσουν: η απόρριψη σε ένα σωρό μαύρης σκόνης όχι μόνο αποτυγχάνει να ενισχύσει αλλά στην πραγματικότητα προκαλεί την εύθραυστη μήτρα και την κατάρρευση της ικανότητας ροής. Αυτό μας φέρνει στο σημερινό ερώτημα αναζήτησης-της ψυχής: πόση βελτίωση απόδοσης μπορούν να επιφέρουν οι νανοσωλήνες άνθρακα σε ενισχυμένα πλαστικά/καουτσούκ/σκυρόδεμα; Ποιο είναι το ποσό προσθήκης; Κάποιοι λένε ότι η προσθήκη 0,5% διπλασιάζει τη δύναμη, άλλοι λένε ότι η προσθήκη δεν κάνει καμία διαφορά. Δεν πρόκειται σε καμία περίπτωση για φόρο επί της νοημοσύνης που καταβάλλεται στο ίδιο το υλικό, αλλά μάλλον για ένα βάναυσο παιχνίδι μεταξύ του-μονοδιάστατου νανο-δικτύου και της συμβατότητας διεπαφής της μακροσκοπικής μήτρας. Σήμερα, θα αποκόψουμε τον μανδύα μάρκετινγκ και θα χρησιμοποιήσουμε δεδομένα μετρήσεων σκληρού πυρήνα για να αποκαλύψουμε πλήρως την πραγματική μαχητική ισχύ των CNT σε αυτά τα τρία συστήματα matrix.
1. Πλαστική ενίσχυση: Πόσο χρειάζεται για να γίνουν τα πλαστικά σκληρά και αγώγιμα;
Κατά την ενίσχυση πλαστικών με νανοσωλήνες άνθρακα, χρειάζεται μόνο μια εξαιρετικά χαμηλή ποσότητα προσθήκης 1-3wt% για να αυξηθεί η αντοχή σε εφελκυσμό κατά 40%-80% και να προσδοθούν μόνιμες αντιστατικές και θερμικά αγώγιμες λειτουργίες στη μήτρα.
Τα παραδοσιακά πλαστικά γεμάτα με ίνες γυαλιού ή ορυκτά-κατά κανόνα απαιτούν πάνω από 20% προσθήκη, η οποία όχι μόνο θυσιάζει σοβαρά τη ρευστότητα του υλικού, αλλά επίσης κάνει τα διαμορφωμένα με έγχυση-τμήματα τραχιά στην επιφάνεια. Τα πλαστικά ενισχυμένα με νανοσωλήνες άνθρακα, ωστόσο, βασίζονται σε «οπλισμό νανοκλίμακας». Μια πολύ μικρή ποσότητα CNT συμπλέκεται σε ένα δίκτυο μέσα στο πλαστικό τήγμα, με το ένα άκρο να ασφαλίζει στα τμήματα της αλυσίδας του πολυμερούς και το άλλο άκρο να αγώγει την τάση. Όταν έλκεται εξωτερική δύναμη, οι σωλήνες καταναλώνουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας μέσω μηχανισμών έλξης- και γεφύρωσης. Το πιο σημαντικό είναι ότι 1-2% προσθήκη υπερβαίνει το όριο αγώγιμης διήθησης, μετατρέποντας απευθείας το μονωτικό πλαστικό σε αντιστατικό υλικό - κάτι που τα παραδοσιακά υλικά πλήρωσης μπορούν μόνο να ονειρευτούν.
| Πλαστικός δείκτης απόδοσης (ΠΑ66 για παράδειγμα) | Καθαρή Ρητίνη | Πλαστικό ενισχυμένο με CNT (προσθήκη 2% κατά βάρος) | Βελτίωση απόδοσης | Επίσημη αναφορά πηγής/δεδομένων |
|---|---|---|---|---|
| Αντοχή εφελκυσμού | 80 MPa | 115 - 145 MPa | +40% - 80% | Σύνθετα Μέρος Β |
| Επιφανειακή αντίσταση | >1015 Ω/τετρ | 10³ - 105 Ω/τετρ | Επιτεύχθηκε μόνιμο αντι-στατικό | Εργαστήριο Εφαρμογών Shandong Tanfeng |
| Θερμοκρασία εκτροπής θερμότητας (HDT) | 75 μοίρες | 105 μοίρες | +30 βαθμός | Journal of Polymer Materials |
| Δείκτης ροής τήξης (MFI) | Βασική γραμμή | Ελαφρώς μειωμένο αλλά ακόμα ενέσιμο | Πολύ ανώτερη από την προσθήκη 20% ινών γυαλιού | Σύγκριση μετρημένης διαδικασίας χύτευσης με έγχυση |
2. Ενίσχυση από καουτσούκ: Γιατί μπορεί να αντικαταστήσει το μισό αιθάλη;
Η προσθήκη νανοσωλήνων άνθρακα 2-5% κατά βάρος σε συστήματα από καουτσούκ όχι μόνο βελτιώνει την αντοχή στη φθορά περισσότερο από 50%, αλλά δημιουργεί επίσης ένα θερμικά αγώγιμο δίκτυο, επιλύοντας το θανατηφόρο σημείο πόνου της παραγωγής θερμότητας υστέρησης στα προϊόντα από καουτσούκ.
Για έναν αιώνα, ο αδιαμφισβήτητος βασιλιάς της βιομηχανίας καουτσούκ ήταν το μαύρο άνθρακα, που συχνά προστίθεται σε 40-50 μέρη. Αλλά το μαύρο άνθρακα δεν είναι μόνο βαρύ. Η θερμική του αγωγιμότητα είναι εξαιρετικά κακή, με αποτέλεσμα τα ελαστικά να υπερθερμαίνονται εσωτερικά σε υψηλές ταχύτητες και να σκάνε. Το καουτσούκ ενισχυμένο με νανοσωλήνες άνθρακα λειτουργεί τόσο ως μηχανικό «μικροελατήριο» όσο και ως «αυτοκινητόδρομος» για τη μεταφορά της θερμότητας. Η χρήση 2-5 μερών CNT για την αντικατάσταση 10-20 μερών αιθάλης διατηρεί την ίδια σκληρότητα ενώ βελτιώνει δραματικά την αντοχή σε σχίσιμο και την αντοχή στη φθορά και διπλασιάζοντας τη θερμική αγωγιμότητα, παρατείνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής των δυναμικών ελαστικών σφραγίδων και ελαστικών.
| Δείκτης απόδοσης καουτσούκ (για παράδειγμα NBR) | Σύστημα Pure Black Carbon (50phr) | Carbon Black 40phr + CNT 3phr | Βελτίωση απόδοσης | Επεξήγηση μηχανισμού |
|---|---|---|---|---|
| Απώλεια από τριβή Akron | Βασική γραμμή (0,15 cm³) | 0.07 - 0.08 cm³ | Η αντίσταση στη φθορά βελτιώθηκε κατά 50%+ | Το μονοδιάστατο-δίκτυο καταστέλλει τη διάδοση ρωγμών |
| Θερμική αγωγιμότητα | 0.2 W/m·K | 0.45 W/m·K | Η θερμική αγωγιμότητα διπλασιάστηκε | Ο αυτοκινητόδρομος CNT phonon διαχέει τη θερμότητα |
| Δύναμη δακρύων | 35 kN/m | 50 kN/m | +42% | Τραβήξτε-και γεφυρώστε την ενέργεια διάχυσης του στρες |
| Ιξώδες Mooney | Σχετικά ψηλά | Μειώθηκε σημαντικά | Βελτιωμένη ικανότητα ροής επεξεργασίας | Μειώθηκε η συνολική περιεκτικότητα πληρωτικού |
3. Οπλισμός σκυροδέματος: Μπορούν μερικές σταγόνες μαύρου υγρού να αποτρέψουν το ράγισμα;
Το όριο για το οπλισμένο σκυρόδεμα με νανοσωλήνες άνθρακα είναι εξαιρετικά χαμηλό. Απαιτείται μόνο ίχνος προσθήκης 0,05-0,1 wt% για να αυξηθεί η αντοχή σε θλίψη κατά 20%-30% και να καταστείλει σημαντικά η διάδοση των μικρορωγμών.
Το σκυρόδεμα είναι ένα μακροσκοπικό εύθραυστο υλικό, εσωτερικά γεμάτο με τριχοειδείς πόρους-με κλίμακα και μικρο-ρωγμές. Η αρχή του οπλισμένου σκυροδέματος με νανοσωλήνες άνθρακα είναι τα "μικρο-ράμματα". Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης ενυδάτωσης,-καλά διασκορπισμένοι CNT εκτείνονται σε αυτές τις εγγενείς μικρο-ρωγμές όπως ράμματα, αποτρέποντας περαιτέρω διάδοση ρωγμών. Μια εξαιρετικά χαμηλή ποσότητα προσθήκης (μόνο μερικές δεκάδες έως εκατό γραμμάρια ανά κυβικό μέτρο σκυροδέματος) συμπυκνώνει τους μικροσκοπικούς πόρους, όχι μόνο αυξάνοντας σημαντικά την αντοχή σε θλίψη και κάμψη, αλλά και βελτιώνοντας σημαντικά τη στεγανότητα και την αντίσταση στο πάγωμα-απόψυξη.
| Δείκτης απόδοσης σκυροδέματος (σημείο αναφοράς C30) | Απλό σκυρόδεμα | Σκυρόδεμα CNT (προσθήκη 0,08% κ.β.) | Βελτίωση απόδοσης | Επίσημη αναφορά πηγής/δεδομένων |
|---|---|---|---|---|
| Αντοχή σε θλίψη 28 ημερών | 30 MPa | 37 - 39 MPa | +20% - 30% | Κατασκευές και Οικοδομικά Υλικά |
| Καμπτική Αντοχή | 4,0 MPa | 5.2 - 5.5 MPa | +30% | Η σκληρότητα ενισχύθηκε, οι ρωγμές γεφυρώθηκαν |
| Πτώση (Εργαστικότητα) | Βασική γραμμή | Ελαφρώς μειωμένο (απαιτεί μειωτήρα νερού) | Πληροί τις απαιτήσεις άντλησης | Πραγματική επαλήθευση σχεδιασμού μιγμάτων μηχανικής |
| Συρρίκνωση Ξήρανσης 28 Ημερών | Βασική γραμμή | Μειώθηκε κατά 25% | Σημαντική πρόληψη ρωγμών | Δοκιμή υδατικής διασποράς Shandong Tanfeng |
4. Η σκληρή πραγματικότητα: Γιατί η προσθήκη CNT μετατρέπει το υλικό σας σε απόβλητο;
Ο θεμελιώδης λόγος για την περιορισμένη βελτίωση της απόδοσης των νανοσωλήνων άνθρακα σε πλαστικά, καουτσούκ και σκυρόδεμα είναι η σοβαρή συσσωμάτωση που προκαλείται από ισχυρές αλληλεπιδράσεις σε νανοκλίμακα και την εξαιρετικά κακή συμβατότητα διεπιφανειών με τη μήτρα.
Όσο εντυπωσιακά κι αν είναι τα θεωρητικά δεδομένα, αν δεν μπορεί να διασκορπιστεί, είναι σπατάλη. Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι εξαιρετικά ελαφροί με τεράστιες-σωληνικές δυνάμεις van der Waals. Εάν η ξηρή σκόνη πεταχτεί απευθείας σε έναν εξωθητή με δύο κοχλίες-ή σε έναν αναμικτήρα τσιμέντου, απλά δεν μπορεί να σπάσει. Τα μη διασκορπισμένα συσσωματώματα όχι μόνο αποτυγχάνουν να ενισχύσουν αλλά στην πραγματικότητα σχηματίζουν τεράστια σημεία συγκέντρωσης τάσεων μέσα στη μήτρα. Όταν εφαρμόζεται εξωτερική δύναμη, το πλαστικό σπάει απευθείας από τα συσσωματώματα. η αντοχή του σκυροδέματος αντί να πέφτει κατακόρυφα. Επιπλέον, η επιφάνεια των σωλήνων άνθρακα είναι αδρανής. Χωρίς στοχευμένη τροποποίηση επιφάνειας για τη μήτρα, οι σωλήνες δεν μπορούν να συνδεθούν με το πλαστικό/καουτσούκ και η διεπιφανειακή αποκόλληση λαμβάνει χώρα μόλις ασκηθεί δύναμη.
5. Ενδυνάμωση κατασκευαστή: Πώς η Shandong Tanfeng σπάει το αδιέξοδο της συμβατότητας διεπαφής;
Η επιλογή ενός κατασκευαστή πηγής όπως η Shandong Tanfeng που κατέχει τις βασικές τεχνολογίες προσαρμοσμένης τροποποίησης επιφάνειας και προ{0}}διασποράς είναι η μόνη συντόμευση για να ξεπεράσετε το κενό συμβατότητας της επιφάνειας και να ενισχύσετε πραγματικά πλαστικά/καουτσούκ/σκυρόδεμα με νανοσωλήνες άνθρακα.
Δεδομένου ότι οι βασικές αιτίες βρίσκονται στη διασπορά και τη διεπαφή, οι λύσεις είναι "πραγματική απο-διαπλοκή και ισχυρή σύνδεση". Ως επαγγελματίας κατασκευαστής CNT, η Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. ξεκλειδώνει την πραγματική μαχητική ισχύ των CNT για εσάς από την πηγή σύνθεσης:
Η εξαιρετικά-Υψηλή καθαρότητα αφαιρεί τις πηγές συγκέντρωσης στρες:Τα υπολείμματα μετάλλων είναι οι ένοχοι που προκαλούν τοπική ευθραυστότητα στα πλαστικά και στο σκυρόδεμα. Το Shandong Tanfeng χρησιμοποιεί εξειδικευμένες διαδικασίες καθαρισμού για να πιέζει σταθερά υπολείμματα μετάλλων κάτω από 20 ppm, διασφαλίζοντας ότι το ίδιο το πληρωτικό δεν θα γίνει δομικό ελάττωμα στη μήτρα.
Η προσαρμοσμένη αναλογία διαστάσεων ταιριάζει με τη μήτρα:Τα πλαστικά χρειάζονται μεγάλους σωλήνες για την κατασκευή δικτύων. Το σκυρόδεμα χρειάζεται μικρούς σωλήνες για να αποφευχθεί η εμπλοκή. Μέσω του καταλυτικού συστήματος που{1}}αναπτύχθηκε από μόνη της, η Shandong Tanfeng μπορεί να παρέχει προσαρμοσμένα CNT με αναλογίες διαστάσεων που κυμαίνονται από 100 έως 1500 ανάλογα με τις ανάγκες, ταιριάζοντας ακριβώς με τις ρεολογικές και μηχανικές απαιτήσεις διαφορετικών πινάκων.
Έτοιμοι-για-χρήση Masterbatches/Paste Carrier:Στοχεύοντας στο σημείο πόνου της συσσωμάτωσης ξηρής σκόνης, η Shandong Tanfeng παρέχει τροποποιημένες κύριες παρτίδες ρητίνης για πλαστικά, προ{0}}διασκορπισμένες κύριες παρτίδες EPDM/NBR για καουτσούκ και υδατικές διασπορές υψηλής-απόδοσης για σκυρόδεμα. Μέσω της ιδιόκτητης τροποποίησης της επιφάνειας και των διαδικασιών συσσωματώσεως-υψηλής πίεσης-, επιτυγχάνεται πραγματικός διαχωρισμός μεμονωμένων-σωλήνων και οι λειτουργικές ομάδες συμβατές με τη μήτρα εμβολιάζονται στα τοιχώματα του σωλήνα, επιτρέποντας στο ένα-δίκτυο να απλώνεται τέλεια σε πλαστικό και υπόσχεται το 30% λάστιχο. ενίσχυση.
Σύναψη
Επιστρέφοντας στο βασικό ερώτημα: πόση βελτίωση απόδοσης μπορούν να επιφέρουν οι νανοσωλήνες άνθρακα σε ενισχυμένα πλαστικά/καουτσούκ/σκυρόδεμα; Ποιο είναι το ποσό προσθήκης; Η προσθήκη 1-3% στα πλαστικά αυξάνει την αντοχή στο μισό. Η προσθήκη 2% στο καουτσούκ διπλασιάζει την αντίσταση στη φθορά. Η προσθήκη 0,08% στο σκυρόδεμα αυξάνει τη θλιπτική αντοχή κατά 30% - αυτά είναι αποδεδειγμένα πρακτικά δεδομένα. Αλλά όλα αυτά βασίζονται στην προϋπόθεση της εξάλειψης της συσσωμάτωσης και της γεφύρωσης της διεπαφής. Βασιζόμενοι στην υψηλή καθαρότητα, τις προσαρμοσμένες αναλογίες διαστάσεων και τις τεχνολογίες προ-διασποράς πολλαπλών-φορέων ενός κατασκευαστή πηγής όπως η Shandong Tanfeng για να περάσει το χάσμα διαδικασίας από νανο σε μακροεντολή είναι ο μόνος τρόπος για να γίνουν οι νανοσωλήνες άνθρακα πραγματικά ένα δολοφονικό εργαλείο για την παραδοσιακή τροποποίηση μήτρας, αντί για τα απόβλητα στη γραμμή παραγωγής.