Ahoj! Ako dodávateľ Electric Conductive Film som v poslednej dobe dostával veľa otázok o tom, ako zlepšiť disperziu vodivého plniva v týchto filmoch. Je to zásadný aspekt, ktorý môže výrazne ovplyvniť výkon elektricky vodivej fólie. Tak som si povedal, že sa podelím o pár postrehov na túto tému.
Pochopenie základov
Najprv si rýchlo prejdime, čo je vodivé plnivo a prečo záleží na jeho disperzii. Vodivé plnivá sú materiály, ktoré sa pridávajú do matrice filmu, aby poskytli elektrickú vodivosť. Bežné typy zahŕňajú sadze, uhlíkové nanorúrky, grafit a kovové častice. Keď sú tieto plnivá dobre - rozptýlené vo fólii, tvoria súvislú vodivú sieť, ktorá umožňuje voľný tok elektrónov a dodáva fólii lepšie elektrické vlastnosti.
Dosiahnutie dobrého rozptylu sa však ľahšie povie, ako urobí. Tieto plnivá majú tendenciu aglomerovať kvôli ich vysokej povrchovej energii a van der Waalsovým silám medzi časticami. Aglomeráty môžu narušiť vodivú sieť, čo vedie k nerovnomernej vodivosti a zníženiu výkonu elektricky vodivého filmu.
Povrchová úprava vodivých plnív
Jedným z najúčinnejších spôsobov zlepšenia disperzie je úprava povrchu vodivých plnív. Ošetrením povrchu plnív môžeme znížiť ich povrchovú energiu a zlepšiť ich kompatibilitu s filmovou matricou.
Existuje niekoľko spôsobov úpravy povrchu. Chemická modifikácia je populárna. Napríklad môžeme použiť silánové spojovacie činidlá. Tieto činidlá majú dve funkčné skupiny: jednu, ktorá môže reagovať s povrchom plniva a druhú, ktorá môže interagovať s polymérnou matricou filmu. Tým sa vytvorí most medzi plnivom a matricou, čím sa zlepší ich priľnavosť a disperzia.
Ďalším prístupom je fyzická modifikácia. Pomôcť môže aj potiahnutie plnív tenkou vrstvou polyméru. Polymérna vrstva pôsobí ako bariéra, ktorá zabraňuje aglomerácii plnív. Zlepšuje tiež zmáčanie plnív polymérnou matricou, čo umožňuje lepšiu disperziu.
Výber rozpúšťadiel a disperzantov
Výber rozpúšťadiel a dispergačných činidiel môže mať obrovský vplyv na disperziu vodivých plnív. Dobré rozpúšťadlo by malo byť schopné rozpustiť polymérnu matricu a účinne zvlhčiť plnivá. Keď rozpúšťadlo dobre zmáča plnivá, môže preniknúť do aglomerátov a rozložiť ich.
Na druhej strane dispergátory sú prísady, ktoré sú špeciálne navrhnuté na zlepšenie disperzie častíc v kvapalnom médiu. Fungujú tak, že sa adsorbujú na povrch plnív a vytvárajú odpudzujúcu silu medzi časticami. Táto odpudivá sila bráni tomu, aby sa plnivá opäť spojili a vytvorili aglomeráty.
Pri výbere dispergačného činidla musíme zvážiť jeho chemickú štruktúru, molekulovú hmotnosť a kompatibilitu s rozpúšťadlom a polymérnou matricou. Napríklad, ak používame nepolárnu polymérnu matricu, mali by sme zvoliť nepolárnu disperznú látku.
Miešacie techniky
Spôsob, akým zmiešame vodivé plnivá s polymérnou matricou, tiež zohráva dôležitú úlohu pri ich disperzii. Existuje niekoľko techník miešania a každá má svoje výhody a nevýhody.
Mechanické miešanie je najbežnejšou metódou. Zahŕňa použitie mixérov s vysokým strihom, ako je trojvalcový mlyn alebo vysokorýchlostný homogenizátor. Tieto mixéry aplikujú na zmes vysokú šmykovú silu, rozbijú aglomeráty a dispergujú plnivá. Mechanické miešanie však môže tiež spôsobiť poškodenie plnív, najmä ak sú šmykové sily príliš vysoké.
Ďalšou možnosťou je ultrazvukové miešanie. Ultrazvukové vlny môžu v zmesi vytvárať kavitačné bubliny. Keď sa tieto bubliny zrútia, generujú vysokoenergetickú rázovú vlnu, ktorá môže rozbiť aglomeráty. Ultrazvukové miešanie je jemná metóda, ktorou je možné dosiahnuť dobrú disperziu bez toho, aby došlo k veľkému poškodeniu plnív.
Optimalizácia podmienok spracovania
Podmienky spracovania počas procesu tvorby filmu môžu tiež ovplyvniť disperziu vodivých plnív. Napríklad teplota môže ovplyvniť viskozitu polymérnej matrice. Ak je teplota príliš nízka, viskozita bude vysoká, čo sťažuje dispergovanie plniva. Na druhej strane, ak je teplota príliš vysoká, môže spôsobiť degradáciu polymérnej matrice alebo plnív.
Ďalším faktorom je tlak. Použitie tlaku počas tvorby filmu môže pomôcť zhutniť plnivá a znížiť medzery medzi nimi. To môže zlepšiť kontinuitu vodivej siete a zvýšiť elektrickú vodivosť filmu.
Relevantnosť pre ostatné funkčné filmy
Pokiaľ ide o výrobu elektricky vodivých fólií, je dôležité poznamenať, že mnohé z princípov, o ktorých sme diskutovali, možno použiť aj na iné funkčné fólie. Napríklad vNáter spomaľujúci horenieSprávna disperzia prísad spomaľujúcich horenie je rozhodujúca pre dosiahnutie optimálneho výkonu. Podobne aj vFilm odolný voči hrdziaFilm proti starnutiuDisperzia príslušných prísad môže výrazne ovplyvniť ich účinnosť.
Záver
Zlepšenie disperzie vodivého plniva v elektricky vodivom filme je mnohostranná výzva, ktorá si vyžaduje starostlivé zváženie rôznych faktorov. Úprava povrchu, výber rozpúšťadiel a dispergačných činidiel, vhodné techniky miešania a optimalizácia podmienok spracovania – to všetko hrá dôležitú úlohu pri dosahovaní dobrej disperzie. Venovaním pozornosti týmto aspektom môžeme vyrábať elektricky vodivý film s lepšími elektrickými vlastnosťami a výkonom.
Ak hľadáte vysokokvalitnú elektricky vodivú fóliu alebo máte akékoľvek otázky týkajúce sa zlepšenia rozptylu vodivých plnív, neváhajte nás kontaktovať. Sme tu, aby sme vám pomohli nájsť najlepšie riešenia pre vaše špecifické potreby. Poďme sa porozprávať a uvidíme, ako môžeme spolupracovať, aby sme splnili vaše požiadavky.
Referencie
- Zhang, L. a Li, S. (2018). Disperzia a zarovnanie uhlíkových nanorúrok v polymérnej matrici: prehľad. Kompozity Časť B: Strojárstvo, 143, 120 - 131.
- Wang, X. a Chen, Y. (2019). Povrchová úprava sadzí na zlepšenie ich disperzie a kompatibility v polymérnych kompozitoch. Progress in Organic Coatings, 134, 105316.
- Liu, Y. a Wu, Z. (2020). Ultrazvuková disperzia nanočastíc v kvapalinách: prehľad. Journal of Nanoparticle Research, 22(1), 1 - 15.