פלסטיק מחוזק ננו-צינורית פחמן/גומי/בטון

במים העמוקים של פלסטיק וחומרי בניין שעברו שינוי, השם של ננו-צינורות פחמן כבר מזמן רועם. עם זאת, מהנדסי פורמולציה רבים נכשלים ברגע שהם מתחילים: השלכה בערימה של אבקה שחורה לא רק לא מצליחה לחזק אלא למעשה גורמת למטריצה ​​להיות שבירה וליכולת הזרימה לקרוס. זה מביא אותנו לשאלת -חיפוש הנשמה של היום: כמה שיפור ביצועים יכולים להביא ננו-צינורות פחמן לפלסטיק/גומי/בטון מחוזק? מה סכום התוספת? יש אומרים שתוספת של 0.5% מכפילה את החוזק, אחרים אומרים שהוספה לא משנה בכלל. זה בשום אופן לא מס על אינטליגנציה ששולם לחומר עצמו, אלא משחק אכזרי בין רשת הננו- החד-ממדית- לבין התאימות הממשקית של המטריצה ​​המקרוסקופית. היום, נקרע את מעטה השיווק ונשתמש בנתונים נמדדים בהארדקור כדי לחשוף לחלוטין את כוח הלחימה האמיתי של CNT בשלוש מערכות המטריצות הללו.

1. חיזוק פלסטיק: כמה צריך כדי להפוך פלסטיק קשיח וגם מוליך?

בעת חיזוק פלסטיק עם ננו-צינורות פחמן, נדרשת רק כמות תוספת נמוכה ביותר של 1-3wt% כדי להגביר את חוזק המתיחה ב-40%-80% ולהקנות למטריצה ​​פונקציות אנטי-סטטיות ומוליכות תרמיות קבועות.

פלסטיק מסורתי מלא בסיבי זכוכית או-מינרלים דורשים בדרך כלל תוספת של למעלה מ-20%, מה שלא רק מקריב מאוד את יכולת הזרימה של החומר, אלא גם הופך חלקים יצוקים בהזרקה- למחוספסים על פני השטח. עם זאת, פלסטיק מחוזק בצינורות פחמן מסתמכים על "ברזל ננומטרי". כמות קטנה מאוד של CNTs משתלבת לרשת בתוך התכת הפלסטיק, כאשר קצה אחד ננעל על מקטעי שרשרת הפולימר והקצה השני מוליך מתח. כאשר כוח חיצוני מושך, הצינורות צורכים כמויות גדולות של אנרגיה באמצעות מנגנוני משיכה- החוצה וגישור. חשוב מכך, תוספת של 1-2% חורגת מסף החלחול המוליך, והופכת ישירות פלסטיק מבודד לחומר אנטי{10}}סטטי - משהו שחומרי מילוי מסורתיים יכולים רק לחלום עליו.

2. חיזוק גומי: למה זה יכול להחליף חצי מהפחמן השחור?

הוספת ננו-צינורות פחמן של 2-5wt% למערכות גומי לא רק משפרת את עמידות הבלאי ביותר מ-50% אלא גם בונה רשת מוליכה תרמית, ופותרת את נקודת הכאב הקטלנית של יצירת חום בהיסטרזיס במוצרי גומי.

במשך מאה שנה, המלך הבלתי מעורער של תעשיית הגומי היה פחמן שחור, לעתים קרובות מתווסף ב-40-50 חלקים. אבל פחמן שחור הוא לא רק כבד; המוליכות התרמית שלו ירודה ביותר, מה שגורם לצמיגים להתחמם יתר על המידה פנימית במהירויות גבוהות ולהתפוצץ. גומי מחוזק ננו-צינורית פחמן פועל הן כ"מיקרו-קפיץ" מכני והן כ"כביש מהיר" להולכת חום. שימוש ב-2-5 חלקים של CNTs להחלפת 10-20 חלקים של פחמן שחור שומר על אותה קשיות תוך שיפור דרמטי של חוזק הקריעה ועמידות בפני שחיקה, והכפלת מוליכות תרמית, מה שמאריך מאוד את החיים של אטמי גומי וצמיגים דינמיים.

3. חיזוק בטון: האם כמה טיפות של נוזל שחור יכולים למנוע פיצוח?

הסף לבטון מזוין ננו-צינור פחמן נמוך במיוחד. נדרשת רק תוספת עקבות של 0.05-0.1wt% כדי להגדיל את חוזק הלחיצה ב-20%-30% ולדכא באופן משמעותי את התפשטות מיקרו-סדקים.

בטון הוא חומר שביר מאקרוסקופי, מלא מבפנים בנקבוביות נימיות בקנה מידה מיקרוני- ומיקרו-סדקים. העיקרון של בטון מזוין ננו-צינורות פחמן הוא "מיקרו-תפרים". במהלך תגובת ההידרציה, -CNT מפוזרים היטב משתרעים על פני המיקרו-סדקים המקוריים האלה כמו תפרים, ומונעים התפשטות סדקים נוספת. כמות תוספת נמוכה במיוחד (רק כמה עשרות עד מאה גרם למטר מעוקב של בטון) מצפיפות את הנקבוביות המיקרוסקופיות, לא רק מגבירה מאוד את חוזק הלחיצה והכיפוף אלא גם משפרת משמעותית את האטימות ועמידות ההפשרה-.

4. המציאות הקשה: מדוע הוספת CNTs הופכת את החומר שלך לפסולת?

הסיבה הבסיסית לשיפור הביצועים המוגבל של ננו-צינוריות פחמן בפלסטיק, גומי ובטון היא הצבירה החמורה הנגרמת על ידי אינטראקציות חזקות בקנה מידה ננו ותאימות הירודה ביותר של הממשק למטריצה.

לא משנה עד כמה הנתונים התיאורטיים מרשימים, אם אי אפשר לפזר אותם, זה בזבוז. ננו-צינוריות פחמן קלות במיוחד עם כוחות בין- ואן דר ואלס בין הצינורות. אם אבקה יבשה נזרקת ישירות לתוך מכבש- בורג תאומים או מיקסר מלט, פשוט אי אפשר לפרק אותה. אגרופים לא מפוזרים לא רק שלא מצליחים להתחזק אלא למעשה יוצרים נקודות ריכוז עצומות של מתח בתוך המטריצה. כאשר מופעל כוח חיצוני, הפלסטיק נשבר ישירות מהאגלומרטים; חוזק הבטון במקום צונח. בנוסף, פני השטח של צינורות פחמן אינרטיים. ללא שינוי פני שטח ממוקד עבור המטריצה, הצינורות אינם יכולים להיקשר עם הפלסטיק/הגומי, וההתנתקות משטח הממשק מתרחשת ברגע שהופעל כוח.

5. העצמת יצרן: איך שאנדונג טנפנג שוברת את המבוי הסתום של תאימות הממשק?

בחירה ביצרן מקור כמו שאנדונג טנפנג השולט בטכנולוגיות הליבה של שינוי פני שטח מותאם אישית ופיזור- מראש היא קיצור הדרך היחיד לחצות את פער התאימות של הממשק ולחזק באמת פלסטיק/גומי/בטון עם ננו-צינוריות פחמן.

מאחר שסיבות השורש נעוצות בפיזור ובממשק, הפתרונות הם "הסתבכות אמיתית- וחיבור חזק." כיצרנית CNT מקצועית, Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd פותחת עבורך את כוח הלחימה האמיתי של CNTs ממקור הסינתזה:

אולטרה-טוהר גבוה מסיר מקורות ריכוז מתח:שאריות מתכות הן האשמים שגורמות להתפרקות מקומית בפלסטיק ובבטון. שאנדונג טנפנג משתמשת בתהליכי טיהור מיוחדים כדי ללחוץ בחוזקה על שאריות מתכת מתחת ל-20 עמודים לדקה, מה שמבטיח שחומר המילוי עצמו לא יהפוך לפגם מבני במטריצה.

יחס גובה-רוחב מותאם אישית תואם את המטריצה:פלסטיק צריך צינורות ארוכים כדי לבנות רשתות; בטון צריך צינורות קצרים כדי למנוע הסתבכות. באמצעות המערכת הקטליטית שפותחה בעצמה, שאנדונג טנפנג יכולה לספק CNT מותאמים אישית עם יחסי רוחב-גובה הנעים בין 100 ל-1500 לפי הצורך, בהתאמה מדויקת לדרישות הריאולוגיות והמכניות של מטריצות שונות.

מוכן-ל-שימוש ב-Masterbatches/Pastes של ספק:בהתמקדות בנקודת הכאב של צבירה של אבקה יבשה, שאנדונג טנפנג מספקת אצווה מאסטר שרף שונה לפלסטיק, קבוצות מאסטר מפוזרות מראש של EPDM/NBR עבור גומי, ופיזור מימי- ביעילות גבוהה לבטון. באמצעות שינוי משטח קנייני ותהליכי צבירה בלחץ-גבוהים, מושגת הפרדה אמיתית של- צינורות בודדים, וקבוצות פונקציונליות התואמות למטריצה ​​מושתלות על קירות הצינור, מה שמאפשר לרשת החד-ממדית- להתפשט בצורה מושלמת בפלסטיק, גומי ומלט, ובאמת מעניקים את המנגנון המכני+ המובטח.

מַסְקָנָה

נחזור לשאלת הליבה: כמה שיפור ביצועים יכולים להביא ננו-צינורות פחמן לפלסטיק/גומי/בטון מחוזק? מה סכום התוספת? הוספת 1-3% לפלסטיק מגבירה את החוזק בחצי; הוספת 2% לגומי מכפילה את ההתנגדות לבלאי; הוספת 0.08% לבטון מגבירה את חוזק הלחיצה ב-30% - אלו נתונים מעשיים מוכחים. אבל כל זה מבוסס על הנחת היסוד של ביטול צבירה וגישור על הממשק. הסתמכות על הטוהר הגבוה, יחסי גובה-רוחב מותאמים אישית וטכנולוגיות קדם-פיזור רב-ספקים של יצרן מקור כמו שאנדונג טנפנג כדי לחצות את פער התהליכים מננו למאקרו היא הדרך היחידה של ננו-צינורות פחמן להפוך באמת לכלי קטלני עבור שינוי מטריקס מסורתי, ולא בזבוז בקו הייצור.