DL CARBON BLACK
高性能导电炭黑制造商
High Performance Conductive Carbon Black Manufacturer
1. **物理分散方法** - **超声分散法**： - 超声分散是一种常用的物理分散方法。将含有碳纳米管的溶液或浆料置于超声清洗器或超声探头设备中，利用超声波的空化作用，在液体中产生大量微小的气泡。这些气泡在瞬间破裂时会产生强烈的冲击波和微射流，作用于碳纳米管，使其相互分离。 - 例如，在将碳纳米管分散于N - 甲基吡咯烷酮（NMP）溶剂中时，超声功率可以选择在200 - 500W之间，超声时间为30 - 60分钟，能够有效地打开碳纳米管的团聚体。不过，超声功率和时间需要根据具体的碳纳米管浓度、溶剂类型等因素进行优化，避免过度超声导致碳纳米管的结构损坏。 - **球磨分散法**： - 球磨分散是通过球磨机中的研磨球对碳纳米管进行机械碰撞和摩擦来实现分散。在球磨过程中，研磨球的大小、数量、球磨速度和时间等参数都对分散效果有重要影响。 - 一般来说，使用直径为3 - 5mm的研磨球，球料比（研磨球与碳纳米管的质量比）在10:1 - 20:1之间，球磨速度控制在200 - 400rpm，球磨时间为2 - 6小时，可以获得较好的分散效果。例如，在制备碳纳米管/聚偏氟乙烯（PVDF）复合电极材料时，采用球磨分散法可以使碳纳米管均匀地分散在PVDF基体中，提高电极的导电性。 - **高速搅拌分散法**： - 利用高速搅拌器产生的强烈剪切力来分散碳纳米管。搅拌桨的形状和转速是关键因素。采用锚式搅拌桨或涡轮式搅拌桨，转速在1000 - 5000rpm之间，可以对碳纳米管浆料进行有效分散。 - 例如，在将碳纳米管分散于水性浆料中时，先将碳纳米管与分散剂混合，然后在高速搅拌器中进行搅拌，随着搅拌的进行，碳纳米管逐渐分散开来。为了防止团聚，搅拌过程中可以适当控制温度，一般在20 - 40℃之间。 2. **化学分散方法** - **表面活性剂辅助分散法**： - 使用表面活性剂是改善碳纳米管分散性的有效化学方法之一。表面活性剂的分子结构中包含亲水基团和疏水基团，能够吸附在碳纳米管表面，降低其表面能，从而防止团聚。 - 例如，十二烷基硫酸钠（SDS）是一种常用的阴离子表面活性剂。将适量的SDS（一般为碳纳米管质量的1% - 5%）与碳纳米管加入到水溶液中，SDS的疏水基团与碳纳米管表面相互作用，亲水基团朝向水溶液，使得碳纳米管能够稳定地分散在水中。同样，阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和非离子表面活性剂如聚乙二醇（PEG）也可以根据具体的体系进行选择使用。 - **共价键修饰法**： - 通过化学反应在碳纳米管表面引入特定的官能团，改变其表面性质，从而提高分散性。例如，采用酸化处理，用强酸（如浓硫酸和浓硝酸的混合酸）对碳纳米管进行处理，在碳纳米管表面引入羧基、羟基等官能团。 - 这些官能团可以增加碳纳米管与溶剂或基体材料的相容性。然后，将经过官能团修饰的碳纳米管与其他电极材料成分混合时，由于化学性质的改变，碳纳米管更容易均匀分散。同时，这些官能团还可以作为反应活性位点，进一步与其他材料进行化学键合，增强分散效果。 - **聚合物包覆法**： - 利用聚合物对碳纳米管进行包覆也是一种有效的化学分散方法。选择合适的聚合物，如聚吡咯（PPy）、聚苯胺（PANI）等导电聚合物或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）等非导电聚合物。 - 以PPy为例，通过原位聚合的方法，在碳纳米管表面包覆一层PPy。首先将碳纳米管分散在含有吡咯单体的溶液中，然后加入引发剂，吡咯单体在碳纳米管表面发生聚合反应，形成PPy包覆层。这种包覆层可以有效地防止碳纳米管团聚，并且由于聚合物与其他电极材料的相容性较好，能够使碳纳米管更好地分散在电极材料体系中。 3. **其他分散方法** - **静电稳定分散法**： - 利用静电相互作用来分散碳纳米管。通过调节碳纳米管和分散介质之间的静电势能，使碳纳米管表面带上一定的电荷，同性电荷之间的斥力可以防止碳纳米管团聚。 - 例如，在某些有机电解质体系中，通过添加特定的离子液体，可以使碳纳米管表面吸附离子，形成带电层。这种带电层产生的静电斥力可以维持碳纳米管的分散状态。不过，这种方法需要对电解质体系进行精细的设计和调节，以确保静电稳定效果。 - **超临界流体分散法**： - 超临界流体具有独特的物理化学性质，如密度接近液体、粘度接近气体等。利用超临界二氧化碳（$CO_2$）作为分散介质，将碳纳米管和其他材料混合后，在超临界状态下，$CO_2$可以渗透到碳纳米管团聚体内部，随着压力的降低，$CO_2$迅速膨胀，从而将碳纳米管分散开。 - 这种方法的优点是分散效果好，且$CO_2$易于去除，不会残留在材料体系中。但是，超临界流体分散法需要特殊的设备和操作条件，成本相对较高。
