水性CNTs分散剂及CNTs浆料在抗静电涂层中的应用

   2020/2/17 9:00:00

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水性CNTs分散剂及CNTs浆料

在抗静电涂层中的应用

碳纳米管（CNTs）是一种径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级的特殊结构的一维量子材料，具有良好的电子导电性，能够形成连续的导电网络，导电性能远远优于传统导电材料。但是由于CNTs的管层之间存在较强的范德华力，自身又具有极大的比表面积和高长径比的特性，使得CNTs在通常情况下均以缠绕团聚的形式存在，其均匀分散非常困难，尤其是在高固含量时，浆料易在储存过程中会发生凝胶化问题，因此要发挥其优异性能，使之得到广泛的应用，对CNTs均匀分散成为了首要需要解决的关键性问题。

瑞固新能(上海)材料科技有限公司在分散剂的结构设计、合成与开发方面具有丰富的经验与技术的积累，针对于水性体系分散CNTs开发出LIB-D200分散剂，在多家CNTs和石墨烯浆料生产厂家得以应用。相对于传统分散剂，LIB-D200是一类高性能润湿分散剂，具有独特的亲碳材料的基团，易吸附在碳材料表面，能够形成稳定的空间位阻排斥力，避免颗粒聚集，能够显著降低浆料粘度，提高浆料固含量，能够显著改善浆料的稳定性，储存过程中不易发生沉降，缓解浆料增稠现象，适用于水性体系对各类碳材料的分散，特别推荐用于难分散的碳纳米管和石墨烯体系。

图1：CNTs分散性测试

图2： CNTs粒径测试                  图3：浆料粘度测试

LIB-D200的推荐使用方法

按照浆料的配方先将分散剂溶解到水中，溶解完成后再加入相应碳材料进行研磨分散。研磨过程中有效成分添加量为基于碳纳米管粉料的20-40%；石墨烯浆料添加量为粉体的5-20%。为满足工艺要求并优化掺量，建议使用前进行原材料试配实验。

碳纳米管除了用作锂电池导电剂外，在防静电涂层也具有传统导电材料无法比拟的优势，碳纳米管添加量为0.5-5‰时即可满足抗静电要求，然而在涂料和地坪等行业基体树脂性质差异极大，并且体系中会加入多种助剂，因此碳纳米管分散液与体系兼容性的问题尤为突出，不仅会影响涂层外观，也会影响到涂层的流平性、触变性等施工问题，最终影响产品的抗静电性能。针对这一行业痛点，瑞固新能推出适用于不同树脂体系的碳纳米管水性浆料，具有以下特性优点：

（1）体系兼容性好，表面平整美观；

（2）不改变涂料特性，不影响施工性能；

（3）极低添加量时即可产生效果，涂层电阻率仅为10E5-10E4；

（4）优异的耐酸、耐碱、盐等腐蚀，抗静电效果持久。

CNTs水性浆料理化指标

性能	指标
外观	黑色粘稠液体
CNTs含量(%)	4±0.5
分散剂含量(%)	1±0.25
溶剂	去离子水
pH	7-10
粘度(mPa·s, 25℃)	< 10000

图4：防静电浆涂料流变行为测试

（CNTs浆料的加入不改变涂料的流变行为）

图5：防静电涂层电阻率测试

瑞固新能（上海)材料科技有限公司，是上海三瑞高分子材料股份公司的控股子公司，专注于锂电化学品的研发和生产，成功实现了锂离子电池用特殊化学品，如隔膜陶瓷浆料用新型粘结剂、润湿剂、分散剂，碳纳米管浆料用分散剂等新材料的产业化及应用。

公司的生产基地分布在南京、吉林和老挝。其中南京工厂与德国Interpolymer合资组建，拥有全自控制系统，全面引入先进的德国化工产品生产管控系统，坐落于南京化学工业园区，拥有溶液聚合、乳液聚合、产品混配自动化装置以及完善的EHS设施，产能3万吨/年。吉林工厂主要从事聚醚单体、固体聚羧酸、非离子表面活性剂等精细化工产品的生产，产能6万吨/年。

瑞固新能研发的隔膜粘结剂，具有高韧性，高强度，低水分的特点，为全球多家隔膜厂和电池厂配套隔膜粘结剂产品，提供了卓越的耐热性能、透气性以及低水分含量特性，同时也能够提升涂覆隔膜的良品率；针对CNTs难分散、易团聚的难题，研发的油性和水性CNTs分散剂彻底解决了CNTs的分散和稳定性的行业困扰，获得多家CNTs浆料厂家的认可。

瑞固新能是全球先进的锂电池功能材料制造企业和技术转化平台，一直践行着锂电池功能材料的研发、生产、销售，快速响应的技术服务团队能够24小时360度全方位覆盖客户的需求，解决新能源行业痛点，提供本土化的“一站式”全套解决方案。