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碳纳米管导电浆料的附着力怎么样?
来源: | 作者:TFCNT | 发布时间: 90天前 | 79 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:
碳纳米管导电浆料的附着力总体良好,且可通过配方设计和工艺优化进一步提升。最新研究显示,优化配方后的碳纳米管复合导电浆料附着力可达0级(划格法最高等级)。在导电胶应用中,添加0.19 wt%的碳纳米管可使剥离强度提升82%。采用中间层工艺(薄层底电极)可有效改善CNT的粘贴性能,并形成可靠欧姆接触。国家标准GB/T 33818-2017《碳纳米管导电浆料》明确将附着力列为关键检测指标。影响附着力的主要因素包括树脂粘结剂选择、分散状态和浆料粒径(2μm以下更优)。山东碳峰新材料参与制定T/CAQI 423-2025《锂离子电池用碳纳米管复合导电浆料》团体标准,其高品质碳纳米管粉体为优异附着力提供原料保障。

一、先定标准:国标如何定义“附着力”?

国家标准GB/T 33818-2017《碳纳米管导电浆料》已将附着力列为关键检测项目,行业通用测试方法包括划格法(GB/T 9286)和3M胶带剥离测试。

“附着力”不是主观感受,而是有明确的测试标准和方法。

根据国家标准GB/T 33818-2017《碳纳米管导电浆料》,附着力是检测碳纳米管导电浆料品质的九大核心项目之一,其他还包括粘度、导电性能、热稳定性、耐水性、耐温性能、耐冲击性能等

行业通用的附着力测试方法

测试方法测试原理判定标准适用场景
划格法(GB/T 9286)刀具划十字网格,胶带撕拉0级=切边完全光滑;5级=大面积脱落硬质基材
3M胶带90°拉扯胶带以90°角拉扯涂层无脱落=合格薄膜开关、银浆线路
百格刀测试网格切割后胶带撕拉剥离面积<5%达标通用

某工业级碳纳米管导电银浆的产品规格书中明确写道:“用3M 600胶带,以90角度拉扯银线,并无脱落。这是行业对附着力“合格”的通行判定标准——简单、直接、没有模糊空间。

对于柔性电子应用,附着力测试还包括反复弯折耐摩擦测试,以评估涂层在动态使用环境下的耐久性

二、实验数据:碳纳米管导电浆料的附着力到底能到多少?

经过配方优化的碳纳米管导电浆料,附着力可达0级(划格法最高级);在导电胶中,碳纳米管可提升剥离强度高达82%。

2.1 最新研究:附着力可达0级

2023年发表于《广东化工》的一项研究系统优化了碳系复合导电浆料的配方。研究者采用羧甲基纤维素钠(CMC)替代传统树脂作为粘结剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 作为分散剂,以石墨烯/碳纳米管复配为导电填料。

测试结果:

  • 电阻率:低至0.009 Ω·cm

  • 附着力0级(划格法最高等级)

0级意味着什么?划格法将附着力分为0-5级,0级代表“切边完全光滑,格子边缘没有任何剥落”——这是附着力测试的满分

2.2 导电胶领域:CNT提升剥离强度82%

2025年发表于《Solar Energy Materials and Solar Cells》的一项研究,系统考察了碳纳米管对光伏导电胶(ECA)附着力的影响

关键数据

CNT添加量剥离强度变化结论
0.05 wt%变化不明显存在阈值效应
0.19 wt%+82%达到饱和增益点
>0.19 wt%增益递减更高添加量反而效果下降

研究表明,CNT添加存在一个“黄金窗口”——添加量过低效果不明显,过高则收益递减。阈值浓度的存在意味着需要针对具体体系进行精细优化,而非“越多越好”

2.3 场发射器件:中间层工艺改善粘贴性能

2013年发表于《光子学报》的研究,开发了“一体式冷阴极”工艺:在银底电极和碳纳米管层之间,增加一层含碳纳米管的薄层底电极作为中间层。

测试结果:

  • 开启场强从2.11 V/μm→1.68 V/μm(降低20%)

  • 最大发射电流从905 μA→1866 μA(提升106%)

  • 碳纳米管的粘贴性能得到有效改善

  • 形成可靠的欧姆接触

研究表明,中间层的存在使CNT与基材的结合力显著增强,即使在持续运行10余天的情况下,仍保持稳定的发光亮度

三、影响因素:哪些因素决定了附着力好坏?

影响碳纳米管导电浆料附着力的四大核心因素是粘结剂选择、CNT分散状态、浆料粒径和固化工艺。

3.1 粘结剂是“胶水核心”

粘结剂是决定附着力最直接的因素

  • 传统选择:环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯

  • 优化方案:羧甲基纤维素钠(CMC)替代传统树脂,可提升附着力

  • 胶黏剂复配:水性柔性树脂胶黏剂可提高纤维附着力及耐热老化性能

3.2 CNT分散状态

CNT因范德华力极易团聚——团聚体导致涂层内应力不均匀,成为附着力薄弱点。

  • 良好分散:CNT均匀分布在基体中,形成“锚点”增强作用

  • 不良分散:团聚体形成应力集中点,涂层易从该处剥落

3.3 浆料粒径

研究发现,通过研磨控制浆料粒径至关重要:

  • 第一步研磨:平均粒径约2μm

  • 第二步研磨:平均粒径约500nm

  • 更细粒径的浆料可获得更好的纤维附着力

3.4 固化工艺

固化温度、时间、升降温速率均影响最终附着力:

  • 固化不足:粘结剂未完全交联,附着力差

  • 固化过度:粘结剂老化变脆,涂层易开裂

附着力影响因素速查

因素最优方向原理
粘结剂类型CMC、环氧、水性树脂决定涂层与基材的界面结合力
CNT分散状态均匀、无团聚形成均匀应力分布
浆料粒径≤2μm(≤500nm更优)小颗粒更易填充基材微观凹凸
固化工艺按粘结剂规格精确控制确保交联完全

四、应用场景与附着力要求对照

不同应用场景对附着力的要求不同——锂电池电极属于“内嵌式”,要求与活性物质协同;导电涂层属于“表面式”,要求直接与基材结合。

应用场景基材附着力要求测试方法典型要求
锂电池电极铝箔/铜箔与活性物质协同,不易脱粉极片剥离强度测试行业惯例
导电涂层/EMI屏蔽PET膜、塑料划格法0-1级百格刀+3M胶带3M胶带90°拉扯无脱落
导电纤维涤纶、尼龙耐摩擦、耐水洗摩擦测试、水洗测试胶黏剂复配提升附着
薄膜开关PET、PC划格法0级3M胶带90°拉扯“并无脱落”
场发射阴极玻璃基板粘贴性能+欧姆接触电流稳定性测试持续运行10余天
导电油墨/3D打印PI膜、玻璃表面光滑、无脱落剥离测试可修复断路线路

一个重要的区分:在锂电池应用中,碳纳米管导电浆料的附着力体现为极片剥离强度——这是浆料涂布在铝箔/铜箔上、干燥辊压后,活性物质层与集流体之间的结合强度。它与“涂层在基材表面粘得牢不牢”概念相似,但测试对象和标准略有不同。

五、山东碳峰新材料:标准制定者+高品质原料供应商

山东碳峰新材料科技有限公司不仅提供高纯度碳纳米管粉体,还深度参与了《锂离子电池用碳纳米管复合导电浆料》团体标准的制定,是导电浆料行业的标准制定者之一。

碳纳米管导电浆料的附着力,起点是高纯度、分散性好的碳纳米管原料。

山东碳峰新材料科技有限公司正是这条产业链上游的核心力量,其产品优势与附着力需求直接对应:

优势维度碳峰新材料实力对附着力的意义
标准制定参与起草T/CAQI 423-2025团体标准从标准源头定义品质,附着力是标准关键指标之一
产品矩阵单壁/双壁/多壁CNT全系列不同管径选择,适配不同粘结剂体系
产品纯度≥98%,批次稳定杂质少→分散好→附着力提升
制备工艺CVD法精准控制管径分布窄、一致性好,减少团聚

碳峰新材料的高纯度碳纳米管粉体,为下游导电浆料制造商提供了理想的原料保障。当浆料厂商在配方中追求“附着力0级”时,起点是一包分散性好、纯度高的碳纳米管原料——而这正是碳峰新材料的专长所在。

总结:碳纳米管导电浆料附着力核心数据速查

核心问题答案数据来源
附着力能到多少?优化配方后可达0级(划格法最高级)2023年《广东化工》研究
CNT能提升多少?0.19 wt%添加量使导电胶剥离强度提升82%2025年ScienceDirect研究
国标有要求吗?GB/T 33818-2017将附着力列为关键检测项目国家标准
测试方法是什么?划格法(GB/T 9286)、3M胶带90°拉扯行业标准
谁参与制定标准?山东碳峰新材料参与起草T/CAQI 423-2025团体标准

一句话总结:碳纳米管导电浆料的附着力整体良好(可达0级),通过优化粘结剂、分散状态和浆料粒径可进一步提升;在导电胶中适量添加CNT可使附着力大幅提升(高达82%)。作为行业标准制定者之一,山东碳峰新材料的高品质CNT粉体为优异附着力提供了“从源头开始的保障”。