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破解團聚與金屬污染雙難題！中毅解鎖水性碳管漿料高純分散工藝

發(fā)布時間：

2026-08-28

碳納米管（CNT）憑借超高長徑比、優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性與力學(xué)性能，已成為新能源鋰電池、電子導(dǎo)電漿料、水性功能涂料等領(lǐng)域的核心納米功能填料。在動力電池賽道，隨著高能量密度、快充技術(shù)路線的升級，碳管導(dǎo)電劑憑借更低添加量、更連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，正逐步替代傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑，成為高端電池的主流選擇；在電子信息領(lǐng)域，柔性電路、電磁屏蔽、導(dǎo)熱界面材料對碳管分散均勻度與純度的要求也持續(xù)提升。

與此同時，環(huán)保政策趨嚴(yán)推動水性化工藝加速普及，水性碳管漿料因低 VOC、環(huán)境友好的特性，正逐步替代溶劑型體系成為行業(yè)主流。但碳管比表面積大、極易纏繞團聚，水性體系下分散難度進一步加劇，傳統(tǒng)研磨工藝已難以同時滿足超細(xì)細(xì)度、高純度、批次穩(wěn)定的多重要求，分散工序成為制約碳管漿料性能落地與量產(chǎn)效率的核心瓶頸。

當(dāng)前水性碳管漿料制備過程中，行業(yè)普遍面臨四大核心難題：
1.團聚體難解，細(xì)度難以達(dá)標(biāo)
碳管納米級尺寸與高長徑比使其極易形成纏繞式硬團聚，傳統(tǒng)高速分散機、普通砂磨機剪切強度不足，多次循環(huán)仍無法徹底打開團聚結(jié)構(gòu)，漿料粒徑大、分布寬，直接導(dǎo)致導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)不連續(xù)，電池內(nèi)阻升高、導(dǎo)電涂層方阻波動大，材料性能無法充分釋放。
2.水性體系易引發(fā)金屬污染
普通鋼制輥筒、研磨介質(zhì)在水性環(huán)境下易出現(xiàn)磨損腐蝕，造成金屬離子溶出與碎屑脫落，污染碳管漿料。對于鋰電、電子級高純度應(yīng)用場景，金屬雜質(zhì)會引發(fā)電池自放電、電子器件可靠性下降等風(fēng)險，無法滿足下游嚴(yán)苛的純度標(biāo)準(zhǔn)。
3.多遍研磨效率低，溶劑揮發(fā)影響品質(zhì)
為達(dá)到目標(biāo)細(xì)度需反復(fù)研磨加工，生產(chǎn)周期長、能耗高；且水性漿料長時間敞口加工易導(dǎo)致水分揮發(fā)，造成漿料固含量波動、粘度上升，影響后續(xù)涂布、涂覆工藝的一致性，增加品控成本與報廢率。
4.工藝穩(wěn)定性差，放大生產(chǎn)難度高
傳統(tǒng)設(shè)備間隙調(diào)節(jié)精度低，依賴人工經(jīng)驗操作，不同批次漿料細(xì)度差異明顯；且實驗室與量產(chǎn)設(shè)備的剪切場分布差異大，工藝參數(shù)難以線性復(fù)現(xiàn)，拉長新材料配方研發(fā)與量產(chǎn)落地周期。

 

解決方案
針對水性碳管漿料的分散痛點，我們使用ZYTR-50T精密三輥研磨機，搭配ZYMC-4000VS均質(zhì)機完成前端預(yù)混工序，通過二級梯度研磨工藝實現(xiàn)碳管團聚體的高效解聚與超細(xì)分散。
方案核心依托三輥機高精度輥隙剪切原理，配合高純氧化鋯陶瓷輥面與微米級輥距調(diào)節(jié)能力，在全程無金屬污染的前提下，僅需兩道研磨即可將漿料細(xì)度降至亞微米級，完美適配鋰電、電子級水性碳管漿料的實驗室研發(fā)與小批量生產(chǎn)需求，兼顧分散效果、材料純度與加工效率。

 

實驗過程
客戶名稱：無錫某新材料公司
實驗材料：添加碳管的水性漿料
實驗設(shè)備：精密三輥機ZYTR-50T、刮板細(xì)度計、ZYMC-4000VS 均質(zhì)機（預(yù)混用）

▲ 中毅科技 三輥研磨機ZYTR-50T

 

▲ 中毅科技 非介入式材料均質(zhì)機ZYMB-4000VS

實驗?zāi)康模?/strong>通過三輥機精密研磨打散碳管團聚體，降低漿料顆粒細(xì)度，提升整體分散均勻性

 

實驗步驟：

1.初始預(yù)混
先使用 ZYMC-4000VS 均質(zhì)機對碳管粉體與水性溶劑進行預(yù)混合，使碳管初步浸潤并分散于溶劑中，完成初步解聚，測得初始漿料的基準(zhǔn)粒徑約為 50μm。
2.二級研磨分散工藝
采用 ZYTR-50T 三輥機，通過梯度輥距設(shè)置二級分散工序，逐級細(xì)化碳管團聚體： 
① 粗輥預(yù)磨階段：輥距設(shè)置為 50-20μm，對預(yù)混漿料進行第一道研磨，初步打散大尺寸團聚體，完成物料均勻喂料與初步細(xì)化；
② 二次精磨階段：輥距調(diào)整為 10-5μm，進行第二道精細(xì)研磨，利用輥筒間的高強度線剪切力徹底打開碳管纏繞結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)超細(xì)均一分散。 三輥機運行過程中出料均勻、無漏料現(xiàn)象，研磨后漿料狀態(tài)細(xì)膩均一。

▲ 碳管研磨效果

3.出料檢測
采用刮板細(xì)度計對研磨完成的漿料進行細(xì)度檢測，測得最終漿料細(xì)度穩(wěn)定達(dá)到 7.5μm。

▲ 刮板細(xì)度計（檢測圖示）

 

結(jié)果分析與工藝優(yōu)勢
通過對比研磨前后的刮板細(xì)度檢測數(shù)據(jù)，ZYTR-50T 三輥機對水性碳管漿料的分散效果顯著，核心成果與工藝優(yōu)勢如下：
1.超細(xì)研磨效率高，細(xì)度降幅顯著
漿料初始粒徑約 50μm，僅需兩道研磨即可降至 7.5μm，細(xì)度降幅達(dá) 85%，可快速滿足鋰電、電子漿料對細(xì)度的核心要求；相比傳統(tǒng)多遍循環(huán)研磨工藝，加工時長大幅縮短，生產(chǎn)效率顯著提升，后續(xù)還可通過參數(shù)優(yōu)化進一步挖掘細(xì)度潛力。
2.少遍數(shù)加工，減少水性溶劑揮發(fā)
僅需二遍研磨即可達(dá)到目標(biāo)細(xì)度，大幅減少漿料敞口加工時間，有效降低水性體系的水分揮發(fā)，避免漿料固含量、粘度出現(xiàn)異常波動，保障后續(xù)涂覆、涂布工藝的穩(wěn)定性，減少品質(zhì)異常與物料損耗。
3.氧化鋯輥面，杜絕金屬離子污染
輥筒采用高純氧化鋯陶瓷材質(zhì)，耐磨耐腐蝕，全程無金屬部件與漿料直接接觸，從根源杜絕水性體系下的金屬離子溶出與碎屑污染，完美適配對純度要求嚴(yán)苛的新能源電池、高端電子漿料等應(yīng)用場景，保障材料電化學(xué)性能與產(chǎn)品長期可靠性。
4.輥距精準(zhǔn)可控，工藝可復(fù)現(xiàn)性強
設(shè)備支持微米級輥距精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，研磨參數(shù)可量化、可存儲、可復(fù)現(xiàn)，批次間細(xì)度一致性高；同時工藝參數(shù)支持線性放大，可助力客戶從實驗室小試平穩(wěn)過渡到量產(chǎn)階段，縮短研發(fā)落地周期，降低試錯成本。

 

應(yīng)用前景
隨著新能源與電子信息產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升級，水性碳管功能材料的市場需求與品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)同步攀升，ZYTR-50T 精密三輥研磨工藝在多個核心領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用空間：
動力與儲能鋰電池領(lǐng)域

適配磷酸鐵鋰、三元體系電池的水性碳管導(dǎo)電漿料制備，高純度、高分散的漿料可構(gòu)建更連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，降低電池內(nèi)阻，提升快充性能與循環(huán)壽命，契合動力電池高能量密度、長循環(huán)的發(fā)展方向，同時適配水性粘結(jié)劑的環(huán)保工藝路線。
高端電子漿料領(lǐng)域

可應(yīng)用于柔性電路、導(dǎo)電油墨、電磁屏蔽漿料、導(dǎo)熱界面材料等電子級水性碳管漿料的研發(fā)與生產(chǎn)，低金屬雜質(zhì)、高均勻分散的特性可滿足電子元器件高集成、高可靠性的加工要求，助力電子功能材料國產(chǎn)化品質(zhì)升級。

水性功能涂料與復(fù)合材料領(lǐng)域

適配水性導(dǎo)電涂料、防靜電涂層、導(dǎo)熱復(fù)合材料等場景，高效分散工藝可充分釋放碳管的功能特性，提升涂層導(dǎo)電、導(dǎo)熱均勻性，同時契合水性化、低 VOC 的環(huán)保政策趨勢，助力涂料、復(fù)合材料行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。
新材料研發(fā)與小批量定制場景

設(shè)備操作簡便、換料清洗快捷，物料損耗低，適配高校、科研院所及新材料企業(yè)的研發(fā)小試、小批量定制生產(chǎn)需求，可快速完成配方驗證與工藝優(yōu)化，加速新型碳管復(fù)合材料的技術(shù)落地與產(chǎn)品迭代。
中毅科技 ZYTR-50T 精密三輥機以 “高精度、高純度、高效率” 為核心優(yōu)勢，為水性碳管漿料提供了成熟可靠的超細(xì)分散解決方案，不僅破解了當(dāng)前行業(yè)的分散與污染難題，也為新能源、電子材料領(lǐng)域的工藝升級與產(chǎn)品迭代提供了堅實的裝備支撐。

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