Rheologie von Nanokohlenstoffen mit hohem Aspektverhältnis
Ein neu erschienener Artikel befasst sich mit der Rheologie von Nanokohlenstoffen, die in einer niedrigviskosen Flüssigkeit dispergiert sind.
Die Auswirkungen des Phasenvolumens von mit Ammoniakplasma funktionalisierten GNPs auf ein nahezu newtonsches
-Druckfarben bestehen typischerweise aus einer funktionellen Komponente, die in einem niedrigviskosen Harz-/Lösungsmittelsystem dispergiert ist, bei dem Wechselwirkungen zwischen den Partikeln eine bedeutende Rolle bei der Dispersion spielen dürften, insbesondere bei Nanokohlenstoffen mit hohem Aspektverhältnis wie den Graphit-Nanoplättchen (GNPs).
Rheologie wurde als eine Methode zur Bewertung der Dispersion von Kohlenstoff-Nanomaterialien in einer Flüssigkeit vorgestellt. Die Auswirkungen des Phasenvolumens von Ammoniakplasma-funktionalisierten GNPs auf ein nahezu newtonsches, niedrigviskoses thermoplastisches Polyurethan (TPU)-Harzsystem wurden unter Verwendung der Scher- und Ruheoszillationsrheologie untersucht. Bei niedrigen Konzentrationen waren die GNPs gut dispergiert und hatten ein ähnliches Scherprofil und viskoelastisches Verhalten wie das ungefüllte TPU-Harz.
Wechselwirkungen nehmen zu
Die Wechselwirkungen zwischen den Partikeln nahmen rasch zu, da das Phasenvolumen in Richtung des maximalen Packungsanteils tendierte, was einen raschen Anstieg der relativen Viskosität, eine zunehmende Scherverdünnung bei niedriger Scherrate und eine zunehmend frequenzunabhängige elastische Reaktion zur Folge hatte. Die nanoskaligen Dimensionen und das hohe Aspektverhältnis der GNP nahmen ein großes Volumen innerhalb der Flüssigkeit ein, während kleine Abstände zwischen den Partikeln einen schnellen Anstieg der Partikel-Partikel-Wechselwirkungen verursachten, so dass sich Flocken bildeten.
Etablierte rheologische Modelle wurden an die experimentellen Daten angepasst, um den Effekt von Nanokohlenstoff mit hohem Aspektverhältnis auf die Viskosität eines niedrigviskosen Systems zu modellieren.
Unter Verwendung der intrinsischen Viskosität und des maximalen Füllgradanteils als Anpassungsparameter lieferte das Krieger-Dougherty (K-D)-Modell die bestmögliche Übereinstimmung mit den Werten. Es gab eine gute Übereinstimmung zwischen den Schätzungen des Seitenverhältnisses aus den REM-Bildern und den Vorhersagen des Seitenverhältnisses aus den rheologischen Modellen. Den Wissenschaftlern zufolge könnte die Anpassung des K-D-Modells an gemessene Viskositäten bei verschiedenen Phasenvolumina eine wirksame Methode zur Charakterisierung der Form und Dispersion von Nanokohlenstoffen mit hohem Aspektverhältnis sein.
Die Studie wurde veröffentlicht in Journal of Coatings Technology and Research, Volume 17.