Niemodyfikowany proszek grafitowy ma powierzchnię hydrofobową. Po zmieszaniu z żywicą organiczną kompatybilność proszku grafitowego z matrycą polimerową jest słaba. Cząstki grafitu mają tendencję do gromadzenia się w aglomeraty. Podczas formowania materiału kompozytowego aglomeraty tworzą defekty wewnątrz materiału, zmniejszając jego wytrzymałość mechaniczną i nie mogą tworzyć ciągłej sieci przewodzącej lub przewodzącej ciepło. Modyfikacja powierzchni zmienia grupy chemiczne powierzchni i energię powierzchniową proszku grafitowego, poprawiając zwilżalność proszku grafitowego i matrycy żywicy, dzięki czemu cząstki grafitu mogą równomiernie dyspergować w żywicy bez aglomeracji.
Istnieją dwie główne kategorie technologii modyfikacji powierzchni: modyfikacja fizyczna i modyfikacja chemiczna. Modyfikacja fizyczna wykorzystuje głównie kruszenie strumieniem powietrza z dużą prędkością i powlekanie powierzchni poprzez adsorpcję fizyczną. Modyfikacja chemiczna zmienia powierzchniowe grupy funkcyjne w wyniku reakcji chemicznej. Najpowszechniejszą metodą modyfikacji chemicznej jest modyfikacja silanowego środka sprzęgającego. Cząsteczka środka sprzęgającego posiada dwie grupy funkcyjne: jedna grupa reaguje z grupami hydroksylowymi na powierzchni proszku grafitowego, druga grupa jest kompatybilna z polimerem organicznym. Środek sprzęgający działa jako mostek pomiędzy cząstkami grafitu a matrycą żywicy, poprawiając siłę wiązania na granicy faz.
Modyfikacja amorficznej powłoki węglowej to kolejna ważna technologia, szczególnie stosowana do proszku grafitowego stosowanego w anodzie baterii litowej. Cienka warstwa amorficznego węgla pokryta jest powierzchnią cząstek grafitu. Powłoka węglowa może buforować wzrost objętości podczas interkalacji jonów litu, poprawiać wydajność i stabilność cykliczną materiału anody. Nieorganiczna powłoka ceramiczna, taka jak powłoka z krzemionki i tlenku glinu, jest stosowana do proszku grafitowego stosowanego w wysokotemperaturowym kompozycie przewodzącym ciepło, poprawiając odporność na utlenianie proszku grafitowego w średniej temperaturze.
Kluczowe wskaźniki jakości modyfikowanego proszku grafitowego obejmują rozkład wielkości cząstek, powierzchnię właściwą, wartość absorpcji oleju, zawartość grup funkcyjnych powierzchni i wynik testu dyspersji. Wartość absorpcji oleju bezpośrednio odzwierciedla właściwości dyspersji proszku w żywicy. Niska wartość absorpcji oleju oznacza, że proszek jest łatwy do rozproszenia i zużywa mniej żywicy. Po modyfikacji proszek należy przeprowadzić test dyspersji w żywicy docelowej, aby sprawdzić, czy istnieje aglomeracja. Niewłaściwa modyfikacja doprowadzi do nadmiernej grubości powłoki, co zwiększa rezystancję cieplną granicy faz i rezystancję elektryczną, osłabiając funkcję przewodzącą i termoprzewodzącą wypełniacza grafitowego.
Różne scenariusze zastosowań wymagają różnych schematów modyfikacji. W przypadku przewodzących powłok plastikowych i antystatycznych zwykle wybiera się proszek grafitowy modyfikowany silanowym środkiem sprzęgającym w celu poprawy dyspersji w żywicy epoksydowej, poliuretanowej i polipropylenowej. W przypadku proszku anodowego do akumulatorów litowo-jonowych przyjęto modyfikację amorficznej powłoki węglowej. W przypadku wysokotemperaturowych materiałów kompozytowych przewodzących ciepło preferowana jest modyfikacja powłoki ceramicznej z krzemionki. Wielu producentów kompozytów kupuje bezpośrednio niezmodyfikowany proszek grafitowy i napotyka poważny problem aglomeracji, powodujący niestabilną przewodność gotowych produktów kompozytowych.
Jincheng Graphite posiada linię do modyfikacji powierzchni proszku grafitowego. Firma może przeprowadzić modyfikację środka sprzęgającego, amorficzną powłokę węglową i nieorganiczną powłokę ceramiczną zgodnie z wymaganiami klienta. Przed masową produkcją przeprowadza się test formuły modyfikacji i test dyspersji w celu sprawdzenia działania zmodyfikowanego proszku w systemie żywicy klienta. Fabryka ściśle kontroluje grubość powłoki i jednorodność modyfikacji oraz testuje wielkość cząstek, powierzchnię właściwą i wartość absorpcji oleju dla każdej partii modyfikowanego proszku grafitowego. Zmodyfikowany proszek grafitowy Jincheng Graphite jest eksportowany do fabryk materiałów kompozytowych, producentów powłok przewodzących i przedsiębiorstw zajmujących się nowymi materiałami energetycznymi w wielu krajach. Zespół techniczny może dostosować proces modyfikacji zgodnie z formułą kompozytu i technologią przetwarzania klienta.
Wraz z szybkim rozwojem przemysłu kompozytów polimerowych, technologia modyfikacji powierzchni proszku grafitowego rozwija się w kierunku cienkiej, jednolitej powłoki, małej powierzchni właściwej i przyjaznego dla środowiska środka modyfikującego, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na wysokowydajne przewodzące i termoprzewodzące materiały kompozytowe.
