一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法，称取癸醇、二甲苯、丙烯酸树脂溶液、甘油、镍粉、环己酮、铜粉、流平剂、银粉、甲酚、硅酸乙酯、一缩乙二醇、气相二氧化硅和偶联剂，混合均匀后喷涂固化即可；产品表面电阻率0.05-0.1Ω/cm2，体积电阻率1-5×10-4Ω·cm；耐磨性失重0.01-0.05mg/cm2，冲击强度55-65MPa；表干时间5-15min，实干1-5h，铅硬度5-10H。
【专利说明】—种电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属涂料，尤其涉及一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备，同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样，是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产，而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。电子元件对外界的干扰，称为EMI (Electromagnetic Interference);电磁波会与电子元件作用，产生被干扰现象，称为EMS (Electromagnetic Susceptibility)。例如，TV突光屏上常见的“雪花”，便表示接受到的讯号被干扰。随着信息技术的飞速发展，计算机网络、信息处理设备、电子通信设备及各种电器设备作为信息技术的载体已在各个行业广泛应用，特别是电子元件小型化、高度集成化以及电子仪器仪表轻量化、高速化和数字化；电磁信号，由于其易受外界电磁干扰而出现动作失误，从而带来严重后果，因此必须采取各种有效防护措施，才能保障其不受干扰和瘫痪。从电磁信号泄露失密方面而言，无论军事机密或是商业机密，通过电磁波的泄露，都会给相关单位造成极大的损失，为此必须采取相应的屏蔽措施，防止电磁信号泄露和被侦测，以防失密；从预防电磁波污染来讲，现在对各种电磁污染危害的防护已引起环保部门和有关方面的高度重视，屏蔽电磁污染使其限定在一定区域，已成为环保领域最为活跃的研究课题之一。由于目前研制的电磁屏蔽涂料大多只能在某一频带范围内起作用，并且还存在面密度高、柔韧性差、附着力低等问题，限制了屏蔽涂料的推广应用。此外，提高吸波涂层的维修性与耐腐蚀性，增加可维护性和使用寿命也是未来吸波涂层发展中需要解决的问题。迅猛发展的信息社会对电磁屏蔽涂料的性能提出了更高的要求。因此，研究高性能、宽频带的电磁屏蔽涂料以展宽有效频带、实现多频谱屏蔽，这是电磁屏蔽涂料未来发展的一个主要方向。屏蔽涂料要有更佳的导电性，更宽的屏蔽带宽，更好的电磁兼容性；同时，低厚度、高附着力、优异的耐候性、低密度、低成本、无公害等特性也是新型电磁屏蔽涂料的发展方向。
[0003]电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility)缩写EMC,就是指某电子设备既不干扰其它设备，同时也不受其它设备的影响。电磁兼容性和我们所熟悉的安全性一样，是产品质量最重要的指标之一。安全性涉及人身和财产，而电磁兼容性则涉及人身和环境保护。电子元件对外界的干扰，称为EMI (Electromagnetic Interference);电磁波会与电子元件作用，产生被干扰现象，称为EMS (Electromagnetic Susceptibility)。例如,TV突光屏上常见的“雪花”，便表示接受到的讯号被干扰。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波)的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。⑴当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率的金属材料中产生的涡流，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。⑵当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。⑶在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。电磁屏蔽涂料:是一种在化学溶剂中掺入导电颗粒，并能喷涂于ABS等工程塑料、玻璃钢、木材、水泥墙面等非金属材料上，对电磁波进行屏蔽的功能性涂料。具有室温固化、附着力强的优点，是手机，显示器、打印机及各类仪表的非金属壳体进行电磁屏蔽最为简便的一种处理方式。电磁屏蔽涂料由合成树脂、导电填料、溶剂配制而成，将其涂覆于基材表面形成一层固化膜，从而产生导电屏蔽效果。涂覆方法主要采用喷涂、刷涂、浸涂和辊涂等。导电涂料作为电磁屏蔽材料的最大优点是成本低，简单实用且适用面广，使用最多的是银系导电涂料，也是开发最早的品种之一。目前常用的电磁屏蔽涂料主要是以复合法制得的，它由树脂、稀释剂、添加剂以及导电性填料等所组成。树脂具有粘接性，常用的有环氧树脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亚胺、丙烯酸等树脂。使用时可根据其固化条件，耐温、耐磨、硬度、挠曲等要求加以选择，也可将各类树脂混合使用以获得综合性能。稀释剂和添加剂用以降低树脂的粘度，浸润填充物，常用的有甲基溶纤剂、松木油、乙二醇丁醚醋酸酯等，烯释剂一般不采用溶剂型的，以避免发生气泡而降低导电性和粘接性。添加剂用来改进导电胶的性能，如分散剂能使导电填料充分分散，补强剂能增大附着力等。现有的电磁屏蔽涂料以导电涂料为主，导电涂料中加入的导电性填料一般是金、银、铜、镍等金属粉末和炭黑、石墨等非金属粉末。金粉的导电性最高，化学稳定性好，但价格昂贵，以致使用受到限制。银粉的导电性也很优良，价格较金粉为低，虽然配胶后易沉淀，有“迁移”现象，但还是较为普遍采用。铜、镍的性能与银相近，价格比银低得多，但易氧化，导电性不稳定，配胶的耐久性差。炭黑、石墨粉末作为导电填料，其分散性好，价格低廉，但导电性较差，用作电磁屏蔽是较为理想的材料。
[0004]当前，对金属系电磁屏蔽导电涂料的研究关键在于如何更好地解决铜粉和镍粉的抗氧化性和涂料在储存过程中的金属填料的沉降问题。另外，该领域的一个潜在的重要趋势就是水性涂料的开发，在这方面已经出现了许多性能优异的以金属镍作为填料的配方，因为这种金属在很大的PH值范围内都具有优良的防腐性能。目前，电磁屏蔽涂料以复合型导电涂料为主要发展方向，尤其是美国和日本都很重视复合型屏蔽涂料的开发和应用。国外先进发达国家，特别是美国、英国、日本等国已经形成生产各种类别和系列规格的屏蔽涂料产业。对于屏蔽涂料的研究发展，日本始终走在世界的前列。其中，海尔兹化学株式会社就是日本有名的企业，该会社生产的波鲁斯系列屏蔽涂料在世界各国都享有极高的声誉。80年代末，美国生产屏蔽涂料的公司己超过25家，年销售额以每年50 %的增长率增长。在西方，屏蔽材料特别是电磁屏蔽涂料的消耗量也是快速增加，特别是在计算机等行业。我国对于电磁屏蔽涂料方面的研究80年代末才开始起步，目前国内一些单位在这方面已取得了一定的研究成果，如四川大学研究出的系列电磁屏蔽涂料，已通过鉴定并得到应用；北京市印刷技术研究所也研制出了性能稳定的铜系导电涂料，具有良好的电磁屏蔽效果。但是，我国在电磁屏蔽涂料领域中的研发仍较为落后，研究大于IGHz以上的微波隐身材料的单位较多，而开展频率在1kHz?IGHz范围的电磁波屏蔽涂料的研究刚刚起步，研究单位少，研究的品种单一，电磁屏蔽性能低，未形成产品的系列化和产业化，因而国产电子设备及产品在防护电磁波辐射标准上大大落后于发达国家产品，也是难以跻身于进口名牌产品行列的重要因素之一。随着社会城市化、科技化、人性化的发展，设计一种硬度高、干燥快和冲击强度高的电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法，以满足市场需求，是非常必要的。
【发明内容】
[0005]解决的技术问题:
本申请针对现有水溶性涂料硬度低、冲击强度低、表面电阻率高和干燥慢的技术问题，提供一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法。
[0006]技术方案:
一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料，原料按重量份数配比如下:癸醇100份，二甲苯
10-30份，丙烯酸树脂溶液40-60份，甘油15-35份，镍粉60-80份，环己酮1_5份，铜粉1_10份，流平剂20-40份，银粉0.5-2.5份，甲酚5-25份，硅酸乙酯0.5-4.5份，一缩乙二醇3_7份，气相二氧化硅2-8份，偶联剂1-10份。
[0007]作为本发明的一种优选技术方案:所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下:癸醇100份，二甲苯15-25份，丙烯酸树脂溶液45-55份，甘油20-30份，镍粉65-75份，环己酮2-4份，铜粉2-8份，流平剂25-35份，银粉1_2份，甲酚10-20份，硅酸乙酯1.5-3.5份，一缩乙二醇4-6份，气相二氧化硅3-7份，偶联剂2_8份。
[0008]作为本发明的一种优选技术方案:所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下:癸醇100份，二甲苯20份，丙烯酸树脂溶液50份，甘油25份，镍粉70份，环己酮3份，铜粉5份，流平剂30份，银粉1.5份，甲酚15份，硅酸乙酯2.5份，一缩乙二醇5份，气相二氧化娃5份，偶联剂5份。
[0009]作为本发明的一种优选技术方案:所述流平剂采用聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺甲醛树脂。
[0010]作为本发明的一种优选技术方案:所述偶联剂采用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
[0011]作为本发明的一种优选技术方案:所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的制备方法步骤为:
第一步:称取癸醇、二甲苯、丙烯酸树脂溶液、甘油、镍粉、环己酮、铜粉、流平剂、银粉、甲酚、硅酸乙酯、一缩乙二醇、气相二氧化硅和偶联剂；
第二步:将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在20-40°C下搅拌10_30min ；
第三步:边搅拌边加入剩余原料，100-120 °C下搅拌30-60min,送入研磨机中研磨30-50min 出料；
第四步:将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在2-5MPa压力下喷涂并固化即可。
[0012]作为本发明的一种优选技术方案:所述第二步中的搅拌速度为200-300转/分钟。
[0013]作为本发明的一种优选技术方案:所述第三步中的搅拌速度为300-400转/分钟。
[0014]有益效果:
本发明所述一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料及其制备方法采用以上技术方案和现有技术相比，具有以下技术效果:1、产品表面电阻率0.05-0.1 Ω/cm2，体积电阻率
1-5 X 10 4 Ω.cm ;2、耐磨性失重 0.01-0.05mg/ cm2,冲击强度 55_65MPa ;3、表干时间5-15min，实干l_5h ;4、铅硬度5-10H，可以广泛生产并不断代替现有材料。
【具体实施方式】
[0015]实施例1:
按重量份数配比称取癸醇100份，二甲苯10份，丙烯酸树脂溶液40份，甘油15份，镍粉60份，环己酮I份，铜粉I份，聚二甲基硅氧烷20份，银粉0.5份，甲酚5份，硅酸乙酯0.5份，一缩乙二醇3份，气相二氧化硅2份，硅烷偶联剂I份。
[0016]将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在20°C下搅拌lOmin，搅拌速度为200转/分钟。
[0017]边搅拌边加入剩余原料，100°C下搅拌30min,送入研磨机中研磨30min出料,搅拌速度为300转/分钟，将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在2MPa压力下喷涂并固化即可。
[0018]产品表面电阻率0.1 Ω/cm2，体积电阻率5X 10_4Ω -cm ;耐磨性失重0.05mg/ cm2,冲击强度55MPa ;表干时间15min，实干5h，铅硬度5H。
[0019]实施例2:
按重量份数配比称取癸醇100份，二甲苯30份，丙烯酸树脂溶液60份，甘油35份，镍粉80份，环己酮5份，铜粉10份，聚二甲基硅氧烷40份，银粉2.5份，甲酚25份，硅酸乙酯4.5份，一缩乙二醇7份，气相二氧化硅8份，硅烷偶联剂10份。
[0020]将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在40°C下搅拌30min，搅拌速度为300转/分钟。
[0021]边搅拌边加入剩余原料，120°C下搅拌60min,送入研磨机中研磨50min出料,搅拌速度为400转/分钟，将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在5MPa压力下喷涂并固化即可。
[0022]产品表面电阻率0.09Ω/αιι2，体积电阻率4Χ1(Γ4Ω.cm ;耐磨性失重0.04mg/cm2，冲击强度58MPa ;表干时间12min，实干4h，铅硬度6H。
[0023]实施例3:
按重量份数配比称取癸醇100份，二甲苯15份，丙烯酸树脂溶液45份，甘油20份，镍粉65份，环己酮2份，铜粉2份，三聚氰胺甲醛树脂25份，银粉I份，甲酚10份，硅酸乙酯
1.5份，一缩乙二醇4份，气相二氧化硅3份，硅烷偶联剂2份。
[0024]将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在25°C下搅拌15min，搅拌速度为220转/分钟。
[0025]边搅拌边加入剩余原料，105°C下搅拌35min,送入研磨机中研磨35min出料,搅拌速度为330转/分钟，将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在3MPa压力下喷涂并固化即可。
[0026]产品表面电阻率0.08Ω/αιι2，体积电阻率3Χ10_4Ω.cm ;耐磨性失重0.03mg/cm2，冲击强度60MPa ;表干时间lOmin，实干3h，铅硬度8H。
[0027]实施例4:
按重量份数配比称取癸醇100份，二甲苯25份，丙烯酸树脂溶液55份，甘油30份，镍粉75份，环己酮4份，铜粉8份，三聚氰胺甲醛树脂35份，银粉2份，甲酚20份，硅酸乙酯3.5份，一缩乙二醇6份，气相二氧化硅7份，钛酸酯偶联剂8份。
[0028]将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在35°C下搅拌25min，搅拌速度为280转/分钟。
[0029]边搅拌边加入剩余原料，115°C下搅拌50min,送入研磨机中研磨45min出料,搅拌速度为370转/分钟，将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在4MPa压力下喷涂并固化即可。
[0030]产品表面电阻率0.06Ω/αιι2，体积电阻率2Χ10_4Ω.cm ;耐磨性失重0.02mg/cm2，冲击强度58MPa ;表干时间8min，实干2h，铅硬度9H。
[0031]实施例5:
按重量份数配比称取癸醇100份，二甲苯20份，丙烯酸树脂溶液50份，甘油25份，镍粉70份，环己酮3份，铜粉5份，三聚氰胺甲醛树脂30份，银粉1.5份，甲酚15份，硅酸乙酯2.5份,一缩乙二醇5份,气相二氧化娃5份,钛酸酯偶联剂5份。
[0032]将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在30°C下搅拌20min，搅拌速度为250转/分钟。
[0033]边搅拌边加入剩余原料，11(TC下搅拌45min,送入研磨机中研磨40min出料,搅拌速度为350转/分钟，将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在3.5MPa压力下喷涂并固化即可。
[0034]产品表面电阻率0.05Ω/αιι2，体积电阻率1Χ10_4Ω.cm ;耐磨性失重0.0lmg/cm2，冲击强度65MPa ;表干时间5min，实干lh，铅硬度10H。
[0035]以上实施例中的所有组分均可以商业购买。
[0036]上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料,其特征在于,所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下:癸醇100份，二甲苯10-30份，丙烯酸树脂溶液40-60份，甘油15-35份，镍粉60-80份，环己酮1-5份，铜粉1_10份，流平剂20-40份，银粉0.5-2.5份，甲酚5-25份，硅酸乙酯0.5-4.5份，一缩乙二醇3-7份，气相二氧化硅2_8份，偶联剂1_10份。
2.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料，其特征在于，所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下:癸醇100份，二甲苯15-25份，丙烯酸树脂溶液45-55份，甘油20-30份，镍粉65-75份，环己酮2_4份，铜粉2_8份，流平剂25-35份，银粉1-2份，甲酚10-20份，硅酸乙酯1.5-3.5份，一缩乙二醇4_6份，气相二氧化硅3-7份，偶联剂2-8份。
3.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料，其特征在于，所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的原料按重量份数配比如下:癸醇100份，二甲苯20份，丙烯酸树脂溶液50份，甘油25份，镍粉70份，环己酮3份，铜粉5份，流平剂30份，银粉1.5份，甲酚15份，娃酸乙酯2.5份,一缩乙二醇5份,气相二氧化娃5份,偶联剂5份。
4.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料，其特征在于:所述流平剂采用聚二甲基硅氧烷或三聚氰胺甲醛树脂。
5.根据权利要求1所述的一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料，其特征在于:所述偶联剂采用钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂。
6.一种权利要求1所述电磁屏蔽金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步:称取癸醇、二甲苯、丙烯酸树脂溶液、甘油、镍粉、环己酮、铜粉、流平剂、银粉、甲酚、硅酸乙酯、一缩乙二醇、气相二氧化硅和偶联剂； 第二步:将丙烯酸树脂溶液和癸醇，加入反应釜中进行混合，在20-40°C下搅拌10_30min ； 第三步:边搅拌边加入剩余原料，100-120 °C下搅拌30-60min,送入研磨机中研磨30-50min 出料； 第四步:将金属加工工件表面用乙醇或汽油精洗干净后晾干，将涂料在2-5MPa压力下喷涂并固化即可。
7.根据权利要求6所述的一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于:所述第二步中的搅拌速度为200-300转/分钟。
8.根据权利要求6所述的一种电磁屏蔽金属粉末复合涂料的制备方法，其特征在于:所述第三步中的搅拌速度为300-400转/分钟。
【文档编号】C09D7/12GK104356801SQ201410551766
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】刘莉 申请人:苏州莱特复合材料有限公司