一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性涂料，具体是将石墨烯/纳米铁氧体基、氧化锌晶须、纳米碳 化硅、纳米金属镍粉等材料进行复合应用于高性能水性电磁屏蔽涂料及其制备方法。。
【背景技术】
[0002] 电子、电气、通讯及信息产业的飞速发展为人们的生活、工作带来巨大方便的同 时，使得电磁波辐射污染成为继废水污染、废气污染、固体废弃物污染、噪声污染之后一种 新的环境污染，不仅对人们日常通信设备、计算机和其它电子系统造成严重干扰，对信息安 全造成严重威胁，而且对人体健康带来不可估量的损害。吸波材料是一类能吸收、衰减投射 到它表面的电磁波，并将其转化成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的功能材料。采用 吸波材料防止电磁波辐射污染以保护环境、保障信息安全以及人体健康，已成为当前国际 上努力探索的一个重大课题。各种吸波材料中，吸波涂料即电磁波屏蔽涂料以其选材广泛、 施工方便灵活、实用性强及性价比高等特点而倍受青睐。
[0003] 随着现代高新技术的飞速发展以及人类健康质量提高，对电磁屏蔽涂料的吸收频 率范围、吸收强度、耐热性能、耐腐蚀性、密度等性能提出了更高要求。因此，新型电磁屏蔽 涂料的研究与开发已成为研究者广泛关注的焦点。
[0004] 目前常用的电磁屏蔽涂料可以分为本征型和掺合型。本征型电磁屏蔽涂料主要是 以导电聚合物如聚苯胺、聚吡咯等与其它树脂混合组成复合涂料，其成本较高。掺和型电磁 屏蔽涂料主要是由树脂、稀释剂、添加剂及导电填料等组成。其中掺和型电磁屏蔽涂料由于 成本合理，越来越受到人们的关注。对这类电磁屏蔽涂料，填料是涂料电磁屏蔽性能的决定 性因素，而目前掺合型电磁屏蔽涂料的填料主要为导电材料，如银系、镍系、铜系、碳系等系 列。
[0005] 单一的导电填料存在吸收频带窄、吸波性能差等缺点，很难满足日益提高的屏蔽 要求。而兼具电损耗和磁损耗的复合吸波材料能够发挥各组分的优势，弥补其劣势，在电磁 屏蔽领域扮演着越来越重要的角色。基于对电磁屏蔽涂料轻质、宽频的要求，若将石墨烯/ 纳米铁氧体、氧化锌晶须、纳米碳化硅、纳米金属镍粉等材料进行复合，制备出兼具石墨烯 的导电性和纳米铁氧体良好磁性能的石墨烯/纳米铁氧体复合吸波材料，再与树脂及其它 助剂复合制备电磁屏蔽涂料，则可弥补石墨烯只具备导电损耗而无磁损耗的缺点。可实现 电磁吸收的阻抗匹配，拓宽吸收频段，改善单一导电填料的吸波性能，从而满足实际应用对 电磁屏蔽材料"薄、轻、宽、强"的综合要求。
[0006] 本发明主要是采用水性丙烯酸乳液为成膜基料，石墨烯/纳米铁氧体复合吸波材 料为填料，开发轻质宽频高性能且环保型的电磁屏蔽涂料，提高该类产品的科技含量和附 加值，缩短与世界先进国家的差距，以达到目前手机、电视机、打印机、医疗设备、飞机等科 技、信息、通讯、家电以及军事等诸多领域的要求。
【发明内容】
[0007] 本项目旨在提供一种水性电磁屏蔽涂料，以及将石墨烯/纳米铁氧体基、氧化锌 晶须、纳米碳化娃、纳米金属镍粉等材料进行复合应用于高性能水性电磁屏蔽涂料的制备 方法。具体是以价廉的鳞片石墨为原料，采用氧化法使其剥离成单层或多层的氧化石墨 烯，并在其表面负载磁性铁氧体的同时使氧化石墨烯还原，恢复其石墨烯结构，由于极 大的径厚比，很少量的片状单层或多层石墨烯/纳米铁氧体可以在涂料基体中形成兼具 磁性的导电网络，另外石墨烯表面残留的基团可以使其与基体有很好的相容性及分散稳 定性，从而在宽频范围内赋予涂料极高的电磁屏蔽效能；氧化锌晶须材料呈各向同性，在 电磁微波能量照射下，具有极大的活性，能使分子、电子运动加剧，促进磁化、极化和传导运 动，使电磁能转化为热能，从而起防电磁福射功能；纳米碳化娃作为电磁福射吸波剂不仅具 有一定的吸波性能，还具有耐高温、相对密度小、电阻率高等优点；纳米碳化硅和磁性纳米 剂（如纳米金属镍粉）复合后，吸波效果还能大幅度高；纳米金属镍粉具有良好的导电性和 导磁性，抗氧化能力非常强，尤其在高频段有良好的屏蔽效果，屏蔽效果达30~50dB，掺入 纳米金属镍粉能使其屏蔽效果在VHF频段得到10dB以上的反射衰减。
[0008] 本发明一种水性电磁屏蔽涂料是通过选用水性涂料体系，采用具有电磁屏蔽性能 好的的石墨稀/纳米铁氧体、氧化锌晶须、纳米碳化娃、纳米金属镍粉作为主要屏蔽材料， 通过优化配方工艺而制造。本发明一种水性电磁屏蔽涂料的制备方法，配方按重量份配比 如下： 水 10. 0~60. 0份 润湿剂 0. 1~0. 3份 分散剂 0. 4~0. 8份 消泡剂 0. 1~0. 3份 防冻剂 0. 7~1. 3份 pH调节剂 0. 2~0. 5份 电磁屏蔽添加剂 20. 0~60. 0份 增稠剂 0. 5~2. 0份 丙烯酸乳液 25. 0~40. 0份 成膜助剂 0. 8~1. 3份 防腐剂 0. 2~0. 4份 防霉抗藻剂 0. 3~0. 6份 流变助剂 0. 1~0. 3份； 所述的润湿剂为陶氏化学BD-109、科莱恩LCN407、德谦FX365中的至少一种； 所述的分散剂为诺普科化学SN-5040、陶氏化学的"快易"、汽巴化学N-40中的至少一 种； 所述的消泡剂为科宁Foamstar223、布莱克本CF1369、圣诺普科SN-DEF0AMER328中 的至少一种； 所述的抗冻剂为乙二醇、丙二醇中的至少一种； 所述的pH调节剂为西尔斯化工Ammonia、陶氏化学AMP-95、瓦克BS168中的至少一种； 所述的电磁屏蔽添加剂由石墨稀/纳米铁氧体复合材料、氧化锌晶须、纳米金属镍粉、 纳米碳化硅组成，重量份配比：石墨烯/纳米铁氧体复合材料：氧化锌晶须：纳米金属镍 粉：纳米碳化娃=0. 01~3 : 0~1 : 0~1 : 0~1，其中的石墨稀/纳米铁氧体复合 材料为北京理工大学生产的材料，氧化锌晶须为成都交大晶宇科技有限公司的AT-86,纳米 碳化娃纳米金属镍粉为长沙纳诺美斯材料有限公司的高活性纳米镍粉；纳米碳化娃为合肥 开尔纳米能源科技股份有限公司的纳米碳化硅； 所述的增稠剂为陶氏化学DR-72、德谦RHEOLATE420、陶氏化学TT-615中的至少一 种； 所述的丙烯酸乳液为陶氏化学AC-261P、银洋树脂YC-8360、新光化工XG-2606的至少 一种； 所述的成膜助剂为伊士曼Texanol、伊士曼0E300、润泰化学C-12中的至少一种； 所述的防腐剂为索尔ActicdeRS、迪美KSG103、陶氏化学LXE中的至少一种； 所述的防霉抗藻剂为索尔ACTICIDEEPW、迪美BDM漆膜防霉剂、索尔EWPASTE中的至 少一种； 所述的流变助剂为亚士兰化学NLS210、陶氏化学RM-2020NPR、圣诺普科SN-THICKENER612 中的至少一种。 所述的一种水性电磁屏蔽涂料的制备方法如下： 按配方重量份配比，将水投入分散釜，再在搅拌下依次投入润湿剂、分散剂、消泡剂、抗 冻剂、pH调节剂，搅拌均匀后缓慢投入增稠剂，再投入石墨烯/纳米铁氧体复合材料、氧化 锌晶须、纳米碳化硅、纳米金属镍粉等材料高速分散至细度小于60um，然后投入乳液、分散 均匀后投入成膜助剂、防腐剂、防霉抗藻剂、流变助剂，搅拌均匀即得到成品。
[0009] 本发明的一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法具有以下优点： 1. 根据现有单一导电型电磁屏蔽涂料存在屏蔽频带窄屏蔽效能差的问题，所用的功能 材料是将具有磁性及吸波性能的铁氧体纳米材料与具有优异导电性的石墨烯复合，同时 采用氧化锌晶须、纳米碳化硅、纳米金属镍粉等材料制备兼具导电性和磁性的电磁屏蔽涂 料。 2. 将石墨稀/纳米铁氧体、氧化锌晶须、纳米碳化娃、纳米金属镍粉等材料制备的水性 电磁屏蔽涂料兼具轻质、宽频带、优异屏蔽效能、安全环保等特点，满足了电磁屏蔽材料对 阻抗匹配的要求，创新性明显。
【具体实施方式】
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[0011] 实施例1 按重量份配比，将10. 〇份水投入分散釜，在500转/分钟转速下依次投入陶氏化学BD-109 0. 1份、圣诺普科化学SN-5040 0. 4份、圣诺普科SN-