一种防电磁环境污染涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电磁环境污染防护领域，更具体的说是涉及一种防电磁环境污染涂料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 电磁屏蔽材料是实现电磁环境污染防护的重要物质基础，可通过如下方式实现对 电子电气设备的电磁环境污染防护：（1)在制造电子电气设备的工程塑料中添加导电填料 形成整体导电塑料；（2)采用电镀、化学镀金属使电子电气设备的工程塑料外壳表面形成 导电镀层；（3)采用喷涂、刷涂电磁屏蔽涂料使电子电气设备的工程塑料外壳表面形成导 电涂层；（4)采用喷涂、刷涂电磁波屏蔽涂料使电子电气设备所处房屋的门窗、墙壁、天花 板和地面形成电磁屏蔽房而达到屏蔽防护效果。其中，电镀、化学镀工程塑料和添加导电填 料形成整体导电塑料的成本较高、施工不方便；而通过喷涂、刷涂电磁屏蔽涂料形成表面导 电涂层或电磁波屏蔽房屋的成本不高、施工方便灵活。因此，防电磁环境污染涂料已成为城 市电磁环境污染防护与治理的重要材料。
[0003] 对电磁屏蔽涂料而言，导电填料的成本和导电性能、比重等已成为制约其性价比 及其应用的关键因素之一。
[0004] 传统的电磁屏蔽涂料多由比重大、成本高但导电性优良的金、银、铜、镍、铝等粉末 或比重小、成本低但导电性一般的炭黑、石墨、电气石和碳纤维等导电填料组成，因而较大 地限制了其市场推广使用。
[0005] 化学镀是一种成本较低、绿色环保、应用较广泛的表面金属化改性方法，已成为新 型电磁屏蔽导电填料的常用制备技术之一。目前，用化学镀技术在金、银、铜、镍等纯金属表 面包覆薄层金属，可降低纯金属填料的成本和改善其导电性、抗氧化性能，但其密度仍然过 大、易沉降，影响屏蔽涂料的均匀性和稳定性。为此，研究人员以低密度、低成本的石墨、空 心微珠、硅酸钙镁矿物晶须、玻璃纤维等无机非金属粉料为基体，用化学镀技术在其表面包 覆导电性、化学稳定性和耐腐性较好的金属物质，制备出了性价比较高的轻质导电复合填 料。
[0006] 玻璃纤维是一种成本较低价、比重较小的无机纤维材料，具有不燃性和良好的耐 热性和耐化学腐蚀性，但其导电性较差，在一定程度上降低了玻璃纤维的性价比，限制了 其应用范围。对玻璃纤维经除油、粗化、敏化、活化等预处理后，利用硼氢化钠还原剂将溶 液中镍、锡、镨金属离子化学还原在呈催化活性的玻璃纤维表面，在无外电流通过的情况 下，使之形成金属镀层，从而制得导电性良好的表面含Ni-Sn-Pr-B的导电玻璃纤维。与镀 Ni-Cu-La-B的导电玻璃纤维相比，镀Ni-Sn-Pr-B的导电玻璃纤维的比重更小、耐化学腐蚀 性更好。玻璃纤维作为一种新型无机非金属材料，其导电性较差，通过化学镀等方法制备的 导电玻璃纤维，可改善其导电性，提高其性价比，拓宽其用途。与传统的黄铜纤维、铝纤维等 相比，导电玻璃纤维的比重小、成本低、导电性好。
[0007] 未发现镍包覆金属粉或镍包碳粉和镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维用于制备防电磁波辐 射污染功能涂料的专利申请或文献报道。
【发明内容】
[0008]为解决上述的技术问题，本发明提供一种防电磁环境污染涂料及其制备方法，本 发明以镍包金属粉或镍包碳粉、镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维作复合填料，用高分子树脂作成膜 物质，经混炼、研磨、过滤等工序，可制得防电磁环境污染功能涂料，制得的涂料能够有效的 屏蔽电磁污染，涂料的屏蔽效果持续时间长。
[0009] 本发明采用以下技术方案： 一种防电磁环境污染涂料，按质量份数计， 成膜树脂 15~35份 镍包金属粉或镍包碳粉40~80份 镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维5~20份 溶剂 30~100份 偶联剂 0. 5~15份 分散剂 1~5份， 其中镍包金属粉或者镍包碳粉中的镍粉重量分数为30-80%。
[0010] 成膜树脂是一种导电性较差的高分子物质，对电磁波几乎也没有屏蔽作用。屏蔽 复合涂料之所以能够导电，是由于导电填料粒子之间的相互接触状况形成一定的导电网骨 架的缘故。但是现有的多数屏蔽复合涂料的导电网骨架不稳定，屏蔽效果也相应不稳定。申 请人在实验过程中发现，用镍包金属粉或镍包碳粉和纤维状镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维被偶 联剂处理后，它们之间具有桥接作用，这种桥接作用能够使得镍包金属粉或镍包碳粉粒子 之间的相互联接点增多，填料颗粒接触几率增多，形成的三维导电网络骨架更加完整致密。 在电磁波的作用下，载流子的浓度增加，载流子的迀移通道增多，因此，涂层材料的电导率 自然会增大，形成的三维导电网络骨架变得完整致密，载流子的迀移通道达到最大值，屏蔽 复合涂料的电阻率达到最低值，涂层对电磁波能量的反射损耗、吸收损耗达到最大，因此， 本发明的涂料涂层对电磁波的屏蔽性能能够达到最佳值，具有突出的实质性特点和显著的 进步。
[0011] 所述镍包金属粉为粒径1. 25~150μm的镍包铜粉、镍包铁粉和/或镍包铝粉中 的一种。镍包碳粉也为粒径1. 25~150μm。
[0012] 所述镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维的长径比为50~200,长度为15~100μm，直径为 10~30μπι，含Ni20~50wt%、Snl~20wt%、Pr0·5~5wt%、B0·5~5wt%。
[0013]镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维的含Ni20~40wt%、Snl~12wt%、Pr0· 5~2wt%、Β 0. 5~2wt% 成膜树脂可以为环氧树脂、丙烯酸树脂、硅树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚酯树 脂中的至少一种。
[0014] 偶联剂可以为硅烷、硼酸酯、铝酸酯或钛酸酯中的一种。
[0015]溶剂为乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、正丁醇、甲乙酮、丙 酮、甲苯、二甲苯中的至少一种。
[0016] 所述的分散剂为有机膨润土。
[0017] 如前所述的涂料的制备方法，a、将质量浓度为0. 5~10%偶联剂溶液和镍包金属 粉或镍包碳粉、镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维混合，在常温下用球磨机研磨20~60分钟，待分 散均匀后，于温度80~120°C烘干得混合物，备用；b、将分散剂和固含量为40~70%的成 膜树脂一起，与处理过的上述混合物，溶剂混合，在常温下用研磨机研磨2~5次，过滤、调 节粘度4 #杯20~50秒，获得防电磁环境污染涂料。
[0018] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 1、 本发明以镍包金属粉或镍包碳粉和镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维作为涂料的填充料，与 传统电磁波屏蔽涂料相比，每平方米屏蔽涂层的成本降低了 20-40% ; 2、 本发明以镍包金属粉或镍包碳粉和镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维作为涂料的填充料，以 化学稳定性较好的镍包覆在涂料中易氧化的金属铜粉、铁粉、铝粉，能够形成更加稳定、致 密的网状导电骨架，有效提高了屏蔽涂料的抗氧化性和化学稳定性，进一步提高了涂料的 屏蔽性能的稳定性； 3、 所提供的涂料在宽频区域对电磁波有良好的屏蔽作用，在电磁波频率为10kHz~l. 5 GHz范围内，其电磁波屏蔽效能可达50~68dB。
【具体实施方式】
[0019] 下面对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0020] 一种防电磁环境污染涂料，按质量份数计， 成膜树脂 15~35份 镍包金属粉或镍包碳粉40~80份 镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维5~20份 溶剂 30~100份 偶联剂 0. 5~15份 分散剂 1~5份， 其中镍包金属粉或者镍包碳粉中的镍粉重量分数为30-80%。
[0021] 所述镍包金属粉为粒径1. 25~150μm的镍包铜粉、镍包铁粉和/或镍包铝粉中 的一种。
[0022] 所述镀Ni-Sn-Pr-B玻璃纤维的长径比为50~200,长度为15~100μm，直径为 10~30μπι，含Ni20~50wt%、Snl~20wt%、P