CN103756509B - 一种防电磁波辐射污染功能涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防电磁波辐射功能涂料及其制备方法，涂料有效组分质量份数为成膜树脂15～30份，复合填料50～85份，溶剂30～100份，偶联剂0.5～15份。本发明的有益效果是复合填料镀Ni-Cu-La-B是以硼氢化钠为还原剂形成，镀层结合力、导电性、耐磨性好，从而提高了电磁波屏蔽涂料的质量。

Description

一种防电磁波辐射污染功能涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于电磁波屏蔽材料技术领域，涉及一种防电磁波辐射污染功能涂料及其制备方法。

背景技术

由于电力在社会生产和人类生活中的广泛应用和电子及通信技术的迅速发展，电磁波弥漫在人类赖以生存的空间环境中，形成了现代社会所特有的被称之为“隐形杀手”的电磁辐射污染。电磁辐射污染造成的电磁干扰、电磁信息泄密和电磁环境污染对经济建设、国防安全和社会生产生活带来的影响越来越严重。电磁辐射污染已经成为继大气污染、水污染和噪音污染之后的第四大环境污染，***人类环境大会已将其列入必须控制的主要污染物之一。防治电磁辐射污染已成为环境保护的重要内容之一。

为防止各种电磁波对设备安全、信息安全和人类自身安全的危害，迫切需要增强政府对电磁环境污染源的监管约束，强化对电磁辐射污染防护的宣传、教育和引导，研究、开发和推广经济实用的电磁辐射防治技术。屏蔽、接地与滤波是抑制电磁辐射的三大关键技术。屏蔽就是用电磁波屏蔽材料对电子电气设备及其所处环境进行防护的技术。接地是为了防止电磁干扰而将屏蔽体与地或干扰源的金属壳体之间做永久良好的电气连接，这既可有效保护屏蔽接地体内的设备免受外界电磁波的干扰，又可通过降低屏蔽体外的电磁波强度来减轻或消除电磁波对人体的危害。滤波就是通过滤波器、滤波电路等从含有噪声或干扰的接收信号中将特定波段频率滤除，从而提取有用信号分量的一种技术方法。接地是一种与屏蔽配套使用的防治电磁辐射的辅助手段，滤波需要专门的设备和技术。相比较而言，由于性价比较高、使用方便灵活，电磁波屏蔽技术已经成为电磁波辐射污染防治的一种有效手段。

屏蔽材料是实现电磁波屏蔽技术的重要物质基础，屏蔽材料可通过如下方式实现电磁波屏蔽技术，一是将电子电气设备的工程塑料外壳表面通过电镀、化学镀金属，在塑料外壳表面形成表面导电镀层而达到屏蔽效果；二是在电子电气设备的工程塑料外壳表面通过喷涂、刷涂电磁波屏蔽涂料形成表面导电涂层而达到屏蔽效果；三是在制造电子电气设备的工程塑料过程中添加导电填料形成整体导电塑料；四是在电子电气设备所处房屋的门窗、墙壁、天花板和地面通过喷涂、刷涂电磁波屏蔽涂料形成电磁波屏蔽房屋而达到屏蔽效果。相比较而言，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、刷涂电磁波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、施工灵活、方便。采用电磁波屏蔽涂料对干扰电子电气产品正常工作的杂散电磁波进行电磁波屏蔽处理是一种有效防治电磁辐射污染的方法。

对电磁波屏蔽涂料而言，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。传统的电磁波屏蔽涂料的填料较为单一采用金、银、铝、镍、铜等金属，导电性虽好，但由于其成本过高、比重过大，极大地限制了其市场推广使用。研发和推广经济实用的电磁波屏蔽涂料对抑制电磁辐射改善电磁环境具有十分重要的作用和意义。化学镀是一种绿色环保、成本较低、应用较广泛的表面金属化改性方法，利用化学镀技术制备的镀层均匀、牢固且成分易于控制，化学镀已成为新型电磁屏蔽复合填料的常用制备技术之一。目前，以塑料、织物、纤维、玻璃微珠、木材、金属或矿物晶须等为基体，用化学镀技术制备已经成功制备出了多种新型电磁屏蔽复合导电填料。用化学镀技术在金、银、铜、镍等纯金属表面包覆一层导电性、抗氧化和化学性能较好的薄层金属可在一定程度上降低纯金属粉料的成本，改善其化学性能不稳定等缺陷。但是，金、银、铜、镍、铁等金属的密度过大，与树脂、塑料基体等的密度差异较大，影响屏蔽材料的均匀性和稳定性。为了弥补金属包覆型导电复合填料比重过大易影响电磁波屏蔽材料的性能的缺点，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。玻璃纤维性脆、耐磨性和导电性较差，在一定程度上降低了玻璃纤维的性价比，限制其应用范围。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、铜、镧金属离子化学还原在呈催化活性的玻璃纤维表面，在没有外电流通过的情况下，使之形成金属镀层，从而制得表面含Ni-Cu-La-B的导电玻璃纤维，从而赋予玻璃纤维良好的导电性能。以金属粉、镀Ni-Cu-La-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，可制得防电磁波辐射功能涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防电磁波辐射功能涂料，解决了目前的防电磁波辐射涂料本身的结合力、导电性、耐磨性能不够好的问题。

本发明的另一个目的是提供一种防电磁波辐射功能涂料的制作方法。

本发明所采用的技术方案是涂料有效组分质量份数为成膜树脂15～30份，复合填料50～85份，溶剂30～100份，偶联剂0.5～15份。

本发明的特点还在于成膜树脂为硅树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂和/或聚酯树脂中的至少一种。复合填料由两种材料组成：金属粉，金属粉为20nm～100μm粒径的铜粉、铝粉、银粉、镍粉和/或锌粉中的一种；镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维，镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维长度和直径比5～100，长度10～200μm，直径2～30μm，含Ni15～50wt%、Cu2～15wt%、La0.5～5wt%、B0.5～5wt%；镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维在复合填料中的比例为1～15份。偶联剂为硅烷、有机硅、硬脂酸、铝酸酯和/或钛酸酯中的一种。溶剂为乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲乙酮、丙酮、甲醇、乙醇、甲苯和/或二甲苯中的至少一种。

本发明的另一种技术方案是步骤a、复合填料的表面处理：

将质量百分为0.5～10%、0.5～15份的偶联剂溶液加入50～85份复合填料中，在常温下用球磨机研磨20～60分钟，待复合填料与偶联剂溶液混合均匀后，于温度80～120℃烘干，备用；步骤b、复合涂料的制备：

将固含量为40～70%的成膜树脂15～30份，溶剂30～100份与a步骤中处理过的复合填料50～85份混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤、调节粘度至20～50秒，获得防电磁波辐射功能的涂料。

本发明的有益效果是复合填料镀Ni-Cu-La-B是以硼氢化钠为还原剂形成，镀层结合力、导电性、耐磨性好，从而提高了电磁波屏蔽涂料的质量。

具体实施方式

本发明针对现有技术的不足，而提供一种防电磁波辐射功能涂料及其制备方法，其特点是采用金属粉、镀Ni-Cu-La-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，制成防电磁波辐射功能涂料。

本发明的目的由以下技术措施实现，所用原料份数，除特殊说明外，均为质量份数：防电磁波辐射功能涂料的配方组分为：成膜树脂15～30份，复合填料50～85份，溶剂30～100份，偶联剂0.5～15份，其中，成膜树脂为硅树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂和/或聚酯树脂中的至少一种；

表面处理过的复合填料是通过偶联剂对复合填料进行表面处理的，该复合填料按质量份计为50～85份，该偶联剂按质量份计为0.5～15份；

复合填料为两种材料组成：

1、金属粉为20nm～100μm粒径的铜粉、铝粉、银粉、镍粉和/或锌粉中的一种；

2、镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维长度和直径比5～100，长度10～200μm，直径2～30μm,含Ni15～50wt%、Cu2～15wt%、La0.5～5wt%、B0.5～5wt%，镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维在复合填料中的比例为1～15份；

偶联剂为硅烷、有机硅、硬脂酸、铝酸酯和/或钛酸酯中的一种；

溶剂为乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲乙酮、丙酮、甲醇、乙醇、甲苯和/或二甲苯中的至少一种。

防电磁波辐射功能涂料的制备方法：

a、复合填料的表面处理，

将质量百分比浓度为0.5～10%、0.5～15份偶联剂溶液加入50～85份复合填料中，在常温下用球磨机研磨20～60分钟，待复合填料与偶联剂溶液混合均匀后，于温度80～120℃烘干，备用。

b、复合涂料的制备，

将固含量为40～70%的成膜树脂15～30份，固含量是乳液或涂料或成膜树脂在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数，与上述处理过的复合填料50～85份，溶剂30～100份混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤，调节粘度至20～50秒（用涂4粘度计在25℃时所测得的粘度），获得防电磁波辐射功能涂料。

上述方法制备的电磁波屏蔽复合涂料，采用冷喷涂设备喷涂或刷涂设备刷涂，在常温下干燥和固化。防电磁波辐射功能涂料的物理性能测试结果见表1，

表1

涂层的物理性能指标已达到我国军标GJB2604-96《军用电磁屏蔽涂料通用规范》的有关规定。在频率30kHz～1.5GHz，其电磁波屏蔽效能达40～65dB，它具有抗电磁波干扰、防电子信息泄漏和防电磁环境污染的性能，可广泛用于电子信息产品的电磁波屏蔽，建造电磁波屏蔽室和电子信息***等方面。

本发明具有如下特点：

1、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30kHz～1.5GHz范围内，其电磁波屏蔽效能可达40～65dB。

2、与常用电磁波屏蔽涂料(如镍基电磁波屏蔽涂料等)相比，每平方米电磁波屏蔽涂层的价格可降低10～30%。

3、涂料的配制、施工、干燥和固化均在常温下进行，节约能源，使用方便。

4、涂料的制备方法简单、易于操作，完全使用常规设备，投资不大，风险较小，便于推广。

下面通过具体实施例来对发明进行说明。

实施例1.将平均粒径为4μm镍粉60份，纤维直径为10μm、纤维长径比为10、含Ni20wt%、Cu2wt%、La0.5wt%、B0.5wt%的镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维9份，加入配制好的10份硅烷乙醇溶液中，硅烷溶液浓度为8%，用球磨机研磨30分钟，待分散均匀后，在温度90℃烘干。将固含量为60%的环氧树脂20份与上述表面处理过的复合填料60份和乙醇55份混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤，调节粘度至20～50秒（用涂4粘度计在25℃时所测得的粘度），获得防电磁波辐射功能涂料。

实施例2.将平均粒径为1.5μm铜粉55份，纤维直径为3μm、纤维长径比为60、纤维含Ni30wt%、Cu3wt%、La0.7wt%、B0.5wt%的镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维7份，加入配制好的8份硬脂酸丙酮溶液中，硬脂酸浓度为7.5%，用球磨机研磨20分钟，待分散均匀后，在温度80℃烘干。将固含量为70%的丙烯酸树脂15份与上述表面处理过的复合填料55份和丙酮50份混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤，调节粘度至20～50秒（用涂4粘度计在25℃时所测得的粘度），获得防电磁波辐射功能涂料。

实施例3.将平均粒径为2μm铝粉70份，纤维直径为15μm、纤维长径比为10、纤维含Ni35wt%、Cu2wt%、La0.5wt%、B0.7wt%的镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维10份，加入配制好的12份钛酸酯丙酮溶液中，钛酸酯浓度为4%，用球磨机研磨30分钟，待分散均匀后，在温度100℃烘干，将固含量为65%的酚醛树脂20份与上述表面处理过的复合填料70份和甲苯65份混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤，调节粘度至20～50秒（用涂4粘度计在25℃时所测得的粘度），获得防电磁波辐射功能涂料。

Claims (5)

1.一种防电磁波辐射污染功能涂料，其特征在于：有效组分质量份数为成膜树脂15～30份，复合填料50～85份，溶剂30～100份，偶联剂0.5～15份；

所述复合填料由两种材料组成：

金属粉：金属粉为20nm～100μm粒径的铜粉、铝粉、银粉、镍粉和/或锌粉中的一种；

镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维：镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维长度和直径比5～100，长度10～200μm，直径2～30μm，含Ni15～50wt％、Cu2～15wt％、La0.5～5wt％、B0.5～5wt％；镀Ni-Cu-La-B玻璃纤维在复合填料中的比例为1～15份。

2.按照权利要求1所述一种防电磁波辐射污染功能涂料，其特征在于：所述成膜树脂为硅树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂和/或聚酯树脂中的至少一种。

3.按照权利要求1所述一种防电磁波辐射污染功能涂料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷、有机硅、硬脂酸、铝酸酯和/或钛酸酯中的一种。

4.按照权利要求1所述一种防电磁波辐射污染功能涂料，其特征在于：所述溶剂为乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲乙酮、丙酮、甲醇、乙醇、甲苯和/或二甲苯中的至少一种。

5.按照权利要求1所述一种防电磁波辐射污染功能涂料的制备方法，其特征在于：

步骤a、复合填料的表面处理：

将质量百分为0.5～10％、0.5～15份的偶联剂溶液加入50～85份复合填料中，在常温下用球磨机研磨20～60分钟，待复合填料与偶联剂溶液混合均匀后，于温度80～120℃烘干，备用；

步骤b、复合涂料的制备：

将固含量为40～70％的成膜树脂15～30份，溶剂30～100份与a步骤中处理过的复合填料50～85份混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤、调节粘度至20～50秒，用涂4粘度计在25℃时所测得的粘度，获得防电磁波辐射功能的涂料。