CN110769663B - 可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法和应用，该液态金属浆料包括60‑80份的液态金属和20‑40份分散在液态金属中的粘性掺杂剂；制备方法包括，按配比分别称取液态金属和粘性掺杂剂，物理混合均匀，即得；该电磁屏蔽用液态金属浆料可通过喷涂、刷涂、滚涂或浸涂方式，涂布在PVC、PET、PVA、织物、陶瓷、金属或纸张的表面，制备得到电磁屏蔽涂层。本发明通过直接利用高电导率的液态金属作为基载液，添加少量粘性掺杂剂，制得高附着力、稳定性好且具有优异电磁屏蔽效果的液态金属浆料，且实际应用频率范围大，制备方法简单可控，安全可靠，且能实现回收再利用，理论和实际意义重大。

Description

可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电磁屏蔽材料技术领域，具体涉及一种导电浆料，更具体地，涉及一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代电子工业、无线通信和数字化技术的快速发展，各类电子电气设备己经从原来主要集中于军事和特殊工业领域，逐渐演变发展成广泛的应用于与人们日常生活息息相关的各个领域，如广播电视、通信导航、电力设施、科研、医疗的高频设备以及各种家用电器，这些设备和产品都会不同程度地产生电磁辐射。电磁辐射己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害，而且这一危害由于无法用视觉和听觉等直接观察，往往会造成更大的损失。电磁辐射不仅造成辐射源之间的相互干扰，而且还污染人类生存的空间，科学研究证实电磁辐射达到一定的强度就会影响人的神经、生殖、免疫及心血管***，从而诱发各种疾病。
现有的电磁屏蔽涂料以导电涂料为主，通过采用特殊工艺将诸如金、银、铜、镍等金属粉末和炭黑、石墨等非金属粉末导电颗粒在溶剂存在的情况下均匀分散在高分子材料体系中，作为一种流体材料，可涂覆于任意结构的基材表面，形成均匀致密的薄膜，具有施工方便、快捷、实用性强及性价比高等特点，是目前应用最广泛的电磁屏蔽材料。
然而，现有的导电涂料在电磁屏蔽应用中或多或少存在屏蔽效果差、稳定性较低和成本高等问题，且在超过1.5GHz的频率范围之外，屏蔽效果显著下降；同时，现有的电磁屏蔽用导电涂料中多含有大量的有机溶剂，在生产、储存、运输和施工过程中，存在着对人、动物造成直接毒害的问题，且无法实现回收再利用。
综上所述，如何在现有研究基础上，研究开发一种电磁屏蔽效果优异、成本合适、使用安全且兼具环保性能的电磁屏蔽涂料，具有重要的理论和实际意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法和应用。
根据本发明一方面提供了一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料，按重量份计，包括60-80份的液态金属和20-40份的粘性掺杂剂，所述粘性掺杂剂分散在所述液态金属中；其中，所述液态金属为熔点在10-60℃的金属单质或合金，所述粘性掺杂剂为粒径为200-1000目的陶瓷粉。
在上述技术方案中，所述液态金属为镓、铟、锡、锌、铋、镁、铝、铁、钴、锰和钛中的一种的单质或由多种所形成的合金。
进一步地，在上述技术方案中，所述液态金属为镓铟合金或镓铟锡合金。
优选地，在上述技术方案中，所述液态金属由60-90wt％Ga、10-30wt％In和0-30wt％Sn组成。
再进一步地，在上述技术方案中，所述液态金属为Ga75.5In24.5或Ga65In22Sn13。
在上述技术方案中，所述粘性掺杂剂的粒径为700-850目，优选为780-820目；所述粘性掺杂剂为石英粉、氧化铝粉和钛白粉中的一种或多种。
根据本发明另一方面提供了上述电磁屏蔽用液态金属浆料的制备方法，包括，按配比分别称取液态金属和粘性掺杂剂，物理混合均匀，即得电磁屏蔽用液态金属浆料。
在上述技术方案中，所述物理混合过程在氧化气氛保护条件下进行。
在上述技术方案中，所述物理混合为球磨共混、机械搅拌、超声搅拌和涡旋震荡中的一种。
进一步地，在上述技术方案中，所述物理混合为采用高速球磨机球磨共混，所述球磨转速和球磨时间分别为400-600rpm和2-6h，所述球料比为1：(1-3)。
在采用高速球磨机球磨共混过程中，采用不锈钢罐体作为球磨罐，采用玛瑙球或不锈钢球作为研磨球。
根据本发明另一方面提供了上述电磁屏蔽用液态金属浆料的应用，所述电磁屏蔽用液态金属浆料可通过喷涂、刷涂、滚涂或浸涂方式，涂布在PVC、PET、PVA、织物、陶瓷、金属或纸张的表面，制备得到电磁屏蔽涂层。
本发明的优点：
(1)本发明通过直接利用高电导率的液态金属作为基载液，添加少量粘性掺杂剂，增强其附着力，形成高分散稳定性的电磁屏蔽用液态金属浆料，电阻率达到8.16×10-7Ω·m；
(2)本发明所提供的电磁屏蔽用液态金属浆料不仅在1.5GHz以下具有良好的电磁屏蔽效果，而且在1.5-10GHz和10-18GHz范围内具有70dB以上的屏蔽效果，在18-40GHz范围内具有50dB以上的屏蔽效果，实际应用频率范围大，效果良好；
(3)本发明所提供的电磁屏蔽用液态金属浆料的制备方法简单，过程可控，且不含有机溶剂，制备过程和施工过程安全无毒害，彻底解决了现有电磁屏蔽涂料的价格居高不下、性能不稳定且安全和环保性能不佳的问题；
(4)本发明所提供的电磁屏蔽用液态金属浆料具有可回收再利用的特点，能实现从液态金属浆料和已制备的电磁屏蔽涂层中回收液态金属，能有效降低其生产成本，从而实现了生产的可持续性，理论和实际意义重大。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
若未特别指明，本发明实施例中所用的实验试剂和材料等均可市售获得。
若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本发明实施例提供了一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法，其具体配方如下表1所示。
表1本发明实验例1的电磁屏蔽用液态金属浆料的原料配方表
Figure BDA0001746269350000041
本发明实施例所提供的可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料的制备方法为：按上述配比分别称取液态金属基载液和粘性掺杂剂，倒入304号不锈钢球磨罐中，采用玛瑙球作为研磨球，同时控制球料比为1：2，在转速为600rpm的转速下球磨2h，球磨共混结束后，切断电源，待球磨罐冷却至常温后，取出液态金属浆料。
实施例2
本发明实施例提供了一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法，其具体配方如下表2所示。
表2本发明实验例2的电磁屏蔽用液态金属浆料的原料配方表
Figure BDA0001746269350000051
本发明实施例所提供的可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料的制备方法为：按上述配比分别称取液态金属基载液和粘性掺杂剂，倒入烧杯中，用玻璃棒搅拌30min，混合均匀后，取出表层粘稠物质，即得液态金属浆料。
实施例3
本发明实施例提供了一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料及其制备方法，其具体配方如下表3所示。
表3本发明实验例3的电磁屏蔽用液态金属浆料的原料配方表
Figure BDA0001746269350000052
本发明实施例所提供的可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料的制备方法为：按上述配比分别称取液态金属基载液和粘性掺杂剂，倒入烧杯中，***超声探头，进行超声搅拌，具体地，所述超声搅拌的参数为：振幅70.00％，超声搅拌时间为15min，取出表层粘稠液体，即得液态金属浆料。
将上述实施例制得的液态金属浆料分别在PVC板上涂刷，制得平均厚度为80微米的涂层，低频段(1MHz-3GHz)根据国标GB/T25471-2010用法兰同轴法测试该涂层的电磁屏蔽效果，高频段(3GHz-18GHz)用北京鼎容科技公司的DR-03B测试夹具依微同轴测试方法测试，具体结果如下表5所示。
表5本发明各实验例的液态金属浆料涂刷得到涂层的性能测试结果
Figure BDA0001746269350000061
从上表的对比数据可以看到，本发明实施例中所提供的电磁屏蔽用液态金属浆料稳定性和附着力良好，能均匀铺展在基材表面，电阻率低，电磁屏蔽效果良好，实际应用频率范围大，不仅在1.5GHz以下具有良好的电磁屏蔽效果，而且在1.5-10GHz和10-18GHz范围内具有60dB以上的屏蔽效果，在18-40GHz范围内具有50dB以上的屏蔽效果，远高于市售产品的指标。
此外，本发明实施例所提供的电磁屏蔽用液态金属浆料可通过与酸溶液或碱溶液混合后，离心分层，通过收集下层的液态金属即可实现液态金属浆料的回收再利用；相应地，本发明实施例所提供的电磁屏蔽用液态金属浆料所制备得到电磁屏蔽涂层可通过浸泡在酸溶液或碱溶液内，搅拌并将涂层冲刷下来后，再离心分层，通过收集下层的液态金属即可实现液态金属浆料的回收再利用，液态金属的回收再利用，能有效降低其生产成本，从而实现了生产的可持续性，理论和实际意义重大。
最后，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种可回收的电磁屏蔽用液态金属浆料，其特征在于，按重量份计，由60-80份的液态金属和20-40份的粘性掺杂剂组成，所述粘性掺杂剂分散在所述液态金属中；
其中，所述液态金属为镓铟合金或镓铟锡合金，所述粘性掺杂剂为石英粉、氧化铝粉和钛白粉中的一种或多种，其粒径为700-850目。
2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽用液态金属浆料，其特征在于，所述液态金属由60-90wt％Ga、10-30wt％In和0-30wt％Sn组成。
3.根据权利要求2所述的电磁屏蔽用液态金属浆料，其特征在于，所述液态金属为Ga75.5In24.5或Ga65In22Sn13。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电磁屏蔽用液态金属浆料，其特征在于，所述粘性掺杂剂的粒径为780-820目。
5.一种权利要求1-4任一项所述的电磁屏蔽用液态金属浆料的制备方法，其特征在于，包括，按配比分别称取液态金属和粘性掺杂剂，物理混合均匀，即得电磁屏蔽用液态金属浆料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述物理混合过程在氧化气氛保护条件下进行。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述物理混合为球磨共混、机械搅拌、超声搅拌和涡旋震荡中的一种。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述物理混合为采用高速球磨机球磨共混，所述球磨转速和球磨时间分别为400-600rpm和2-6h，球料比为1：(1-3)。
9.权利要求1-4任一项所述的电磁屏蔽用液态金属浆料的应用，其特征在于，所述电磁屏蔽用液态金属浆料可通过喷涂、刷涂、滚涂或浸涂方式，涂布在PVC、PET、PVA、织物、陶瓷、金属或纸张的表面，制备得到电磁屏蔽涂层。
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