CN111793435A - Emi屏蔽优化涂层及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了EMI屏蔽优化涂层及制备方法，其中，EMI屏蔽优化涂层，包括涂层本体，所述涂层本体包括框架基层和石墨烯薄层，所述框架基层上附着有若干填料颗粒，所述框架基层为碳化ZIF‑8型金属有机框架，所述填料颗粒为纳米四氧化三铁颗粒，本发明作为一种EMI屏蔽优化涂料，可以方便的涂布于各种待屏蔽物件之上，起到附加的EMI屏蔽效果。其应用方式多样，应用局限性小，对基底材料不造成任何伤害反而可以起到保护效果，增加其耐磨性，耐腐性等特性。由于添加了四氧化三铁磁损耗材料，对应EMI低频段屏蔽效果得到提升。

Description

EMI屏蔽优化涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及EMI屏蔽技术领域，具体为EMI屏蔽优化涂层及制备方法。
背景技术
电磁干扰（Electromagnetic Interference 简称EMI），直译是电磁干扰，是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络，在高速PCB及***设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他***或本***内其他子***的正常工作。随着信息技术的飞速发展，大量的电子通讯设备在交通、通讯、家用电器以及国防领域获得了广泛的应用。随着电子信息技术的发展，电磁波通信，探测，干扰等技术被普遍应用。这一方面方便了我们的生活，但在另一方面它也造成了严重的电磁波污染。面对近年来电子仪器的迅猛发展，航空航天，医疗保健等行业对高效微波屏蔽材料提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供EMI屏蔽优化涂层及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
EMI屏蔽优化涂层，包括涂层本体，所述涂层本体包括框架基层和石墨烯薄层，所述框架基层上附着有若干填料颗粒，所述框架基层为碳化ZIF-8型金属有机框架，所述填料颗粒为纳米四氧化三铁颗粒。
优选的，所述涂层本体按重量份数计包括如下组分：30-50份的人工石墨、20-40份的纳米四氧化三铁粉、30-50份的碳化ZIF-8型金属有机框架、5-10份的分散剂、5-10份的粘合剂、15-17份的助剂。
优选的，所述助剂按重量份数计包括如下组分：1-3份的粘性掺杂剂、1-5份的聚氨酯流平剂、5-10份的对三氟甲氧基苯异氰酸酯。
优选的，所述分散剂为硬脂酸聚乙二醇酯、月桂酰基谷氨酸中的任一种，所述粘性掺杂剂为石英粉、氧化铝粉、钛白粉中的任一种或几种的混合物，所述粘性掺杂剂的粒径为650-700目，所述粘合剂为水性聚氨酯，所述石墨烯薄层为大尺度少层石墨烯、人工石墨、还原氧化石墨烯中的任一种。
EMI屏蔽优化涂层的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备ZIF-8型金属有机框架，并进行碳化处理；
S2、采用水热法在特氟龙衬里的反应釜中，在高质量薄层石墨烯和碳化ZIF-8金属有机框架材料上原位生长四氧化三铁纳米颗粒；
S3、洗涤干燥后，加入分散剂，超声分散；
S4、加入其余的助剂均匀搅拌，涂布在目标材料表面，得到EMI屏蔽优化涂层。
优选的，所述ZIF-8型金属有机框架材料形状为笼状结构，粒径120-150mm，比表面积1500-2000BET，孔径10-12埃。
优选的，所述步骤S2中的具体处理步骤为：将碳化ZIF-8金属有机框架，高质量薄层石墨烯，和一定比例的六水合氯化铁，乙二醇，醋酸钠加入特氟龙衬里的反应釜中，200℃条件下处理8h，洗涤干燥得到成品粉体。
优选的，所述步骤S1中的碳化处理具体步骤为：
A、将2.5mmol的六水合硝酸锌加入到100ml甲醇中，将5mmol的2-甲基咪唑加入到100ml甲醇中，将两溶液混合，常温搅拌，静置10min，离心，去离子水洗涤3次干燥；
B、放入管式炉，60sccm氩气排气3min，在60sccm氩气氛围下，25℃/min，加热至700℃，恒温碳化3h，缓慢降至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、由于使用的主体材料为轻质多孔碳材料，只在其中点缀一些金属导电或导磁纳米颗粒，所以涂料总体密度相对较小；
2、与传统金属颗粒EMI屏蔽涂料（比如银铜导电漆等）相比，本发明的涂料更具耐磨性，耐腐蚀等特性；
3、由于添加了四氧化三铁磁损耗材料，对应EMI低频段屏蔽效果得到提升；
4、比起银/铜金属导电涂料，本发明的EMI屏蔽优化涂层成本低廉，绿色环保。
附图说明
图1为EMI屏蔽优化涂层及制备方法的结构示意图。
图中：1-框架基层，2-石墨烯薄层，3-填料颗粒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：EMI屏蔽优化涂层，包括涂层本体，所述涂层本体包括框架基层1和石墨烯薄层2，所述框架基层1上附着有若干填料颗粒3，所述框架基层1为碳化ZIF-8型金属有机框架，所述填料颗粒3为纳米四氧化三铁颗粒。
使用碳化处理后轻质多孔笼状ZIF-8型金属有机框架材料作为高电导率，多附着位点的结构优化添加剂。使用具有极高表面电导率的高质量薄层石墨烯（或人工石墨），有效形成电磁屏蔽效果。使用具有磁性的四氧化三铁纳米颗粒作为导磁优化填料，附着于高质量薄层石墨烯与碳化ZIF-8型金属有机框架之上，形成电磁波的磁损耗，有效降低相应低频段（1MHz-1GHz）的电磁干扰，使得整个电磁屏蔽涂层的有效屏蔽范围扩大，或者铜银纳米颗粒作为导电填料优化涂料导电性，形成EMI的电损耗屏蔽作用。使用分散剂用作均匀分散屏蔽材料形成浆料，粘合剂用作增稠和固化涂层，起到保护和固定作用。
所述涂层本体按重量份数计包括如下组分：30份的人工石墨、20份的纳米四氧化三铁粉、30份的碳化ZIF-8型金属有机框架、5份的分散剂、5份的粘合剂、15份的助剂。
所述助剂按重量份数计包括如下组分：1份的粘性掺杂剂、1份的聚氨酯流平剂、5份的对三氟甲氧基苯异氰酸酯。
所述分散剂为无水甲醇、无水乙醇中的任一种，所述粘性掺杂剂为石英粉、氧化铝粉、钛白粉中的任一种或几种的混合物，所述粘性掺杂剂的粒径为650目，所述粘合剂为水性聚氨酯，所述石墨烯薄层2为大尺度少层石墨烯、人工石墨、还原氧化石墨烯中的任一种。
EMI屏蔽优化涂层的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备ZIF-8型金属有机框架，并进行碳化处理；
S2、采用水热法在特氟龙衬里的反应釜中，在高质量薄层石墨烯和碳化ZIF-8金属有机框架材料上原位生长四氧化三铁纳米颗粒；
S3、洗涤干燥后，加入分散剂，超声分散；
S4、加入其余的助剂均匀搅拌，涂布在目标材料表面，得到EMI屏蔽优化涂层。
所述ZIF-8型金属有机框架材料形状为笼状结构，粒径120mm，比表面积1500BET，孔径10埃。
所述步骤S2中的具体处理步骤为：将碳化ZIF-8金属有机框架，高质量薄层石墨烯，和一定比例的六水合氯化铁，乙二醇，醋酸钠加入特氟龙衬里的反应釜中，200℃条件下处理8h，洗涤干燥得到成品粉体。
所述步骤S1中的碳化处理具体步骤为：
A、将2.5mmol的六水合硝酸锌加入到100ml甲醇中，将5mmol的2-甲基咪唑加入到100ml甲醇中，将两溶液混合，常温搅拌，静置10min，离心，去离子水洗涤3次干燥；
B、放入管式炉，60sccm氩气排气3min，在60sccm氩气氛围下，25℃/min，加热至700℃，恒温碳化3h，缓慢降至室温。
本发明中碳化ZIF-8金属有机框架和高质量薄层石墨烯提供高表面电导率，形成EMI的电损耗屏蔽以及提供大量四氧化三铁纳米颗粒的附着位点；原位生长的四氧化三铁纳米颗粒提供EMI的磁损耗屏蔽。碳基主体结构提供低密度，耐腐蚀性。固化水性聚氨酯保护层提供耐磨性和保护作用。EMI屏蔽优化涂料中还可以通过添加银/铜等导电优化金属粒子来增加涂料整体导电性能。
实施例二
与实施例一的区别在于：EMI屏蔽优化涂层，所述涂层本体按重量份数计包括如下组分：40份的人工石墨、30份的纳米四氧化三铁粉、40份的碳化ZIF-8型金属有机框架、8份的分散剂、7份的粘合剂、16份的助剂，所述助剂按重量份数计包括如下组分：2份的粘性掺杂剂、3份的聚氨酯流平剂、7份的对三氟甲氧基苯异氰酸酯，所述粘性掺杂剂的粒径为680目；所述ZIF-8型金属有机框架材料形状为笼状结构，粒径130mm，比表面积1700BET，孔径11埃。。
实施例三
与实施例一的区别在于：EMI屏蔽优化涂层，所述涂层本体按重量份数计包括如下组分：50份的人工石墨、40份的纳米四氧化三铁粉、50份的碳化ZIF-8型金属有机框架、10份的分散剂、10份的粘合剂、17份的助剂，所述助剂按重量份数计包括如下组分：3份的粘性掺杂剂、5份的聚氨酯流平剂、10份的对三氟甲氧基苯异氰酸酯，所述粘性掺杂剂的粒径为700目；所述ZIF-8型金属有机框架材料形状为笼状结构，粒径150mm，比表面积2000BET，孔径12埃。。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.EMI屏蔽优化涂层，包括涂层本体，其特征在于：所述涂层本体包括框架基层（1）和石墨烯薄层（2），所述框架基层（1）上附着有若干填料颗粒（3），所述框架基层（1）为碳化ZIF-8型金属有机框架，所述填料颗粒（3）为纳米四氧化三铁颗粒。
2.根据权利要求1所述的EMI屏蔽优化涂层，其特征在于：所述涂层本体按重量份数计包括如下组分：30-50份的人工石墨、20-40份的纳米四氧化三铁粉、30-50份的碳化ZIF-8型金属有机框架、5-10份的分散剂、5-10份的粘合剂、15-17份的助剂。
3.根据权利要求2所述的EMI屏蔽优化涂层，其特征在于：所述助剂按重量份数计包括如下组分：1-3份的粘性掺杂剂、1-5份的聚氨酯流平剂、5-10份的对三氟甲氧基苯异氰酸酯。
4.根据权利要求3所述的EMI屏蔽优化涂层，其特征在于：所述分散剂为无水甲醇、无水乙醇中的任一种，所述粘性掺杂剂为石英粉、氧化铝粉、钛白粉中的任一种或几种的混合物，所述粘性掺杂剂的粒径为650-700目，所述粘合剂为水性聚氨酯，所述石墨烯薄层（2）为大尺度少层石墨烯、人工石墨、还原氧化石墨烯中的任一种。
5.EMI屏蔽优化涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、制备ZIF-8型金属有机框架，并进行碳化处理；
S2、采用水热法在特氟龙衬里的反应釜中，在高质量薄层石墨烯和碳化ZIF-8金属有机框架材料上原位生长四氧化三铁纳米颗粒；
S3、洗涤干燥后，加入分散剂，超声分散；
S4、加入其余的助剂均匀搅拌，涂布在目标材料表面，得到EMI屏蔽优化涂层。
6.根据权利要求5所述的EMI屏蔽优化涂层的制备方法，其特征在于：所述ZIF-8型金属有机框架材料形状为笼状结构，粒径120-150mm，比表面积1500-2000BET，孔径10-12埃。
7.根据权利要求6所述的EMI屏蔽优化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的具体处理步骤为：将碳化ZIF-8金属有机框架，高质量薄层石墨烯，和一定比例的六水合氯化铁，乙二醇，醋酸钠加入特氟龙衬里的反应釜中，200℃条件下处理8h，洗涤干燥得到成品粉体。
8.根据权利要求7所述的EMI屏蔽优化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的碳化处理具体步骤为：
A、将2.5mmol的六水合硝酸锌加入到100ml甲醇中，将5mmol的2-甲基咪唑加入到100ml甲醇中，将两溶液混合，常温搅拌，静置10min，离心，去离子水洗涤3次干燥；
B、放入管式炉，60sccm氩气排气3min，在60sccm氩气氛围下，25℃/min，加热至700℃，恒温碳化3h，缓慢降至室温。
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