CN115353740A - 一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电磁屏蔽材料的领域,具体公开了一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料及其制备方法。一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料包括组分A和组分B,组分A和组分B的质量比为(3‑8):1,组分A包括聚硅氧烷预聚体、导电填料一、分散剂一、溶剂一和助剂,组分B包括聚氨酯固化剂、吸波填料、导电填料二、分散剂二和溶剂二。其制备方法为:按配比准备原料,将组分A的原料搅拌混合得到原料A,将组分B的原料搅拌混合得到组分B,按配比将组分A和组分B共混,搅拌后得到一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料。本申请具有在保持高效电磁屏蔽性能的同时,使电磁屏蔽材料满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势的效果。
Description
技术领域
本申请涉及电磁屏蔽材料的领域,尤其是涉及一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料及其制备方法。
背景技术
随着科技的快速发展,将先进的数字电子设备与模拟电路相结合以提供医疗功能,已成为医疗设备的主要发展趋势。电磁干扰对电子医疗设备存在巨大的影响,关系到医生的诊断及患者的人身安全。因此,电磁兼容性是电子医疗设备必不可少的性能。
为了提高医疗设备的电磁兼容性,通常采用接地、屏蔽、滤波等手段。其中屏蔽是将导电导磁材料制成屏蔽体,使得电磁辐射被控制于医疗设备内部,从而减少电磁干扰的影响。导电涂料是最常用的一类电磁屏蔽材料,具有成本低廉、简单实用、适用面广等优势。
随着电子医疗设备向小型化、高灵敏度和便携化的方向发展,其对电磁屏蔽材料性能的要求日益增高。而如何在保持高效电磁屏蔽性能的同时,使电磁屏蔽材料满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势,是目前医疗领域亟待解决的问题。
发明内容
为了在保持高效电磁屏蔽性能的同时,使电磁屏蔽材料满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势,本申请提供一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料及其制备方法。
第一方面,本申请提供一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,采用如下的技术方案:
一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,包括组分A和组分B,所述组分A和所述组分B的质量比为(3-8):1,其中,所述组分A包括以下质量百分比的原料:
聚硅氧烷预聚体 50%-70%
导电填料一 2%-10%
分散剂一 1%-5%
溶剂一 0-10%
助剂 11.5%-25%;
所述组分B包括以下质量百分比的原料:
聚氨酯固化剂 40%-70%
吸波填料 1%-10%
导电填料二 1%-10%
分散剂二 5%-15%
溶剂二 10%-25%。
通过采用上述技术方案,组分A中,以聚硅氧烷预聚体作为成膜物质,聚硅氧烷预聚体以O-Si-O为主体结构,其导电性优于常规的高分子树脂,有利于提高材料的电磁屏蔽功效,且能够赋予涂料较好的耐热性和抗机械冲击强度;分散剂一的加入使得导电填料一在聚硅氧烷预聚体网状结构中的分散性提高,改善团聚现象,在增强导电性的同时,也使材料的电磁屏蔽性能提升;
组分B中,吸波填料能够吸收入射电磁波,改善材料的电磁屏蔽性能,导电填料二有助于进一步提高材料的导电性,同时起到提升电磁屏蔽功效的作用;分散剂二的加入使得吸波填料和导电填料二充分混合并互相渗透,在吸波填料和导电填料二的相互作用下,材料的导电性和电磁屏蔽性能得到显著改善;
将组分A和组分B混合时,在聚氨酯固化剂的作用下,材料发生固化,将组分A和组分B的混合物喷涂于医疗设备的表面,可得到具有较好电磁屏蔽性能的涂层;通过实验发现,在基材上喷涂15μm厚的具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其电磁屏蔽效能即可达到46-48dB,在保持高效电磁屏蔽性能的同时,满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势。
可选的,所述聚硅氧烷预聚体由包括纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂的原料制得。
通过采用上述技术方案,由纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂制成的聚硅氧烷预聚体具有成膜性,不仅导电性优于常见的成膜有机物,且能够改善材料的固化性能,使得组分A与组分B混合后,得到的涂料能够在常温下固化,便于将具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料喷涂于医疗设备的表面。
可选的,所述导电填料一为金属粉末。
通过采用上述技术方案,金属粉末具有良好的导电性,粉末状的填料便于在体系中分散,从而为聚硅氧烷材料提供电磁屏蔽功效和导电性能。
可选的,所述导电填料一为银包铜粉。
通过采用上述技术方案,银包铜粉具有优异的导电性,成本远低于银粉,且性质稳定,不易氧化,在体系中便于分散,能够为聚硅氧烷材料提供较好的电磁屏蔽性能。
可选的,所述吸波填料选自镀镍石墨、镀镍膨胀石墨、镀镍石墨烯、镀镍石墨烯纳米片、镀镍碳纤维、镀镍碳纳米纤维、镀镍单壁碳纳米管和镀镍多壁碳纳米管中的一种。
通过采用上述技术方案,以镀镍碳系填料作为吸波填料,其具有良好的导电性和导磁性,且能够与体系中的导电填料二互相作用,从而提高材料的电磁屏蔽性能。
可选的,所述吸波填料为镀镍石墨烯。
通过采用上述技术方案,石墨烯具有吸收频段宽、兼容性好、质量轻、厚度小等优点,镍能够大幅提高石墨烯对电磁波的吸收能力,通过实验发现,选取镀镍石墨烯作为吸波填料时,材料的电磁屏蔽性能最佳。
可选的,所述吸波填料的镍含量不低于30%。
通过采用上述技术方案,镍含量的提高有助于吸波填料导电性的提高,从而改善材料的电磁屏蔽功效。
可选的,所述导电填料二选自石墨、膨胀石墨、石墨烯、石墨烯纳米片、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纳米纤维和碳纤维中的一种。
通过采用上述技术方案,以碳系填料作为导电填料二,能够显著改善材料的导电性、导热性和屏蔽效能,导电填料二与体系中的吸波填料相互渗透,从而进一步提高材料的电磁屏蔽性能。
可选的,所述导电填料二为多壁碳纳米管。
通过采用上述技术方案,多壁碳纳米管的结构简单,化学性质稳定,少量的多壁碳纳米管即具有良好的导电性,可形成线接触式和面接触式的导电网络,从而大幅提高材料整体的机械性能和导电性,通过实验发现,选取多壁碳纳米管作为导电填料二时,材料的电磁屏蔽性能最佳。
第二方面,本申请提供一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料的制备方法,采用如下的技术方案:
一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料的制备方法,包括以下步骤:
S1、按配比准备原料,向聚硅氧烷预聚体中加入导电填料一、分散剂一、颜料、溶剂一和助剂,搅拌混合后得到组分A;
S2、向聚氨酯固化剂中加入溶剂二、分散剂二、吸波填料和导电填料二,搅拌混合后得到组分B;
S3、按配比将组分A和组分B共混,搅拌后得到一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料。
通过采用上述技术方案,通过共混的方式使组分A和组分B混合,得到单层结构的电磁屏蔽涂层,便于医疗器械实现轻量化,在保持高效电磁屏蔽性能的同时,满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.组分A中,以聚硅氧烷预聚体作为成膜物质,有利于提高材料的电磁屏蔽功效、耐热性和抗机械冲击强度;分散剂一使得导电填料一的分散性提高,改善团聚现象,在增强导电性的同时,也使材料的电磁屏蔽性能提升;组分B中,吸波填料能够吸收入射电磁波,导电填料二有助于进一步提高材料的导电性,同时提升电磁屏蔽功效,分散剂二使吸波填料和导电填料二充分混合并互相渗透,使材料的导电性和电磁屏蔽性能得到显著改善;将组分A和组分B混合时,在聚氨酯固化剂的作用下,材料发生固化,可得到具有较好电磁屏蔽性能的涂层,在保持高效电磁屏蔽性能的同时,满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势;
2.由纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂制成的聚硅氧烷预聚体具有成膜性,不仅导电性优于常见的成膜有机物,且能够改善材料的固化性能,使得组分A与组分B混合后,得到的涂料能够在常温下固化,便于将具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料喷涂于医疗设备的表面;
3.通过共混的方式使组分A和组分B混合,得到单层结构的电磁屏蔽涂层,便于医疗器械实现轻量化,在保持高效电磁屏蔽性能的同时,满足电子医疗设备小型化、便携化的发展趋势。
具体实施方式
原料来源
若无特殊说明,以下实施例和对比例中的原料规格均如下表1所示。
表1 原料规格
原料 | 规格 |
纳米二氧化硅溶胶 | 平均粒径30nm |
分散剂一 | 迪高Dispers 755W |
铜粉 | 平均粒径10μm |
银包铜粉 | 平均粒径10-20μm,银含量≥30% |
颜料 | 炭黑色浆 |
消泡剂 | 迪高Tego 901W |
增稠剂 | 罗门哈斯亚乐顺RM-8W |
聚氨酯固化剂 | 科思创Bayhydur XP2655 |
分散剂二 | 迪高Dispers 752W |
镀镍多壁碳纳米管 | 管径10-30nm,长度10-30μm |
镀镍石墨烯 | 平均片径5μm,镍含量≥30% |
石墨烯 | 平均片径5μm |
单壁碳纳米管 | 管径20nm,长度20μm |
多壁碳纳米管 | 管径10-30nm,长度10-30μm |
性能检测试验
试样制备
取实施例和对比例制得的具有电磁屏蔽功能的材料作为测试对象,将其喷涂并覆盖于尺寸为50cm×50cm×1cm的304不锈钢板的表面制成试样,每种具有电磁屏蔽功能的材料制备两种试样,一种试样涂层的干膜厚度取15μm,另一种试样涂层的干膜厚度取25μm。
检测方法
试验1:VOC含量测试
试验方法:取实施例和对比例制得的具有电磁屏蔽功能的材料作为测试对象,根据GB/T 18582-2020,测试涂料的VOC含量。
试验2:屏蔽效能测试(老化前)
试验方法:根据GJB 6190-2008,测试每个试样在2GHz-18GHz的频段内的屏蔽效能。
试验3:硬度测试
试验方法:根据GB/T 6739-2006,测试每个试样涂层的硬度。
试验4:干式附着力测试
试验方法:根据GB/T 9286-2021,测试每个试样涂层的附着力。
试验5:屏蔽效能测试(老化后)
试验方法:根据GB/T 16259-2008,选择波长范围在290nm-800nm、辐照度为550W/m2的氙弧灯作为光源,对每个试样进行1000h的人工加速老化,随后根据GJB 6190-2008,测试每个老化后的试样在2GHz-18GHz的频段内的屏蔽效能。
实施例
实施例1
一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,通过以下步骤制得:
Q1、称取1kg纳米二氧化硅溶胶、1kg甲基三甲氧基硅烷(烷氧基硅烷)和500g四甲基二硅氧烷(硅烷封端剂),将烷氧基硅烷和硅烷封端剂混合,温度控制在45℃,搅拌速率控制在30rpm,向所得混合物中加入纳米二氧化硅溶胶,反应2h,得到聚硅氧烷预聚体;
Q2、称取2kg聚硅氧烷预聚体、200g分散剂一、400g银包铜粉(平均粒径10μm,银含量30%)、800g颜料、80g消泡剂、120g增稠剂和400g去离子水(溶剂一),搅拌速率控制在300rpm,向聚硅氧烷预聚体中加入分散剂一、银包铜粉和颜料,搅拌30min后,超声震荡2min,再依次加入消泡剂、增稠剂和去离子水,搅拌30min后得到组分A;
Q3、称取600g聚氨酯固化剂、375g丙二醇二乙酸酯(溶剂二)、225g分散剂二、150g镀镍石墨烯(镍含量30%)和150g石墨烯,搅拌速率控制在500rpm,向聚氨酯固化剂中加入溶剂二进行稀释,再依次加入分散剂二、镀镍石墨烯和石墨烯,搅拌30min后,超声震荡5min,得到组分B;
Q4、称取3kg组分A和1kg组分B,将组分A与组分B共混,搅拌速率控制在300rpm,搅拌10min后得到一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料。
实施例2-3
实施例2-3与实施例1的区别在于,组分A原料的种类、质量和规格不同,具体见下表2。
表2 实施例2-3中组分A原料的种类、质量和规格
实施例 | 实施例2 | 实施例3 |
烷氧基硅烷的种类 | 四乙氧基硅烷 | 苯基三甲氧基硅烷 |
硅烷封端剂的种类 | 三甲基甲氧基硅烷 | 四甲基二硅氧烷 |
聚硅氧烷预聚体的质量 | 2.8kg | 2.6kg |
分散剂一的质量 | 40g | 160g |
银包铜粉的质量 | 80g | 320g |
银包铜粉的规格 | 平均粒径15μm,银含量30% | 平均粒径20μm,银含量30% |
颜料的质量 | 740g | 400g |
消泡剂的质量 | 20g | 60g |
增稠剂的质量 | 40g | 60g |
溶剂一的质量 | 280g | 400g |
实施例4-5
实施例4-5与实施例1的区别在于,组分B原料的质量不同,具体见下表3。
表3 实施例4-5中组分B原料的质量
实施例 | 实施例4 | 实施例5 |
聚氨酯固化剂的质量 | 975g | 1.05kg |
溶剂二的质量 | 150g | 225g |
分散剂二的质量 | 150g | 75g |
镀镍石墨烯的质量 | 75g | 15g |
石墨烯的质量 | 150g | 135g |
实施例1-5及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果如下表4所示。
表4 实施例1-5及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果
实施例 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
VOC含量 | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L |
屏蔽效能(老化前) | 61dB | 55dB | 60dB | 59dB | 57dB |
硬度 | 4H | 4H | 4H | 4H | 4H |
干式附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 |
屏蔽效能(老化后) | 59dB | 52dB | 57dB | 57dB | 55dB |
实施例6-7
实施例6-7与实施例5的区别在于,组分B中镀镍石墨烯和石墨烯的质量不同,具体见下表5。
表5 实施例6-7中组分B原料的质量
实施例 | 实施例6 | 实施例7 |
镀镍石墨烯的质量 | 135g | 75g |
石墨烯的质量 | 15g | 75g |
实施例5-7及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果如下表6所示。
表6 实施例5-7及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果
实施例 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 |
VOC含量 | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L |
屏蔽效能(老化前) | 57dB | 57dB | 59dB |
硬度 | 4H | 4H | 4H |
干式附着力 | 0级 | 0级 | 0级 |
屏蔽效能(老化后) | 55dB | 54dB | 56dB |
实施例8-9
实施例8-9与实施例1的区别在于,Q4步骤中称取的组分A质量和组分B质量不同,具体见下表7。
表7 实施例8-9中组分A的质量和组分B的质量
实施例 | 实施例8 | 实施例9 |
组分A的质量 | 3.5kg | 3.6kg |
组分B的质量 | 0.7kg | 0.45kg |
实施例1、8、9及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果如下表8所示。
表8 实施例1、8、9及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果
实施例 | 实施例1 | 实施例8 | 实施例9 |
VOC含量 | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L |
屏蔽效能(老化前) | 61dB | 62dB | 61dB |
硬度 | 4H | 4H | 4H |
干式附着力 | 0级 | 0级 | 0级 |
屏蔽效能(老化后) | 59dB | 60dB | 58dB |
实施例10-16
实施例10-16与实施例8的区别在于,选取的导电填料一、吸波填料和导电填料二的种类不同,具体见下表9。
表9 实施例10-16中导电填料一、吸波填料和导电填料二的种类
实施例 | 导电填料一 | 吸波填料 | 导电填料二 |
实施例10 | 银包铜粉 | 镀镍多壁碳纳米管 | 石墨烯 |
实施例11 | 银包铜粉 | 镀镍多壁碳纳米管 | 单壁碳纳米管 |
实施例12 | 银包铜粉 | 镀镍多壁碳纳米管 | 多壁碳纳米管 |
实施例13 | 银包铜粉 | 镀镍石墨烯 | 多壁碳纳米管 |
实施例14 | 银包铜粉 | 镀镍石墨烯 | 单壁碳纳米管 |
实施例15 | 铜粉 | 镀镍石墨烯 | 石墨烯 |
实施例16 | 铜粉 | 镀镍石墨烯 | 多壁碳纳米管 |
实施例8、10-16及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果如下表10所示。
表10 实施例8、10-16及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果
实施例 | VOC含量 | 屏蔽效能(老化前) | 硬度 | 干式附着力 | 屏蔽效能(老化后) |
实施例8 | ≤20g/L | 62dB | 4H | 0级 | 60dB |
实施例10 | ≤20g/L | 63dB | 4H | 0级 | 60dB |
实施例11 | ≤20g/L | 61dB | 4H | 0级 | 59dB |
实施例12 | ≤20g/L | 61dB | 4H | 0级 | 59dB |
实施例13 | ≤20g/L | 65dB | 4H | 0级 | 63dB |
实施例14 | ≤20g/L | 63dB | 4H | 0级 | 61dB |
实施例15 | ≤20g/L | 57dB | 4H | 0级 | 54dB |
实施例16 | ≤20g/L | 59dB | 4H | 0级 | 57dB |
结合实施例8和实施例10-16并结合表10可以看出,当选取银包铜粉作为导电填料一时,材料的屏蔽效能明显优于选取铜粉作为导电填料一的材料,当选取镀镍石墨烯作为吸波填料,选取多壁碳纳米管作为导电填料二时,材料的屏蔽效能优于其他的组合,而当选取银包铜粉作为导电填料一,选取镀镍石墨烯作为吸波填料,选取多壁碳纳米管作为导电填料二时,材料的屏蔽效能达到最佳。
对比例
对比例1-2
对比例1-2与实施例1的区别在于,Q4步骤中称取的组分A质量和组分B质量不同,具体见下表11。
表11 对比例1-2中组分A的质量和组分B的质量
对比例 | 对比例1 | 对比例2 |
组分A的质量 | 2kg | 3kg |
组分B的质量 | 1kg | 300g |
实施例1、8、9和对比例1-2及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果如下表12所示。
表12 实施例1、8、9和对比例1-2及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果
实施例1 | 实施例8 | 实施例9 | 对比例1 | 对比例2 | |
VOC含量 | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L |
屏蔽效能(老化前) | 61dB | 62dB | 61dB | 58dB | 52dB |
硬度 | 4H | 4H | 4H | 3H | 2H |
干式附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 | 2级 |
屏蔽效能(老化后) | 59dB | 60dB | 58dB | 55dB | 49dB |
结合实施例1、8、9和对比例1-2并结合表12可以看出,当组分A和组分B的质量比在(3-8):1范围内时,具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料的屏蔽效能得到显著改善,而当组分A和组分B的质量比在5:1时,材料的屏蔽效能最佳。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于,组分A中,选取相同质量的热固性丙烯酸树脂(平均分子量15000)代替聚硅氧烷预聚体。
对比例4
对比例4与实施例1的区别在于,组分A中,选取相同质量的双酚A型环氧树脂(牌号E51)代替聚硅氧烷预聚体。
实施例1和对比例3-4及其试样(干膜厚度15μm、25μm)的性能检测结果如下表13所示。
表13 实施例1和对比例3-4及其试样(干膜厚度15μm、25μm)的性能检测结果
VOC含量 | 屏蔽效能(老化前) | 硬度 | 干式附着力 | 屏蔽效能(老化后) | |
实施例1(25μm) | ≤20g/L | 61dB | 4H | 0级 | 59dB |
对比例3(25μm) | ≤30g/L | 50dB | 3H | 0级 | 45dB |
对比例4(25μm) | ≤30g/L | 51dB | 3H | 0级 | 45dB |
实施例1(15μm) | ≤20g/L | 48dB | 3H | 0级 | 46dB |
对比例3(15μm) | ≤30g/L | 30dB | 2H | 2级 | 25dB |
对比例4(15μm) | ≤30g/L | 28dB | 2H | 2级 | 22dB |
结合实施例1和对比例3-4并结合表13可以看出,将组分A中的成膜物质聚硅氧烷预聚体替换为其他树脂后,材料的硬度、屏蔽效能和耐老化能力均显著下降;而对比干膜厚度15μm和干膜厚度25μm的试样测试结果可以看出,当涂层的厚度下降时,具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料依然具有较高的屏蔽效能、硬度、附着力和耐老化能力,能够满足医疗设备的使用需求,且符合小型化、便携化的发展趋势,而对比例1和对比例2中的材料在涂层厚度下降后,出现了屏蔽效能、硬度和附着力都大幅下降的问题,不能满足使用需求。
对比例5
对比例5与实施例1的区别在于,将吸波填料加入组分A,即Q2步骤和Q3步骤如下所述:
Q2、称取2kg聚硅氧烷预聚体、200g分散剂一、400g银包铜粉(平均粒径10μm,银含量30%)、133.3g镀镍石墨烯(镍含量30%)、800g颜料、80g消泡剂、120g增稠剂和400g去离子水(溶剂一),搅拌速率控制在300rpm,向聚硅氧烷预聚体中加入分散剂一、银包铜粉、镀镍石墨烯和颜料,搅拌30min后,超声震荡2min,再依次加入消泡剂、增稠剂和去离子水,搅拌30min后得到组分A;
Q3、称取600g聚氨酯固化剂、375g丙二醇二乙酸酯(溶剂二)、225g分散剂二和150g石墨烯,搅拌速率控制在500rpm,向聚氨酯固化剂中加入溶剂二进行稀释,再依次加入分散剂二和石墨烯,搅拌30min后,超声震荡5min,得到组分B。
对比例6
对比例6与实施例1的区别在于,组分A中,选取相同质量的石墨烯代替银包铜粉作为导电填料一,组分B中,选取相同质量的银包铜粉代替石墨烯作为导电填料二。
对比例7
对比例7与实施例1的区别在于,组分A中,选取相同质量的石墨烯代替银包铜粉作为导电填料一,组分B中,选取相同质量的银包铜粉代替石墨烯作为导电填料二,并将吸波填料加入组分A,即Q2步骤和Q3步骤如下所述:
Q2、称取2kg聚硅氧烷预聚体、200g分散剂一、400g石墨烯、133.3g镀镍石墨烯(镍含量30%)、800g颜料、80g消泡剂、120g增稠剂和400g去离子水(溶剂一),搅拌速率控制在300rpm,向聚硅氧烷预聚体中加入分散剂一、石墨烯、镀镍石墨烯和颜料,搅拌30min后,超声震荡2min,再依次加入消泡剂、增稠剂和去离子水,搅拌30min后得到组分A;
Q3、称取600g聚氨酯固化剂、375g丙二醇二乙酸酯(溶剂二)、225g分散剂二和150g银包铜粉(平均粒径10μm,银含量30%),搅拌速率控制在500rpm,向聚氨酯固化剂中加入溶剂二进行稀释,再依次加入分散剂二和银包铜粉,搅拌30min后,超声震荡5min,得到组分B。
实施例1和对比例5-7及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果如下表14所示。
表14 实施例1和对比例5-7及其试样(干膜厚度25μm)的性能检测结果
实施例1 | 对比例5 | 对比例6 | 对比例7 | |
VOC含量 | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L | ≤20g/L |
屏蔽效能(老化前) | 61dB | 54dB | 50dB | 56dB |
硬度 | 4H | 4H | 4H | 4H |
干式附着力 | 0级 | 0级 | 0级 | 0级 |
屏蔽效能(老化后) | 59dB | 50dB | 47dB | 51dB |
结合实施例1和对比例5-7并结合表14可以看出,对比例5中,由于将吸波填料加入组分A中,吸波填料和导电填料二未发生充分混合并互相渗透,导致屏蔽效能显著下降;对比例6中,选取石墨烯作为导电填料一,选取银包铜粉作为导电填料二,石墨烯在聚硅氧烷预聚体网络结构中的分散效果劣于银包铜粉,而银包铜粉与吸波填料互相渗透的效果不佳,因此材料的屏蔽效能进一步下降;对比例7中,将镀镍石墨烯和石墨烯加入组分A,银包铜粉加入组分B,屏蔽效能仍明显低于实施例1,说明金属粉末在聚硅氧烷预聚体网络结构中的分散效果具有提高材料屏蔽效能的作用。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:包括组分A和组分B,所述组分A和所述组分B的质量比为(3-8):1,其中,所述组分A包括以下质量百分比的原料:
聚硅氧烷预聚体 50%-70%
导电填料一 2%-10%
分散剂一 1%-5%
溶剂一 0-10%
颜料 10%-20%
助剂 1.5%-5%;
所述组分B包括以下质量百分比的原料:
聚氨酯固化剂 40%-70%
吸波填料 1%-10%
导电填料二 1%-10%
分散剂二 5%-15%
溶剂二 10%-25%。
2.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述聚硅氧烷预聚体由包括纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂的原料制得。
3.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述导电填料一为金属粉末。
4.根据权利要求3所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述导电填料一为银包铜粉。
5.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述吸波填料选自镀镍石墨、镀镍膨胀石墨、镀镍石墨烯、镀镍石墨烯纳米片、镀镍碳纤维、镀镍碳纳米纤维、镀镍单壁碳纳米管和镀镍多壁碳纳米管中的一种。
6.根据权利要求5所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述吸波填料为镀镍石墨烯。
7.根据权利要求5所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述吸波填料的镍含量不低于30%。
8.根据权利要求1所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述导电填料二选自石墨、膨胀石墨、石墨烯、石墨烯纳米片、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、碳纳米纤维和碳纤维中的一种。
9.根据权利要求8所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料,其特征在于:所述导电填料二为多壁碳纳米管。
10.权利要求1-9任一所述的一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、按配比准备原料,向聚硅氧烷预聚体中加入导电填料一、分散剂一、颜料、溶剂一和助剂,搅拌混合后得到组分A;
S2、向聚氨酯固化剂中加入溶剂二、分散剂二、吸波填料和导电填料二,搅拌混合后得到组分B;
S3、按配比将组分A和组分B共混,搅拌后得到一种具有电磁屏蔽功能的聚硅氧烷材料。
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