CN101735707A - 含镀镍铜硅酸钙镁晶须的电磁波屏蔽涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料及其制备方法，其组分包括成膜树脂、导电填料、偶联剂和溶剂，其特征在于导电填料为镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和镍粉的混合，且各组分的重量百分含量为：镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须0.5～20％，镍粉25～70％，环氧树脂20～50％，偶联剂0.2～15％，溶剂20～70％。制备工艺流程包括镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和镍粉的表面偶联处理、涂料配制等。该涂料在10kHz～1.5GHz频率范围内，电磁波屏蔽效能35～60dB，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保密室等方面。

Description

含镀镍铜硅酸钙镁晶须的电磁波屏蔽涂料及其制备方法

一、技术领域

本发明属于电磁波屏蔽材料领域，具体涉及一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料及其制备方法。

二、背景技术

随着电子信息技术的迅速发展，自然环境中的电磁波能量密度越来越大，频谱越来越密，电磁环境污染越来越严重。电磁辐射对公众的身体健康有潜在的、长期的影响；对家用电器、医疗设备、军用设施等，都有很强的干扰，甚至会造成灾难性的后果。电磁波辐射污染已经成为当今社会的一大公害，电磁辐射造成的电磁干扰、电磁信息泄密和电磁环境污染对经济建设、国防安全和社会生活带来的影响越来越严重。不仅电磁环境质量持续恶化，电磁环境污染的事故和民事纠纷也大幅度增多。然面，较之大气、水、噪声、固体废弃物、放射性等污染要素的防治来说，目前我国电磁环境污染要素的防治是相当薄弱的。电磁环境污染的防治法规、标准的制定亟待加强；监测仪器配备、人才队伍建设和电磁辐射防治技术水平都有待提高；统筹管理和监督需加强，立法工作需完善。

电磁能污染是能量流污染，看不见，摸不着，却充满了整个空间，且穿透力极强，防治难度较大，任何生物或设备，都处在它的包围之中，受到它的作用，除非作一定屏蔽防护。电磁波屏蔽技术是治理电磁辐射污染的一种有效手段，而电磁波屏蔽材料是实现屏蔽的重要物质基础，因此，电磁波屏蔽材料的研制和开发也越来越引起人们的重视。电磁波屏蔽涂料以其较好的适用性、灵活性和较高的性价比而成为电磁波屏蔽材料领域研究和应用的热点。

传统屏蔽涂料常用的金、银、铜等金属填料由于成本过高，极大地限制了其市场推广使用。由于化学镀技术制备的镀层均匀、牢固且成分易于控制，化学镀已成为制备电磁波屏蔽复合填料的常用方法之一。目前，有人在非金属玻璃微珠【王一龙，官建国，邵寒梅，等.电磁屏蔽材料用银包玻璃微珠核～壳粒子的制备及其性能[J].硅酸盐学报，2008，36(3)：301～305】基体上采用化学镀Ag方法制备导电填料并将其用于电磁波屏蔽复合涂料。上述方法对改善填料粒子的导电性有一定作用，但其成本较高，而且，由于受其粒子形状的限制，涂料固化后形成的导电网络骨架难于进一步提高。

硅酸钙镁晶须是以四川某地天然透闪石-透辉石矿物为原料，通过水热生长法等制备而成的一种新型针状结构的硅酸盐晶须材料【孙传敏.用天然矿物透闪石制备硅酸钙镁晶须[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2005，32(1)：65～71】。由于硅酸钙镁晶须的直径小，长径比大，原子高度有序，所以硅酸钙镁晶须具有高的强度、弹性模量和硬度以及良好的耐高温性能和耐腐蚀性能。由于原料来源广泛，制备工艺与设备简单，硅酸钙镁晶须的成本低廉，作为复合材料增强体的效果良好，但其导电性较差，在一定程度上影响了该晶须的使用范围。用化学镀镍铜技术和方法制备镀镍铜硅酸钙镁晶须表面可较好改善其导电性。以镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和镍粉作为复合填料，以高分子为粘结剂，以专用稀释剂调节涂料粘度，按照涂料制备的方法，可制备出一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料。含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料之所以能够对电磁波产生屏蔽作用，是由于镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须与镍粉的复合加入后，镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须与镍粉粒子之间的相互联接点增多，填料颗粒接触的几率增大，形成的三维导电网络骨架致密度得到提高，增强了屏蔽涂层对电磁波的反射损耗、吸收损耗和多种反射损耗效应，因此，能够较大幅度地衰减电磁波，达到良好的电磁屏蔽效果。

目前，关于硅酸钙镁矿物晶须已经公开的专利有：硅钙镁晶须的制备方法(专利号：ZL200410081355.4；授权号：CN1327045C)。经检索，未发现将化学镀方法制备的镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须用于电磁波屏蔽复合涂料制备的专利申请或文献报道。

三、发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是针对现有技术现状，提供一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料及其制备方法，主要是在涂料制备过程中引入微米级针状单晶体物质-镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须，一方面改善涂料固化后形成的导电网络骨架的质量，提高其导电性能，另一方面减少涂层对电磁波的反射损耗，增大涡流吸收损耗，提高其电磁波屏蔽效能，可降低其对电磁环境的二次污染。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

根据电磁波屏蔽理论，用导电的镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和镍粉的混合物代替单一的镍粉作为导电填料。本发明提供的一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其组分包括成膜树脂、导电填料、偶联剂和溶剂，各组分的重量百分含量为：

镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须   0.5～20％

镍粉                     25～70％

环氧树脂                 20～50％

偶联剂                   0.2～15％

溶剂                     20～70％

镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须长径比20～100，长度15～100μm，直径0.2～2μm，含Ni 5～30wt％，Cu 0.1～10wt％；镍粉为10nm～10μm粒径的镍粉；镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须与镍粉的总含量为30～70wt％；偶联剂为硅烷、钛酸酯、硬脂酸或铝酸酯中的任一种；溶剂为乙醇、丁醇、二丁酯、丙酮、甲苯中的任一种。

上述涂料的制备工艺流程如下：

1、以重量百分含量计，涂料组成的配方

镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须  0.5～20％

镍粉                    25～70％

环氧树脂                20～50％

偶联剂                  0.2～15％

溶剂                    20～70％

2、复合屏蔽填料的表面处理

将浓度为0.2～15wt％偶联剂溶液加入复合屏蔽填料30～70wt％中，用高速混料机搅拌、分散10～60分钟，然后烘干，烘干得温度为50～120℃。

3、涂料制备

涂料配制的原料为成膜树脂、经处理后的复合屏蔽填料及溶剂混合。将混合物在常温下用研磨机研磨2～5次，充分分散后过滤，加入适量溶剂调节涂料粘度至用涂4杯测得粘度20～50秒，即制得含导电矿物晶须的宽频段电磁波屏蔽复合涂料。

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。在频率10kHz～1.5GHz，其电磁波屏蔽效能达35～60dB，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保密室等方面。

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10kHz～1.5GHz范围内，其电磁波屏蔽效能可达35～60dB。

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。

四、具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员，可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

将配制好的浓度为7wt％的硅烷溶液加入含Ni 25wt％、Cu 4wt％，长径比20～100，长度15～100μm，直径0.2～2μm的镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和平均粒径为2.5μm镍粉中，其复合屏蔽填料的配比为：镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须∶镍粉＝5wt％∶60wt％，用高速混料机搅拌、分散40分钟，然后烘干，烘干温度为100℃。将25wt％的环氧树脂与上述表面处理过的复合屏蔽填料和丁醇混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤、加入适量溶剂调节涂料粘度至用涂4杯测得粘度20～50秒，获得电磁波屏蔽复合涂料。所制备的涂料在10kHz～1.5GHz频率范围内，其电磁波屏蔽效能可达35dB～60dB。

实施例2

将配制好的浓度为8wt％的铝酸酯溶液加入含Ni 20wt％、Cu 8wt％，长径比20～100，长度15～100μm，直径0.2～2μm的镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和平均粒径为4μm镍粉中，其复合屏蔽填料的配比为：镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须∶镍粉中＝7wt％∶55wt％，用高速混料机搅拌、分散50分钟，然后烘干，烘干温度为105℃。将20wt％环氧树脂与上述表面处理过的复合屏蔽填料和丁醇混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤、加入适量溶剂调节涂料粘度至用涂4杯测得粘度20～50秒，获得电磁波屏蔽复合涂料。所制备的涂料在10kHz～1.5GHz频率范围内，其电磁波屏蔽效能可达35～60dB。

实施例3

将配制好的浓度为4wt％的钛酸酯溶液加入含Ni 30wt％、Cu 4wt％，长径比20～100，长度15～100μm，直径0.2～2μm的镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和平均粒径为3μm镍粉中，其复合屏蔽填料的配比为：镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须∶镍粉中＝8wt％∶50wt％，用高速混料机搅拌、分散45分钟，然后烘干，烘干温度为110℃。将30wt％环氧树脂与上述表面处理过的复合屏蔽填料和二丁酯混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤、加入适量溶剂调节涂料粘度至用涂4杯测得粘度20～50秒，获得电磁波屏蔽复合涂料。所制备的涂料在10kHz～1.5GHz频率范围内，其电磁波屏蔽效能可达35～60dB。

Claims (8)

1.一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其组分包括成膜树脂、导电填料、偶联剂和溶剂，其特征在于导电填料为镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须和镍粉的混合，且各组分的重量百分含量为：

镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须    0.5～20％

镍粉                      25～70％

环氧树脂                  20～50％

偶联剂                    0.2～15％

溶剂                      20～70％

2.根据权利要求1所述的一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其特征在于镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须与镍粉的总含量为30～70wt％。

3.根据权利要求1或2所述的一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其特征在于所述的镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须长径比20～100，长度15～100μm，直径0.2～2μm，其中含Ni 5～30wt％，Cu 0.1～10wt％。

4.根据权利要求1或2所述的一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其特征在于所述的镍粉的粒径为10nm～10μm。

5.根据权利要求1所述的一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其特征在于偶联剂为硅烷、钛酸酯、硬脂酸或铝酸酯中的任一种。

6.根据权利要求1所述的一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料，其特征在于溶剂为乙醇、丁醇、二丁酯、丙酮、甲苯中的任一种。

7.按照权利要求1所述一种含镀镍铜硅酸钙镁矿物晶须的电磁波屏蔽复合涂料的制备方法，其特征在于工艺流程包括以下步骤：

(1)根据涂料组成配料；

(2)复合屏蔽填料的表面处理：

将浓度为0.2～15wt％偶联剂溶液加入复合屏蔽填料30～70wt％中，用高速混料机研磨10～60分钟，待分散均匀后，在温度50～120℃烘干；

(3)涂料的配制

将成膜树脂与上述处理过的复合屏蔽填料、溶剂混合，在常温下用研磨机研磨2～5次，过滤，加入适量溶剂调节涂料粘度至用涂-4杯测得粘度20～50秒，即制得含镀镍铜矿物晶须的宽频段电磁波屏蔽复合涂料。

8.按照权利要求7所述的制备方法，其特征在于在频率10kHz～1.5GHz，其电磁波屏蔽效能达35～60dB。