CN102020899B - 复合涂层电磁屏蔽涂料及其制备的复合涂层电磁屏蔽材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电磁波屏蔽领域，具体涉及一种复合涂层电磁屏蔽涂料及其制备的复合涂层电磁屏蔽材料，所述复合涂层电磁屏蔽涂料包含具有反射功能的导电层涂料和具有吸收功能的吸波层涂料；反射层涂料组分包括：聚合物乳液、导电填料、偶联剂、消泡剂、湿润剂、成膜助剂、增稠剂和水；吸波层涂料组分包括：聚合物乳液、吸波填料、偶联剂、消泡剂、湿润剂、成膜助剂、增稠剂和水；还公开了由该涂料涂覆制备的复合涂层电磁屏蔽材料，该材料通过在基材表面先涂覆导电层涂料，待干燥后，再涂覆吸波层涂料等步骤制得；本发明采用吸波层与反射层复合的方式制备出电磁辐射屏蔽材料，有效的减少电磁辐射因反射而造成的二次污染，相比单纯的吸波涂层具有更宽的屏蔽波段；水性乳液的使用，减少了有害性挥发物的产生，保障人体安全。
Description
技术领域
本发明涉及电磁波屏蔽领域，具体涉及一种复合涂层电磁屏蔽涂料及其制备的复合涂层电磁屏蔽材料。
背景技术
电磁辐射是现代文明的产物，随着社会的进步和科学的发展，电子电气、信息技术的日益普及，电磁波充满了我们生活的各个角落，作为人类生存环境中不断增强的物理因素，电磁辐射正在改变人类生存环境的物理性质，人类暴露于电磁辐射的强度、时间和复杂性与日俱增。一种普遍的共识是：电磁辐射已经成为了继空气污染、水污染、噪音污染后人类的第四大公害。电磁辐射所产生的环境污染会给我们的生活带来诸多危害，一方面它可能造成精密仪器及电子设备的功能紊乱，对工业生产和人民生活带来不可估量的损失；另一方面长期的电磁辐射暴露也会对人体的健康产生不利影响。因此，如何采取一种简单可行的办法来减少电磁辐射的危害已经越来越引起人们的重视了。
既往的研究表明，利用某些材料或结构对电磁波的反射和吸收作用可以对电磁辐射进行有效的防护。比较常用的电磁辐射屏蔽材料通常是具有高导电性的金属、合金以及碳、石墨等物质，通过将这些材料制成板、网、织物以及涂料等形式来实现对建筑物、各种仪器设备的屏蔽防护。不容忽视的问题是，单纯采用高导电性金属作为屏蔽材料，其屏蔽作用主要是根据入射电磁波与介质材料阻抗不匹配而产生反射来实现的，但是其反射的电磁波并没有消失或产生强烈的衰减，因此往往会对屏蔽区域外的其它区域产生新的辐射危害，从而形成二次电磁污染。
吸波材料主要是由于某些材料具有较高的磁损耗正切值，依靠磁滞损耗、筹壁共振、后效损耗等磁极化机制衰减、吸收电磁波，如铁氧体、羰基铁粉等；或者利用一些材料具有较高的电损耗正切值，依靠介质的电子极化或界面极化衰减、吸收电磁波，如导电炭黑、石墨等。但由于吸波材料本身的特性使其易受频率的影响，只能对某一较窄的频段具有较好的屏蔽作用。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种复合涂层电磁屏蔽涂料，包括具有反射作用的屏蔽层涂料与具有吸收作用的屏蔽层涂料进行复合，制备出一种同时具有反射和吸收电磁辐射污染的电磁屏蔽功能涂料，使其不但在更宽的频率范围内具有良好的电磁辐射屏蔽效果，同时还对环境中的电磁波具有一定的吸收作用，从而减少了二次环境污染。
本发明的目的是这样实现的：复合涂层电磁屏蔽涂料，包括以具有反射功能的导电层涂料和具有吸收功能的吸波层涂料，所述导电层涂料包括按如下配比的原料：具有涂层成膜作用的聚合物乳液25ml-30ml，导电填料30g-50g，偶联剂0.6g-1g，消泡剂2.5ml-3ml，润湿剂0.4ml-0.5ml，成膜助剂0.4ml-0.5ml，增稠剂0.8ml-1.2ml和纯净水15ml-35ml；所述吸波层涂料包括按如下配比的原料：具有涂层成膜作用的聚合物乳液20ml-40ml，吸波填料3g-70g，偶联剂0.8g-1.4g，消泡剂0-3ml，润湿剂0.5ml-1ml，成膜助剂0.5ml-1ml，增稠剂0-1.5ml和纯净水8ml-35ml。
进一步，所述导电填料为纯度大于99.5%的微米级镍粉；
进一步，所述具有涂层成膜作用的聚合物乳液为苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、纯丙烯酸酯乳液、或醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、聚氨酯或环氧树脂中的一种；
进一步，所述偶联剂为L-5Z偶联剂、钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种；
进一步，所述消泡剂为有NXL消泡剂、有机硅消泡剂、脂肪酸酯消泡剂或聚醚性消泡剂中的一种；
进一步，所述增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种；
进一步，所述成膜助剂为醇酯十二；
进一步，所述吸波填料为导电炭黑、不锈钢、石墨、碳化硅、羰基铁、铁镍合金、铁硅铝或铁氧体中的一种，粒度小于等于200目，纯度大于99.3%；
还公开了采用复合涂层电磁屏蔽涂料涂覆制备的复合涂层电磁屏蔽材料，包括基材、基材外表面通过刷涂、喷涂或辊涂方式涂覆的导电层涂料层和所述导电层涂料层外再次涂覆的吸波层涂料层；
进一步，所述导电层涂料层厚度为50~150μm；所述吸波层涂料层厚度为100~200μm。
本发明的有益效果是：分别采用具有吸波功能的填料和反射功能的填料生成同时具有吸波和反射波功能的吸波层涂料和反射层涂料；采用吸波层涂料与反射层涂料复合的方式制备出电磁辐射屏蔽材料，可以有效减少电磁辐射因反射而造成的二次污染，同时相比单纯的吸波涂料具有更宽的屏蔽波段；水性乳液的使用，减少了有害性挥发物的产生，确保了人体安全，各种助剂的使用，可提高加工性能。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施例进行详细地描述。
在基材的外表面通过刷涂、喷涂或辊涂工艺均匀涂覆的具有反射功能的反射层涂料，形成反射层涂料层，待反射层涂料干燥后，再在反射层涂料层表面涂覆具有吸收功能的吸波涂层材料，形成吸波涂层涂料层，即制得本实施例的复合涂层电磁屏蔽材料；基材可选择为需要做电磁辐射屏蔽的建筑物墙体或其它所需屏蔽的物体。所述导电层涂料层厚度为50~150μm；所述吸波层涂料层厚度为100~200μm。
其中，包括反射层涂料和吸波层涂料的复合涂层电磁屏蔽涂料的制备方法如下：
实施例一
1. 制备导电层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液25ml，微米级镍粉30g,偶联剂0.6g，消泡剂2.5ml，润湿剂0.5ml，醇酯十二（成膜助剂）0.5ml，羟乙基纤维素（增稠剂）0.8ml，纯净水15ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
2. 制备吸波层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液40ml，粒度为300目的锰锌铁氧体60g，偶联剂1.2g，消泡剂3ml，润湿剂0.5ml，醇酯十二（成膜助剂）0.5ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1ml，纯净水35ml取各组分。
将各组分混合、机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
根据标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能的测试方法》，采用法兰同轴测试装置对利用上述复合涂层电磁屏蔽涂料制备的复合涂层电磁屏蔽材料的屏蔽性能进行测试。
结果表明：当总的涂层厚度为200μm时，在100kHz-1.8GHz频率范围内，屏蔽效能可达23-62dB。
实施例二
1． 制备导电层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液30ml，微米级镍粉50g，偶联剂1g，消泡剂3ml，润湿剂0.5ml，醇酯十二（成膜助剂）0.5ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1ml，纯净水35ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
2． 制备吸波层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液20ml，粒度为300目的不锈钢粉末50g，偶联剂1g，消泡剂2.5ml，润湿剂0.8ml，醇酯十二（成膜助剂）1ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1.5ml，纯净水8ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
根据标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能的测试方法》，采用法兰同轴测试装置对采用上述复合涂层电磁屏蔽涂料涂覆的复合涂层电磁屏蔽材料的屏蔽性能进行测试。
结果表明：当总的涂层厚度为200μm时，在100kHz-1.8GHz频率范围内，屏蔽效能可达23-63dB。
实施例三
1. 制备导电层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液30ml，微米级镍粉50g，偶联剂1g，消泡剂3ml，润湿剂0.5ml，醇酯十二（成膜助剂）0.5ml，强乙基纤维素（增稠剂）1ml，纯净水35ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
2． 制备吸波层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液35ml，微米级导电炭黑3g,L-5Z偶联剂0.8g，润湿剂1ml，醇酯十二（成膜助剂）0.5ml，纯净水26ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌40min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
根据标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能的测试方法》，采用法兰同轴测试装置对采用上述复合涂层电磁屏蔽涂料涂覆的复合涂层电磁屏蔽材料的屏蔽性能进行测试。
结果表明：当总涂层厚度为200μm时，在100kHz-1.8GHz频率范围内，屏蔽效能可达21-62dB。
实施例四
1． 制备导电层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液30ml，微米级镍粉50g,偶联剂1g，消泡剂3ml，润湿剂0.5ml，醇酯十二（成膜助剂）0.5ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1ml，纯净水35ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
2． 制备吸波层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液35ml，粒度为300目的铁硅铝粉末70g，偶联剂1.4g，消泡剂3ml，润湿剂1ml，醇酯十二（成膜助剂）1ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1.5ml，纯净水10ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
根据标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能的测试方法》，采用法兰同轴测试装置对采用上述复合涂层电磁屏蔽涂料涂覆的复合涂层电磁屏蔽材料的屏蔽性能进行测试。
结果表明：当总涂层厚度为200μm时，在100kHz-1.8GHz频率范围内，屏蔽效能可达25-64dB。
实施例五
1． 制备导电层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液28ml，微米级镍粉40g,偶联剂0.8g，消泡剂2.8ml，润湿剂0.45ml，醇酯十二（成膜助剂）0.45ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1.2ml，纯净水30ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
2． 制备吸波层涂料
按配比：苯乙烯-丙烯酸乳液25ml，粒度为400目的铁镍合金粉末45g,偶联剂0.9g，消泡剂2.5ml，润湿剂0.5ml，醇酯十二（成膜助剂）0.7ml，羟乙基纤维素（增稠剂）1ml，纯净水30ml取各组分。
将各组分混合，机械搅拌30min，使其均匀分散在溶液中，即制得涂料。
根据标准SJ20524-1995《材料屏蔽效能的测试方法》，采用法兰同轴测试装置对采用上述复合涂层电磁屏蔽涂料的复合涂层电磁屏蔽材料的屏蔽性能进行测试。
结果表明：当总涂层厚度为200μm时，在100kHz-1.8GHz频率范围内，屏蔽效能可达28-65dB。
上述反射层涂料制备中的导电填料还可以是铜、银等其它高导电性材料中的一种或几种。
上述聚合物乳液还可以是纯丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、聚氨酯或环氧树脂中的一种。
上述偶联剂选择型号为L-5Z的偶联剂，也可选择钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种。
上述消泡剂选择型号为NXL的消泡剂，也可以选择有机硅消泡剂、脂肪酸酯消泡剂或聚醚性消泡剂中的一种。
上述增稠剂还可以是羟甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种。
实验表明，采用上述的各种助剂，当总涂层厚度为200μm时，在100kHz-1.8GHz频率范围内，均可达到屏蔽效能可达20-65dB，采用上述的助剂，可使本实施例的复合涂层电磁屏蔽涂料具有很好的加工性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：包括具有反射功能的导电层涂料和具有吸收功能的吸波层涂料，所述导电层涂料包括按如下配比的原料：具有涂层成膜作用的聚合物乳液25ml-30ml，导电填料30g-50g，偶联剂0.6g-1g，消泡剂2.5ml-3ml，润湿剂0.4ml-0.5ml，成膜助剂0.4ml-0.5ml，增稠剂0.8ml-1.2ml和纯净水15ml-35ml；所述吸波层涂料包括按如下配比的原料：具有涂层成膜作用的聚合物乳液20ml-40ml，吸波填料3g-70g，偶联剂0.8g-1.4g，消泡剂0-3ml，润湿剂0.5ml-1ml，成膜助剂0.5ml-1ml，增稠剂0-1.5ml和纯净水8ml-35ml。
2.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述导电填料为纯度大于99.5%的微米级镍粉。
3.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述具有涂层成膜作用的聚合物乳液为苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、纯丙烯酸酯乳液、或醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液、聚氨酯或环氧树脂中的一种。
4.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述偶联剂为钛酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种。
5.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂、脂肪酸酯消泡剂或聚醚性消泡剂中的一种。
6.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述增稠剂为羟乙基纤维素、羟甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种。
7.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述成膜助剂为醇酯十二。
8.如权利要求1所述复合涂层电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述吸波填料为导电炭黑、不锈钢、石墨、碳化硅、羰基铁、铁镍合金、铁硅铝或铁氧体中的一种，粒度小于等于200目，纯度大于99.3%。
9.采用如权利要求1至8中任一项所述的复合涂层电磁屏蔽涂料制备的复合涂层电磁屏蔽材料，其特征在于：包括基材、基材外表面涂覆的导电层涂料层和所述导电层涂料层外涂覆的吸波层涂料层。
10.如权利要求9所述的复合涂层电磁屏蔽材料，其特征在于：所述导电层涂料层厚度为50~150μm；所述吸波层涂料层厚度为100~200μm。
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