CN102618145A - 电磁屏蔽导电涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电磁屏蔽导电涂料及其制备方法，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=5～20︰50～75︰5～30︰0.7～4︰6.5～15。通过向成膜物质中加入助剂，搅拌至完全溶解；再将增稠剂加入混合物中，然后加入偶联剂，搅拌后加入导电粉体，再加入固化剂，即得到电磁屏蔽导电涂料。本发明通过导电涂料的组成及配比，制得的涂料导电性能优良、耐酸碱、耐氧化。同时，本发明所制备的导电涂料的电阻率不断下降，本发明中的导电粉用导电高分子聚合物与有机树脂相容性比较好，能减少涂层中的气泡和针孔。
Description
技术领域
本发明涉及一种电磁屏蔽导电涂料及其制备方法，属于化工技术领域。
背景技术
导电涂料是电导率在10-10S/cm以上，具有传导电流和排除积累静电荷能力的涂料。该涂料一般含有基体树脂、溶剂和导电物质，可以在基材上形成导电涂层。一方面可以防止环境中电磁波辐射对电子产品信号的干扰，是电子产品的信号保真、稳定；另一方面可以防止电子产品对环境的电磁波辐射污染，是电子产品的信号保密。该涂料作为一种流体材料，具有制备方法简单、成本低廉、可以方便地喷涂或刷涂于各种形状的塑料制品表面，形成导电的电磁屏蔽涂层，从而达到电磁屏蔽的目的等优点，广泛应用于电子元件和线路板印刷、建筑业、运输及军事、航空航天等领域，成为目前应用最广泛的电磁屏蔽材料。
随着电子技术的迅速发展，电子线路、电子元件已经达到高度集成化、功能化、数字化和高频化，正因为如此，导致电磁干扰日益严重，需要通过采取屏蔽电磁干扰的方法来减少电磁干扰所带来的危害。鉴于此，中国专利申请号200610157784.4公开了一种导电涂料及其制备方法，其组成包括成膜物质30～55%，导电涂料助剂1～10%，导电涂料（银粉、铜粉或者二者混合）15～30%，混合稀释剂40～69%，所述的成膜物质是树脂，包括环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂或IPN树脂中的一种或几种。但银粉成本较高，铜粉易氧化，限制了其应用。中国专利申请号200710034219.3公开了一种复合导电涂料的制备方法，其组成为20～45%的SSB（Sb/SnO2/BaSO4）复合导电粉末，27～43%的成膜物质及助剂。该涂料耐磨擦抗冲击好，但制作工艺复杂，且成本较高。中国专利（CN1060858A）公开了一种金属底材用烘烤型导电涂料及其制备方法，该涂料成膜物质中直接含固化物，导电粉体采用石墨和经无机物掺杂且硅氧化物包覆的金属导电粉的混合物。该导电涂料由于采用硅氧化物包覆，所以导电性差，且成膜介质中含固化物，稳定性差。同时固化过程中需要烘烤温度大于140o，施工环境要求高，仅适合于金属底材或耐高温材料表面涂覆。
中国专利申请号200510025782.5公开了一种新型导电涂料及其制备方法，该专利涂料采用的导电粉为钛混合价氧化物和钨混合剂氧化物；中国专利申请号200510028828.9公开了一种导电涂料的制备方法，该涂料采用混合价的钼氧化物和混合剂锡氧化物为导电介质；中国专利申请号200610047819.9公布了一种基于TiB2的导电涂料及其制备方法和应用。该导电涂料仅仅采用TiB2和碳素类填料作为导电粉体。这三种导电涂料均采用贵金属，成本高，且导电性差。同时这些导电涂料在制备过程中均已把稀释剂加入。
电子产品工作时所发射的电磁波会引起互相干扰、泄露信息以及对一定距离的人员造成电磁辐射污染。电子产品的外壳一般采用高分子材料代替金属制作，不能起到电磁屏蔽的作用。制作一种高性能电磁屏蔽涂料已成为很多企业研究的重点。已有技术电磁屏蔽导电涂料使用贵金属或银作为导电基料，其不足之处是，所用的贵金属较多，生产成本较高。
电子浆料一般由功能性粉体和有机载体组成。功能性粉体是电子浆料的功能性成分，在导电性浆料中一般为银粉、铜粉等良导电金属的粉末。有机载体是浆料中起辅助作用的成分，其主要有树枝粘接剂和溶剂组成，树枝粘接剂和溶剂分别在干燥和烧结过程中从形成的浆料涂层中分解或直接挥发出来，虽然有机载体并没有在最终形成的功能性涂层中发挥作用，但它是形成浆料涂层并保证浆料涂层其具有特定的功能关键，它直接影响着浆料的施工过程和储存性能。
当功能性粉体按照一定的方式分散到有机载体中，无机粉体粒子会在浆料的储存过程中发生团聚而沉降。为防止沉降过程的发生，可通过增加浆料中树脂的含量或者加入增稠剂来提高浆料的整体粘度，但是这将会对浆料的施工过程带来麻烦并造成成本的提高；此外，也可以通过对功能性粉体进行表面处理，增加粉体粒子之间的相互排斥作用，这也会使加工过程及成本增加。另外，在浆料涂层的烧结过程中，有机树脂会在达到最终的烧结温度之前分解，一般有机树脂的热膨胀系数高于无机粉体粒子，这样，在达到分解温度之前树脂所占据的无机粉体粒子之间的间隙会增大，若有机树脂的分解温度范围窄，则有机树脂分解时会造成无机粉体粒子之间的间隙大，无法被有效填充，会在最终形成的涂层中形成气泡、针孔等缺陷，造成涂层电气性能的降低。
发明内容
为解决现有技术中的电磁屏蔽导电涂料所用导电基料贵金属较多、生产成本较高，同时无机相和有机相的相容性较差等技术难题，本发明的目的之一是提供一种高导电、耐酸碱、耐氧化、低成本、原料易得，可防止金属粉末沉降、稳定性好和方便使用的导电涂料；本发明的目的之二是提供一种为实现目的之一的工艺简单、方便操作的导电涂料的制备方法，通过下列技术方案实现。
一种电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=5～20︰50～75︰5～30︰0.7～4︰6.5～15。
所述成膜物质为环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、IPN树脂中任意两种的混合物。
所述导电粉体为本领域常用各种导电粉。
所述导电粉体由粒径为100～500目的片状导电粉体和类球状导电粉体按质量比为1︰1～4组成。
所述片状导电粉体为镍粉、铝粉、锌粉、钛粉、锰粉、铬粉、镀银镍粉、镀银铝粉、镀镍铜粉、镀银铜粉中的一种或几种的混合物。
所述类球状导电粉体为导电聚苯胺、导电聚噻吩、导电聚苯胺/聚噻吩复合材料中的一种或两种的混合物。
所述增稠剂是碱溶胀乳状增稠剂，如有机膨润土、丙烯酸酰胺等。
本发明的另一目的在于提供该电磁屏蔽导电涂料的制备方法，经过下列各步骤：
按助剂与成膜物质的质量比为0.01～1︰1，向成膜物质中加入助剂，搅拌至完全溶解；再将增稠剂加入混合物中，然后加入偶联剂，搅拌20～50min；最后加入导电粉体，搅拌2～5h，再加入固化剂，即得到电磁屏蔽导电涂料，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=5～20︰50～75︰5～30︰0.7～4︰6.5～15。
所述助剂为本领域常用助剂，如流平剂、防沉剂、消泡剂、润湿分散剂、调节剂中的一种或几种。
所述偶联剂和固化剂为本领域常规使用的偶联剂和固化剂。
本发明所采用的导电物质为金属粉或者金属包覆粉体，原料易得，成本低，导电性好，且均为常用金属，容易采购。本发明的导电涂料是在使用过程中根据不同的环境需要和使用现场要求酌情确定利用稀释剂调整粘度，一般适用范围大，灵活性大，节省包装运输费用，使用方便。本发明增稠剂可使涂料具有一定的黏度，防止均匀分布的金属粉末沉降，稳定性好。
用上述方法制备的导电涂料附着力好、内聚力强、无疏松粒子，可以直接喷涂，它比电子产品通过电镀、溅镀来屏蔽的效果要好得多，防屏蔽能力更强，生产环境符合ROHS标准，可用于电脑、手机、GPS、电子医疗设备、电子仪表、电子、电工通讯产品的外壳，电磁屏蔽效果显著。
本发明所制备的导电涂料随着导电粉体添加量的增加，涂料的电阻率不断下降。因此可以根据实际需要，通过调整导电粉体的添加量，来控制涂料的电阻率。
本发明应用于电脑、手机、GPS、电子医疗设备、电子仪表、电子、电工通讯产品的外壳等的电磁屏蔽导电涂料，有益效果是以导电聚苯胺和聚噻吩等代替部分金属作为导电机理，节约金属用量，降低成本，具有良好的导电性能，对电磁辐射的屏蔽性能强，有利于环境保护。
本发明与现有技术相比，通过导电涂料的组成及配比，制得的涂料导电性能优良、耐酸碱、耐氧化。同时，本发明所制备的导电涂料的电阻率不断下降，可根据需要调整涂料的电阻值，使其达到最佳的使用效果。本发明中的导电粉用导电高分子聚合物与有机树脂相容性比较好，能减少涂层中的气泡和针孔。本发明所述的导电涂料具有以下优点：
（1）导电涂料不仅导电性能优异，而且耐酸碱、耐氧化的性能优异；
（2）导电涂料所用原料来源广泛，成本低，市场供应充足；
（3）导电涂料施工工艺简单，无需特殊加工和特殊环境；
（4）导电涂料具有优异的干膜附着力、色泽光亮、涂料平整度好；
（5）导电涂料具有一定的粘度，使金属导电粉体在涂料中均匀分布，稳定性好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
按助剂与成膜物质的质量比为1︰1，向5g成膜物质环氧树脂和丙烯酸树脂中加入5g流平剂、防沉剂和消泡剂，搅拌至完全溶解；再将12.75g增稠剂有机膨润土加入混合物中，然后加入0.75g偶联剂，搅拌30min；最后加入粒径为500目的由片状导电粉体（锌粉、钛粉、锰粉、铬粉）18.75g和类球状导电粉体（导电聚苯胺、导电聚噻吩）56.25g组成的导电粉体75g，搅拌5h，再加入固化剂6.5g，即得到电磁屏蔽导电涂料。
所得电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=5︰75︰12.75︰0.75︰6.5。
实施例2
按助剂与成膜物质的质量比为0.01︰1，向20g成膜物质醇酸树脂和IPN树脂的混合物中加入0.2g润湿分散剂和调节剂，搅拌至完全溶解；再将11g增稠剂丙烯酸酰胺加入混合物中，然后加入4g偶联剂，搅拌50min；最后加入由粒径为300目的片状导电粉体（镍粉、铝粉、镀银铜粉的混合物）25g和类球状导电粉体（导电聚苯胺/聚噻吩复合材料）25g组成的导电粉体50g，搅拌3h，再加入固化剂15g，即得到电磁屏蔽导电涂料。
所得电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=20︰50︰11︰4︰15。
实施例3
按助剂与成膜物质的质量比为0.5︰1，向18g成膜物质醇酸树脂和氟碳树脂中加入9g润湿分散剂，搅拌至完全溶解；再将5g增稠剂有机膨润土加入混合物中，然后加入3g偶联剂，搅拌20min；最后加入由粒径为100目的片状导电粉体（镀银镍粉）12g和类球状导电粉体（导电聚噻吩、导电聚苯胺/聚噻吩复合材料的混合物）48g组成的导电粉体60g，搅拌2h，再加入固化剂14g，即得到电磁屏蔽导电涂料。
所得电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=18︰60︰5︰3︰14。
实施例4
按助剂与成膜物质的质量比为0.05︰1，向10g成膜物质（环氧树脂、IPN树脂的混合物）中加入0.5g流平剂和调节剂，搅拌至完全溶解；再将10.5g增稠剂丙烯酸酰胺加入混合物中，然后加入1.5g偶联剂，搅拌40min；最后加入由粒径为200目的片状导电粉体（镀银铝粉、镀镍铜粉的混合物）22g和类球状导电粉体（导电聚苯胺、导电聚苯胺/聚噻吩复合材料中的混合物）43g组成的导电粉体65g，搅拌4h，再加入固化剂13g，即得到电磁屏蔽导电涂料。
所得电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=10︰65︰10.5︰1.5︰13。
实施例5
按助剂与成膜物质的质量比为0.2︰1，向8g成膜物质（氟碳树脂、IPN树脂的混合物）中加入1.6g调节剂，搅拌至完全溶解；再将30g增稠剂有机膨润土加入混合物中，然后加入1.5g偶联剂，搅拌50min；最后加入由粒径为400目的片状导电粉体（镍粉）10g和类球状导电粉体（导电聚苯胺）40g组成的导电粉体50g，搅拌2h，再加入固化剂10g，即得到电磁屏蔽导电涂料。
所得电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=8︰50︰30︰1.5︰10。
实施例6
按助剂与成膜物质的质量比为0.8︰1，向10g成膜物质丙烯酸树脂和醇酸树脂的混合物）中加入8g消泡剂和润湿分散剂，搅拌至完全溶解；再将12.3g增稠剂丙烯酸酰胺加入混合物中，然后加入0.7g偶联剂，搅拌50min；最后加入由粒径为150目的片状导电粉体（镀镍铜粉和镀银铜粉的混合物）35g和类球状导电粉体（导电聚噻吩）35g组成的导电粉体70g，搅拌5h，再加入固化剂7g，即得到电磁屏蔽导电涂料。
所得电磁屏蔽导电涂料，包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=10︰70︰12.3︰0.7︰7。
Claims (8)
1.一种电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：包括成膜物质、导电粉体、增稠剂、偶联剂和固化剂，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=5～20︰50～75︰5～30︰0.7～4︰6.5～15。
2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：所述成膜物质为环氧树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、氟碳树脂、IPN树脂中任意两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：所述导电粉体为本领域常用各种导电粉。
4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：所述导电粉体由粒径为100～500目的片状导电粉体和类球状导电粉体按质量比为1︰1～4组成。
5.根据权利要求4所述的电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：所述片状导电粉体为镍粉、铝粉、锌粉、钛粉、锰粉、铬粉、镀银镍粉、镀银铝粉、镀镍铜粉、镀银铜粉中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求4所述的电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：所述类球状导电粉体为导电聚苯胺、导电聚噻吩、导电聚苯胺/聚噻吩复合材料中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽导电涂料，其特征在于：所述增稠剂是碱溶胀乳状增稠剂。
8.一种权利要求1～7所述的电磁屏蔽导电涂料的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
按助剂与成膜物质的质量比为0.01～1︰1，向成膜物质中加入助剂，搅拌至完全溶解；再将增稠剂加入混合物中，然后加入偶联剂，搅拌20～50min；最后加入导电粉体，搅拌2～5h，再加入固化剂，即得到电磁屏蔽导电涂料，其中，成膜物质︰导电粉体︰增稠剂︰偶联剂︰固化剂的质量比=5～20︰50～75︰5～30︰0.7～4︰6.5～15。
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