CN103275569B - 一种0.6-18GHz频段的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于化工、材料技术领域，涉及一种0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料及其制备方法。本发明将特定波段的吸波粉与氯乙烯共聚体树脂通过分散研磨获得吸波粉/氯乙烯共聚体树脂研磨浆，再与非必须聚合体树脂、非必须邻苯二甲酸酯、非必须偶联剂、非必须颜填料搅拌下共混，在室温下固化成膜，即可获得800-1500μm厚度，0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料。本发明的氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料对0.6-18GHz频段的电磁波吸收85%以上，耐腐蚀性能好，机械强度高，一次成膜厚度高，具有良好的施工性能，拥有长效抗电磁干扰效果，可用于移动通讯基站、电力机车底盘、高压变电所等易产生高频电磁波干扰的场所领域。
Description
技术领域
本发明属于化工、材料技术领域，具体是一种0.6-18GHz频段的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料及其制备方法。
背景技术
目前在电磁波污染防护方面，大多采用的是电磁波反射材料，这种方法虽然解决了对某种物体的防护作用，但势必又造成了电磁波的二次污染。
随着现代科学技术的发展和工业文明的不断进步，电子电器和通讯系统渗透到生产和生活的各个领域，电磁辐射成为了不断增强的物理因素，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，随着电磁污染愈来愈多，愈来愈强，已逐渐成为全球范围内的第四大公害。电磁辐射所产生的环境污染会给人民的生活带来诸多危害，一方面它可能影响到精密仪器及电子设备的正常运行；另一方面长期的电磁辐射会引起人体出现病变，不利于健康，研究证明，微博电磁辐射可引起生物基体、中枢神经、心血管系统、眼晶状体、血液系统的疾患。
因此，如何有效地防护电磁辐射和干扰（EMI）的问题，减少电磁辐射的危害已经变得日益重要，已成为全球科技界的重要课题。
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他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、畴壁共振、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。
通常吸波材料按成型工艺和承载能力可分为结构型和涂层型。结构型吸波材料具有承载和减小电磁波反射双重功能，通常是将吸收剂分散在结构材料中；涂层型吸波材料通常是将吸收剂分散在高聚物的基质中制成吸波涂层，其工艺简单，使用方便，容易调节而受到重视。吸波材料主要有介电损耗型和磁损耗型。介电损耗型吸收剂如膨胀石墨、碳化硅、钛酸钡、导电聚合物等，具有较高的介电损耗正切值，其损耗机制是依靠介质的电子极化或界面极化衰减和吸收电磁波；磁损耗型吸收剂如铁氧体、羰基铁粉等，具有较高的磁损耗正切值，共损耗机制是依靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁极化机制衰减和吸收电磁波。
中国专利号:ZL200810011234，专利名称：一种泡沫铝合金基吸波材料的制备方法的发明专利中公开了泡沫铝合金基吸波材料的制备方法，它包括泡沫铝合金材料的表面预处理、吸波剂涂料的制备和泡沫铝合金材料的喷涂步骤，以经过脱脂处理和喷砂处理的泡沫铝合金材料为基体，在其表面屠夫单一吸波涂料或符合吸波涂料，制备成单一吸波剂泡沫铝合金基吸波材料或符合吸波剂泡沫铝合金基吸波材料。该方法获得的吸波材料在26.5~40.0GHz频段内测试电磁波反射率，低于-10dB的宽带最高位3.18GHz，吸波性能还是偏低。
中国申请号：CN201010561198.2，专利名称：符合涂层电磁屏蔽涂料及其制备的符合涂层电磁屏蔽材料的专利申请中公开了符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；该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，但该方案没有揭示其对高频电磁波是否具有良好的吸波效果。
中国专利申请号：CN200910154722.1，专利名称：高效宽频吸波涂层材料及使用方法的发明专利申请中公开了吸波涂层材料是由吸波底层涂料和吸波面层涂料组成，吸波底层涂料的组分包括BaFe12019、BaTi03、膨胀石墨、聚丙烯酸酯乳液、TEXANOL成膜剂、5027散剂、GPE消泡剂和PU-220流平剂。本发明高效宽频吸波涂层材料的使用方法是：按吸波底层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波底层涂料；按吸波面层涂料组份的质量比称取各原料，经混合均匀后得到吸波面层涂料；将待涂覆高效宽频吸波涂层材料的物体表面进行打磨处理，在经过打磨处理的物体表面涂覆吸波底层涂料，在具有吸波底层涂料的物体表面涂覆吸波面层涂料。该发明在达到一定反射系数时，需要的涂层比较厚，如2.4~5.5mm。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种0.6-18GHz频段的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料及其制备方法。
一种0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于其由以下原料制成：吸波粉、氯乙烯共聚体树脂、非必须的聚合体树脂、非必须的邻苯二甲酸酯、非必须的偶联剂、非必须的颜填料。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述各原料占总原料的重量百分含量分别为：吸波粉35%—40%；氯乙烯共聚体树脂8%—10%；聚合体树脂20%—25%；邻苯二甲酸酯22%—25%；偶联剂1.5%—2%；颜填料5%—5.5%，优选为：吸波粉40%；氯乙烯共聚体树脂10%；聚合体树脂20%；邻苯二甲酸酯23%；偶联剂2%；颜填料5%。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述吸波粉是由组分为Fe85Si2Al6Cr7的磁性合金粉体与组分为(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41的Z型六角晶系铁氧体材料按2:3的质量比复合而成。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述的氯乙烯共聚体树脂选自氯乙烯-乙酸乙烯共聚树脂，氯乙烯-丙烯酸乙烯共聚树脂，氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚树脂中的一种或几种的组合物。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述非必须的聚合体树脂，选自氯乙烯聚合体树脂，偏氯乙烯聚合体树脂、苯乙烯聚合体树脂中的一种或几种的组合物。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述非必须的邻苯二甲酸酯选自邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异壬酯，邻苯二甲酸二癸酯中的一种或几种的组合物。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述非必须的偶联剂选自三烷氧基型硅烷偶联剂，二烷氧基型硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂中的一种或几种的组合物。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于所述非必须的颜填料选自针状滑石粉，针状硅灰石粉，六钛酸钾晶须，针状氧化锌中的一种或几种的组合物。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
1）在搅拌条件下，将吸波粉与氯乙烯共聚体树脂混合，均匀分散后用砂磨或球磨方式制备隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆；
2）在搅拌条件下，在1）中的隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆中加入非必须的聚合体树脂、非必须的邻苯二甲酸酯、非必须的偶联剂、非必须的颜填料制得氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂料；
3）常温条件下固化成膜。
在成膜过程中，抗电磁干扰的吸波粉与氯乙烯共聚体及助剂、填料均匀成膜，可获得800-1500μm吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层。
所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料在所需屏蔽的金属物体表面，如电力机车底盘、电器、输变电等领域的应用。
本发明的吸波粉是由以雾化工艺制备的Fe85Si2Al6Cr7合金粉和溶胶-凝胶工艺制备的Z型(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41铁氧体为原料，采用高能球磨复合技术制备的由这2类材料构成的复合材料。
经过高能球磨所得的复合粉末如图1所示，铁合金颗粒粘附在铁氧体晶粒上，复合材料颗粒仍保持Z型铁氧体六角片状的晶粒形貌，且合金粒子因球磨处理由原来的球形变成不规则鳞片状。
该吸波粉具有设定的电磁性能，对0.6-18GHz范围波长的电磁波具有良好的吸收衰减作用，经过分散研磨后获得的被树脂包覆的吸波粉微粒在涂膜形成过程中形成均匀密布的吸波粉涂层，可以有效吸收该波段的电磁波。
本发明的一种0.6-18GHz频段的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料及其制备方法，在成膜过程中，抗电磁干扰的吸波粉与氯乙烯共聚体及助剂、填料均匀成膜，可获得800-1500μm吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层。本发明的氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料对0.6-18GHz频段的电磁波吸收85%以上，耐腐蚀性能好，机械强度高，一次成膜厚度高，具有良好的施工性能，拥有长效抗电磁干扰效果，可用于移动通讯基站、电力机车底盘、高压变电所等易产生高频电磁波干扰的场所领域。
附图说明
图1是本发明的复合吸波粉体的晶粒形貌示意图；
图2是本发明的涂层材料的反射率曲线示意图。
具体实施方式
实施例1
1）在搅拌条件下，将35%的吸波粉与8%的氯乙烯共聚体树脂混合，均匀分散后用砂磨或球磨方式制备隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆。
2）在搅拌条件下，在（1）中的隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆中加入25%非必须的聚合体树脂、25%非必须的邻苯二甲酸酯、1.5%非必须的偶联剂、5.5%非必须的针状滑石粉制得氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂料。
3）25℃条件下固化成膜。
实施例2
1）在搅拌条件下，将38%的吸波粉与10%的氯乙烯共聚体树脂混合，均匀分散后用砂磨或球磨方式制备隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆。
2）在搅拌条件下，在（1）中的隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆中加入23%非必须的聚合体树脂、22%非必须的邻苯二甲酸酯、2%非必须的偶联剂、5%非必须的针状滑石粉制得氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂料。
3）25℃条件下固化成膜。
实施例3
1）在搅拌条件下，将40%的吸波粉与10%的氯乙烯共聚体树脂混合，均匀分散后用砂磨或球磨方式制备隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆。
2）在搅拌条件下，在（1）中的隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆中加入20%非必须的聚合体树脂、23%非必须的邻苯二甲酸酯、2%非必须的偶联剂、5%非必须的针状滑石粉制得氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂料。
3）25℃条件下固化成膜。
采用上述实施例3制备得到的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，喷涂在铝合金平板基体上，制成方形标准涂层吸波板，吸波层厚度为1mm，吸波涂层的反射率曲线如图2所示。可见，在0.6-18GHz的全波段都有优于-15dB的吸波性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于其由以下原料制成，各原料占总原料的重量百分含量分别为：吸波粉35%—40%；氯乙烯共聚体树脂8%—10%；聚合体树脂20%—25%；邻苯二甲酸酯22%—25%；偶联剂1.5%—2%；颜填料5%—5.5%，所述吸波粉是由组分为Fe85Si2Al6Cr7的磁性合金粉体与组分为(Ba0.7Sr0.3)3Ni2Fe24O41的Z型六角晶系铁氧体材料按2:3的质量比复合而成；所述的氯乙烯共聚体树脂选自氯乙烯-乙酸乙烯共聚树脂，氯乙烯-丙烯酸乙烯共聚树脂，氯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚树脂中的一种或几种的组合物；所述的聚合体树脂，选自氯乙烯聚合体树脂，偏氯乙烯聚合体树脂、苯乙烯聚合体树脂中的一种或几种的组合物；所述的邻苯二甲酸酯选自邻苯二甲酸二丁酯，邻苯二甲酸二辛酯，邻苯二甲酸二异壬酯，邻苯二甲酸二癸酯中的一种或几种的组合物，所述的偶联剂选自三烷氧基型硅烷偶联剂，二烷氧基型硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂中的一种或几种的组合物；所述的颜填料选自针状滑石粉，针状硅灰石粉，六钛酸钾晶须，针状氧化锌中的一种或几种的组合物。
2.如权利要求1所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料，其特征在于各原料占总原料的重量百分含量分别为：吸波粉40%；氯乙烯共聚体树脂10%；聚合体树脂20%；邻苯二甲酸酯23%；偶联剂2%；颜填料5%。
3.如权利要求1所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
1）在搅拌条件下，将吸波粉与氯乙烯共聚体树脂混合，均匀分散后用砂磨或球磨方式制备隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆；
2）在搅拌条件下，在1）中的隐形粉氯乙烯共聚体树脂浆中加入聚合体树脂、邻苯二甲酸酯、偶联剂、颜填料制得氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂料；
3）常温条件下固化成膜。
4.一种如权利要求1-2任意一项所述的0.6-18GHz的吸波粉/氯乙烯共聚体抗电磁干扰涂层材料在所需屏蔽的金属物体表面的应用。
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