CN103525223B - 一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物及其制备方法，属于电磁屏蔽材料的制备领域。该组合物包括：以按质量百分比的5～80%的成膜树脂、2～80%的超细导电粒子、10～90%的去离子水、1～20%的金属粒子固定剂、0.1～5%的表面改性剂为原料，在超声波的作用下，通过机械混合制得。该导电涂料组合物为水性绿色环保型电磁屏蔽涂料，可用于手机、笔记本电脑、计算机、机房、军用通信室等需要信号保密和电磁屏蔽的领域。
Description
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽材料的制备领域，特别是涉及一种能作为民用及军用电子产品的信号保真、保密及防止电磁波辐射污染的电磁屏蔽用水性导电涂料组合物及其制备方法。
背景技术
通讯、计算机等电子信息技术的迅猛发展对电磁屏蔽材料提出了更高的要求。因此，具有优异的耐候性、低成本、绿色环保是新型电磁屏蔽材料的发展方向。其中，聚合物基导电涂料作为一种具有电磁屏蔽功能的材料,在近20年来得到了迅速发展，广泛应用在手机、笔记本电脑、武器装备、信息安全等领域，需求量越来越大，其所用的导电介质主要为具有不同形貌的银粒子，它在涂料中的分散是否均匀对其导电性十分重要。而填料粒子的大小、形状、分散的难易都会影响导电涂料屏蔽效能的发挥。填料粒度较小且有一个适当的分布可以获得较为紧密的堆积而提高导电能力，可减少银粉用量且涂料有良好的导电性，因此近年来超细银粉用于导电涂料的导电介质研究十分活跃。
另外随着人民生活水平的提高，对生存环境和生命保护要求越来越高，这些要求也刺激了新材料的发展。目前市场上的导电涂料主要使用甲苯、丙酮、氯仿、乙醇等有机溶剂和微米级的银，环境污染大，对人体的伤害大，银的填充量大，成本高，导电性还需进一步改进，喷涂沉积现象严重，效果不是十分理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物及其制备方法，能无污染、成本低的制备性能好的电磁屏蔽效果好的水性导电涂料组合物，从而解决目前制备电磁屏蔽用导电涂料污染大、成本高且使用效果不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，包括：
以按质量百分比的5～80%的成膜树脂、2～80%的超细导电粒子、10～90%的溶剂、1～20%的金属粒子固定剂、0.1～5%的表面改性剂为原料，在超声波的作用下，通过机械混合制得。
本发明还提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物的制备方法，包括：
以本发明给出的导电涂料组合物的配方为原料；
向所述成膜树脂中加入去离子水，加温至50～70℃并加入所述表面改性剂和所述金属粒子固定剂进行机械搅拌；
搅拌后加入所述超细导电粒子，在超声波的作用下使所述超细导电粒子充分混合30分钟，使所述超细导电粒子表面形成稳定的锚固基团；
在高速搅拌的状态下，使上述混合物充分混合2～6小时
用去离子水调节所述混合物至合适黏度，即得到电磁屏蔽用水性导电涂料组合物。
本发明的有益效果为：采用环境友好的去离子水为溶剂，添加作为导电介质的超细导电粒子，制备出绿色环保型导电涂料，可用于手机、计算机、笔记本电脑、军事通信等领域，作为屏蔽涂料。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，包括：
以按质量百分比的5～80%的成膜树脂、2～80%的超细导电粒子、10～90%的去离子水、1～20%的金属粒子固定剂、0.1～5%的表面改性剂为原料，在超声波的作用下，通过机械混合制得。
上述导电涂料组合物中，成膜树脂的用量优选为20～50%；超细导电粒子的用量优选为20～50%；去离子水的用量优选为20～30%。
上述导电涂料组合物中，成膜树脂采用：丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或几种的组合。其中，丙烯酸树脂采用分子量为10000～100000的水性丙烯酸树脂（水溶性或水乳型）；聚氨酯树脂采用黏度为100～1500cp的水性聚氨酯树脂（水溶性或水乳型）；环氧树脂采用黏度为100～1200cp的水性环氧树脂（水溶性或水乳型）。
上述导电涂料组合物中，超细导电粒子采用粒径为30～200nm的银、铜、银铜合金、镍中的一种或几种的组合。
上述导电涂料组合物中，金属粒子固定剂采用分子量为10000～100000的醋丁纤维素（CAB）。
上述导电涂料组合物中，表面改性剂是由分子量为20000～40000的高分子量聚丙烯酸酯、乙氧基化烷基酸和聚乙烯蜡组成的复合物。该表面改性剂中各原料按质量百分比用量为：高分子量聚丙烯酸酯0.1～80%、乙氧基化烷基酸1.5～80%、聚乙烯蜡0.2～20%。
本发明还提供一种制备上述电磁屏蔽用水性导电涂料组合物的方法，包括以下步骤：
以上述给出的导电涂料组合物的配方为原料；
向成膜树脂中加入去离子水，加温至50～70℃并加入所述表面改性剂和所述金属粒子固定剂进行机械搅拌；
搅拌后加入所述超细导电粒子，在超声波的作用下使所述超细导电粒子充分混合30分钟，使所述超细导电粒子表面形成稳定的锚固基团；
在高速搅拌的状态下，使上述混合物充分混合2～6小时
用去离子水调节所述混合物至合适黏度，即得到电磁屏蔽用水性导电涂料组合物。
本发明的导电涂料组合物，可用于电磁屏蔽材料中，具有屏蔽性好以及成本低的优点。
下列各实施例中所用的原材料规格如表1所示。
表1实施例中采用的原材料规格
各实施例中对制得的导电涂料性能测试，使用的方法如下：
（1）导电率：以3块试样（ABS底板）的方块对角线为标准测量试样的表面电阻，取平均值。
（2）附着力：按GB/T9286—1998漆膜附着力测定法－色漆和清漆漆膜的划格试验进行，ABS塑料底板。
（3）电磁屏蔽性能：按SJ20524-1995规定的方法测量。
实施例一
本实施例提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，通过以下方法制备：
取252g去离子水，3g4400，32gS28000，32gS38500，19g201P，32gCAB在搅拌机中强力搅拌，使助剂完全溶解；加入442g粒径为50nm～120nm的铜导电粒子进入搅拌罐中，在超声波的作用下使之充分混合30分钟，在此基础上加入189g水性丙烯酸树脂，并在高速剪切力的作用下充分混合4小时，用去离子水调节导电涂料，使黏度达到20s±2s（涂-4杯）。
该导电涂料的性能为：
（1）方块对角电阻率：0.23Ω；
（2）附着力：0～1级；
（3）电磁屏蔽效果见下表：
实施例二
本实施例提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，通过以下方法制备：
取411g去离子水，7gS28000，4gS24000，3g201P，14gCAB-1，14gCAB-0.5在搅拌机中强力搅拌，使助剂完全溶解；加入205g粒径为50nm～150nm的超细银导电粒子进入搅拌罐中，在超声波的作用下使之充分混合30分钟，在此基础上加入水性丙烯酸树脂342g，并在高速剪切力的作用下充分作用4小时即可，用去离子水调节导电涂料，使黏度达到20s±2s（涂-4杯）。
该导电涂料的性能为：
（1）方块对角电阻率：0.13Ω；
（2）附着力：0～1级；
（3）电磁屏蔽效果见下表：
。
实施例三
本实施例提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，通过以下方法制备：
取136g去离子水，34gS38500，30gS24000，10gS28000，14g201P，20g份CAB-2，14gCAB-0.5在搅拌机中强力搅拌，使助剂完全溶解；加入408g超细铜导电粒子进入搅拌罐中，在超声波的作用下使之充分混合30分钟，在此基础上加入水性聚氨酯树脂340g，并在高速剪切力的作用下充分作用4小时即可，用溶剂调节导电涂料，使黏度达到20s±2s（涂-4杯）。
该导电涂料的性能为：
（1）方块对角电阻率：0.23Ω
（2）附着力：0级
（3）电磁屏蔽效果见下表：
。
实施例四
本实施例提供一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，通过以下方法制备：
取381g去离子水，5gS38500，19g201P，29gCAB-0.5在搅拌机中强力搅拌，使助剂完全溶解；加入95g超细银导电粒子进入搅拌罐中，在超声波的作用下使之充分混合30分钟，在此基础上加入水性环氧树脂476g，并在高速剪切力的作用下充分作用4小时即可，用去离子水调节导电涂料，20s±2s（涂-4杯）。
该导电涂料的性能为：
（1）方块对角电阻率：0.15Ω
（2）附着力：0级
（3）磁屏蔽效果见下表：
。
本发明的导电涂料组合物采用去离子水为溶剂，添加超细银等作为导电介质，制备出绿色环保型导电涂料，由于导电粒子的尺寸较小，沉积不宜发生，用量较小，涂料的导电性提高，能作为民用及军用电子产品的信号保真、保密及防止电磁波辐射污染的电磁屏蔽用，主要应用于手机、电视机、电脑、微波炉、军工等领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种电磁屏蔽用水性导电涂料组合物，其特征在于，包括：
以按质量百分比的5～80％的成膜树脂、2～80％的超细导电粒子、10～90％的去离子水、1～20％的金属粒子固定剂、0.1～5％的表面改性剂为原料，在超声波的作用下，通过机械混合制得；所述超细导电粒子采用粒径为30～200nm的银、铜、银铜合金、镍中的一种或几种的组合；
所述成膜树脂采用：丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或几种的组合；所述丙烯酸树脂采用分子量为10000～100000的水性丙烯酸树脂；所述聚氨酯树脂采用黏度为100～1500cp的水性聚氨酯树脂；所述环氧树脂采用黏度为100～1200cp的水性环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述金属粒子固定剂采用分子量为10000～100000的醋丁纤维素。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述表面改性剂是由乙氧基化烷基酸、聚乙烯蜡和分子量20000～40000的高分子量聚丙烯酸酯组成的复合物；其中，所述乙氧基化烷基酸采用AVECIA公司生产的表面改性剂S24000、S28000、S38500中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述表面改性剂中各原料按质量百分比用量为：
高分子量聚丙烯酸酯0.01～80％、乙氧基化烷基酸1.5～80％、聚乙烯蜡0.2～20％。
5.一种权利要求1至4任一项所述的电磁屏蔽用水性导电涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括：
步骤1，以权利要求1至4任一项给出的导电涂料组合物的配方为原料；
步骤2，向所述成膜树脂中加入去离子水，加温至50～70℃并加入所述表面改性剂和所述金属粒子固定剂进行机械搅拌，搅拌速度为100～300转/分钟，搅拌时间2～6小时；
步骤3，搅拌后加入所述超细导电粒子，在超声波的作用下使所述超细导电粒子充分混合30分钟，使所述超细导电粒子表面形成稳定的锚固基团；
步骤4，在搅拌速度100～300转/分钟的搅拌下，使上述步骤3得到的混合物充分混合2～6小时；
步骤5，用去离子水调节上述步骤4得到的混合物至合适黏度，即得到电磁屏蔽用水性导电涂料组合物。
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