CN105331264A - 一种基于纳米碳材的复合电磁屏蔽涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于纳米碳材的复合电磁屏蔽涂料，主要由纳米碳颗粒、纳米石墨烯、碳纳米管、碳纤维、四氧化三铁微粒、羰基铁镍微粒等复合屏蔽材料混合聚合物乳液、耦联剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等构成。本发明采用的电磁屏蔽材料密度较小，吸收频带较宽，可以广泛应用于电磁屏蔽工程中，有效地屏蔽吸收电磁波，降低电磁干扰，防止电磁环境污染。
Description
技术领域
本发明专利涉及电磁屏蔽防护领域，具体涉及基于纳米碳材的复合电磁屏蔽涂料。
背景技术
随着我国城市化、工业化、信息化的发展，各种电器、电子设备充满了我们工作生活的每一个角落。现代化设备给我们带来方便的同时，也不断增强我们身边的电磁辐射。电磁辐射所产生的污染不仅会干扰电子设备的正常工作，还会对人体健康和生态平衡产生影响。采用电磁屏蔽材料进行电磁屏蔽防护是日常工作与生活中最有效的防护手段。
已有研究表明，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银、铜、铝等金属、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、电子设备的屏蔽防护。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。
现有的电磁屏蔽涂料，一些使用金属粉材，成本较高，密度较大。本发明专利使用纳米碳材，密度较低，并结合其它材料，进一步拓宽吸收频带宽度，可广泛应用于电子设备机箱、电力机房、计算机中心、监控中心、雷达等场所屏蔽防护工程中。
发明内容
发明目的：
本发明专利主要通过运用复合屏蔽材料构成的屏蔽层，可以有效吸收和屏蔽外界的电磁环境影响，有效降低电磁干扰，为电子设备、供电系统、机房、设备中心等的防护工程提供轻质的屏蔽材料。
技术方案：
复合屏蔽材料由主要由纳米碳颗粒、纳米石墨烯、四氧化三铁微粒、羰基铁镍微粒等复合屏蔽材料混合聚合物乳液、耦联剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等构成。其特征在于：材料主要由纳米碳颗粒、纳米石墨烯、四氧化三铁微粒、羰基铁镍微粒等复合屏蔽材料混合聚合物乳液、耦联剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等构成。纳米碳颗粒，其特征在于：粒径为5nm~500nm的活性炭颗粒。纳米石墨烯，其特征在于：厚度1nm~30nm，粒径10nm~1000nm的石墨烯微片。四氧化三铁微粒，其特征在于：粒径10nm~10μm的四氧化三铁微粒。碳纳米管，其特征在于：直径2nm~20nm碳纳米管。碳纤维，其特征在于：直径1μ~10μm的碳纤维。羰基铁镍微粒，其特征在于：粒径10nm~10μm的羰基铁镍微粒。聚合物乳液，其特征在于：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。偶联剂，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆类偶联剂或铬络合物偶联剂中的一种。分散剂，其特征在于：分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种。消泡剂，其特征在于：消泡剂为乙醇、丙醇、磷酸三丁酯、有机硅消泡剂、NXL消泡剂、脂肪酸酯消泡剂或聚醚性消泡剂中的一种。成膜助剂，其特征在于：成膜助剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯或醇酯十二中的一种。增稠剂，其特征在于：增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种。
有益效果：
1.能够有效吸收和屏蔽电磁场，降低外界电磁环境对被保护目标的电磁环境的影响；
2.可以屏蔽外界电磁信号，增强受保护对象的抗干扰能力；
3.具有良好的防电磁辐射功能，降低环境电磁污染；
4.比金属屏蔽材料轻，吸收频带宽。
具体实施方式
复合屏蔽材料由主要由纳米碳颗粒、纳米石墨烯、四氧化三铁微粒、羰基铁镍微粒等复合屏蔽材料混合聚合物乳液、耦联剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂等构成。
实施例一
2g粒径50nm的活性炭颗粒，0.5g厚度3nm的石墨烯微片，0.3g直径3nm的碳纳米管、1g直径5μm的碳纤维、1g粒径100nm的四氧化三铁微粒，1g粒径100nm羰基铁镍微粒，10g聚氨酯，1g硅烷偶联剂，2ml乙醇，0.5g丙二醇甲醚醋酸酯，0.5g羟乙基纤维素。
实验表明，采用上述的各种助剂，当总涂层厚度为10μm时，在40Hz-40GHz频率范围内，均可达到屏蔽效能可达10-35dB。
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专利进行各种改动和变型而不脱离本专利的精神和范围。这样，倘若本专利的这些修改和变型属于本专利权利要求及其等同技术的范围之内，则本专利也意图包含这些改动和变型在内。
本发明专利可通过应用复合屏蔽材料，实现对受保护目标的良好的电磁屏蔽，减小外界电磁环境的影响，降低环境电磁污染，同时有效降低干扰。此外，复合屏蔽材料质量较轻，吸收频带较宽。
Claims (13)
1.一种基于纳米碳材的复合电磁屏蔽涂料，其特征在于：材料主要由纳米碳颗粒、纳米石墨烯、碳纳米管、碳纤维、四氧化三铁微粒、羰基铁镍微粒等复合屏蔽材料混合聚合物乳液、耦联剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂构成。
2.根据权利要求1所述的纳米碳颗粒，其特征在于：粒径为5nm~500nm的活性炭颗粒。
3.根据权利要求1所述的纳米石墨烯，其特征在于：厚度1nm~30nm，粒径10nm~1000nm的石墨烯微片。
4.根据权利要求1所述的碳纤维，其特征在于：直径1μ~10μm的碳纤维。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管，其特征在于：直径2nm~20nm碳纳米管。
6.根据权利要求1所述的四氧化三铁微粒，其特征在于：粒径10nm~10μm的四氧化三铁微粒。
7.根据权利要求1所述的羰基铁镍微粒，其特征在于：粒径10nm~10μm的羰基铁镍微粒。
8.根据权利要求1所述的聚合物乳液，其特征在于：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。
9.根据权利要求1所述的偶联剂，其特征在于：偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆类偶联剂或铬络合物偶联剂中的一种。
10.根据权利要求1所述的分散剂，其特征在于：分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠或焦磷酸钠中的一种。
11.根据权利要求1所述的消泡剂，其特征在于：消泡剂为乙醇、丙醇、磷酸三丁酯、有机硅消泡剂、NXL消泡剂、脂肪酸酯消泡剂或聚醚性消泡剂中的一种。
12.根据权利要求1所述的成膜助剂，其特征在于：成膜助剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯或醇酯十二中的一种。
13.根据权利要求1所述的增稠剂，其特征在于：增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素或羟丙基纤维素中的一种。
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