CN106519776A - 一种电磁屏蔽型涂料添加剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种电磁屏蔽型涂料添加剂及其制备方法。本发明公开了一种电磁屏蔽型涂料添加剂，其组分包括PMA溶剂、有机改性膨润土、二氧化硅气凝胶粉、纳米导电粉、浸润分散剂、催干剂、增光剂、防沉降剂、防锈剂，其中纳米导电微粉为粒度为20‑100nm的非晶合金粉。本发明通过对涂膜成膜机理的研究，选择采用有机改性膨润土与二氧化硅气凝胶粉的混合物作为该添加剂的基础载体，选用溶解能力强的PMA溶剂作为基础溶剂。本发明中的电磁屏蔽涂料添加剂可盖上涂料的流平性，具有良好的电磁屏蔽效能，同时有助于增强有机涂料的稳定性，增强其存储和使用过程中的稳定性，且对涂料涂装过程无影响。

Description

一种电磁屏蔽型涂料添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料添加剂领域，具体涉及一种电磁屏蔽型涂料添加剂及其制备方法。
背景技术
随着电子工业和信息工业的迅速发展，通讯设备和各种电子产品已经广泛覆盖到国民生活的方方面面。电子电气设备在使用的过程中产生电磁辐射，带来辐射污染，同时又极易受到外界电磁感染，给电子电器设备的运行带来严重干扰和影响。同时，电子电气设备产生的某些波段的电磁波还会对人体产生影响，因此有必要采取有效防护措施。目前电磁波向外辐射的电磁能量争议每年7-14%的速度递增，电磁环境污染日益严重，电磁辐射污染已成为继大气污染、水污染、噪音污染之后的第四大社会公害。
电磁辐射既包括电器设备如电视台、变电站、电磁波发射塔等运行时产生的高强度电磁波，也包括计算机、电视机、手机、微波炉等家用电器使用时产生的电磁辐射。这些电磁辐射充斥空间，无色无味无形，可以穿透包括人体在内的多种物质。另一方面，电子电气设备对外界电磁环境的敏感性增加。其主要原因在于，电子电气设备由于日趋数字化、高度集成化、信号电平小量化以满足及其高速化、轻量化和小型化的要求，而易受外界电磁干扰使其产生误动作，从而带来严重后果；另外，工程塑料由于重量轻、加工方便、成本低廉、造型设计灵活而在电子电气产品中的应用日趋广泛，但工程塑料在电磁场中很容易产生静电和滞电现象，对电磁场几乎无屏障作用，尤其是对1GHz 以下的电磁波几乎是“透明”的。
现有技术中也出现了许多针对电子电器产品的屏蔽辐射的产品与方法，其中电磁屏蔽型涂料是近年来应用范围较为广泛的一种。因为电磁屏蔽涂料适用范围广泛、使用方法简单，因此受到了许多厂商的青睐。如申请号为201010152545.6的名为《一种醇溶性电磁波屏蔽涂料》的中国专利中提供的技术方案，该专利中提供了一种由微米级银包铜导电粉体、醇溶性丙烯酸导电树脂等材料组成的电磁波屏蔽涂料。
发明内容
本发明中提供了一种能够有效对电磁波进行屏蔽的涂料添加剂及该涂料添加剂的制备方法，它主要解决的问题是针对由于添加了电磁屏蔽组分所导致的电磁屏蔽涂料流平性不佳的问题，同时还能带来良好的电磁屏蔽效果。
本发明所要解决的技术问题通过以下步骤予以实现：
本发明中提供的电磁屏蔽型涂料添加剂组分及重量份为：
PMA 30-40份
有机改性膨润土 6-8份
二氧化硅气凝胶粉 3-5份
纳米导电粉 10-12份
浸润分散剂 0.5-1.2份
催干剂 0.1-0.3份
增光剂 0.2-0.5份
防沉降剂 1-2份
防锈剂 0.3-0.6份
其中，纳米导电微粉为粒度为20-100nm的非晶合金粉。
在使用涂料添加剂的过程中，首先要考虑的即不影响涂料本身的粘度和性能。本发明中在设计涂料添加剂配方时，主要考虑的除了对涂膜性能的影响之外，同时还考虑了涂料储存过程、涂装过程和涂料成膜过程的影响。有机类涂料中的添加剂需非常稳定并且具备一定的粘度，能够有助于在涂装过程中形成稳定厚度的涂膜，现有技术中常通过添加增稠剂、防流挂剂和防沉降剂来达到上述目的。在本发明中，通过加入有机改性膨润土和二氧化硅气凝胶粉来达到目的。
为进一步使有机改性膨润土适配于整体添加剂的方案中，本发明中使用的有机改性膨润土为自制，其制备方法为：将膨润土浸渍于质量百分比为15-20%的乙烯基硅油-正己烷溶液中，在35-40℃条件下持续搅拌1-2h，然后转移至干燥箱内，在80-95℃条件下干燥2-3h，最后在560-580℃条件下焙烧2-2.5h，焙烧结束后随炉冷却即得；膨润土与乙烯基硅油-正己烷溶液的质量比为1:4-4.5。
本发明通过对涂膜成膜机理的研究，选择采用有机改性膨润土与二氧化硅气凝胶粉的混合物作为该添加剂的基础载体，选用溶解能力强的PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）溶剂作为基础溶剂。有机膨润土经过改性以后表面亲油，会以极强的板状分散于载色剂中，并通过薄片之间端部与端部的氢键，形成三维网状结构，从而发挥增稠、触变等功能。因其拥有较强的溶胀性能，为不影响涂料的使用过程，有机膨润土不宜直接将粉末加入涂料中，最佳的方法是预先使其在溶剂中胶凝化，然后研磨使用。二氧化硅气凝胶密度小、比表面积和孔隙率大，具有非常好的分散性，而且触变补强作用非常好，二氧化硅气凝胶与有机膨润土配合使用能够将有机改性膨润土与其他添加剂有机结合起来，使添加剂整体稳定度提升。本发明中使用的二氧化硅气凝胶粉原料中气凝胶比表面积为400-450m2/g，密度为45-50kg/m3。
非晶合金材料由于其结构上的特殊性（短程有序而长程无序），使得其与传统晶体合金材料相比，具有优良的力学性能、抗腐蚀能力和化学活性。本发明中将20-100nm的非晶合金粉作为纳米导电粉应用于涂料添加剂中，获得了意想不到的良好电磁屏蔽效果。优选非晶合金为铜基非晶合金、铝基非晶合金、镁基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金中的一种或者多种。
在本发明中的添加剂中，可以视所要添加涂料添加适用的浸润分散剂，实践中可采用将所要应用的涂料中的浸润分散剂以本发明中的配比添加至本发明中的添加剂中，这样的处理方式可有助于本发明中的添加剂与涂料进一步有机融合。
为不影响应用添加剂后涂料的使用性能，还需添加催干剂以促使成膜迅速发生，本发明中的催干剂为环烷酸锰、环烷酸锆、辛酸稀土、辛酸钒、辛酸钴中的一种或者多种。
同时，为抵消应用本发明中添加剂对涂膜外观的影响，还需增加增光剂成分，进一步优选地，所述增光剂为金红石型二氧化钛粉或者炭黑粉。
进一步地，本发明添加剂中还可添加防沉降剂来调节添加剂的存储性能，优选防沉降剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、蔗糖脂肪酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油酰单异丙醇胺聚氧丙烯醚中的一种或者多种。还需添加防锈剂用于保护施涂的金属基材，优选防锈剂为膦酸盐、苯丙噻唑、苯并三氮唑、喹啉中的一种或多种。
本发明提供一种制备上述涂料添加剂的方法，包括如下步骤：
A、向有机改性膨润土中倒入PMA溶剂，升温至45-50℃并加入浸润分散剂和防沉降剂，在200-400r/min条件下搅拌1-2h；
B、将二氧化硅气凝胶粉和纳米导电粉倒入球磨机中，采用氧化锆材质的磨球，研磨30-60min；
C、将催干剂、增光剂和防锈剂加入步骤A产物中，在800-1000r/min条件下分散15-30min；
D、将步骤B中粉体加入步骤C产物中，在超声、200-400r/min条件下搅拌1-1.5h，冷却后即得所需涂料添加剂。
本发明中电磁屏蔽涂料添加剂的使用方法：将所述涂料添加剂以质量比12-25%添加至涂料中。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中提供了一种可改善涂料流平性的，具有良好电磁屏蔽效能的电磁屏蔽型涂料添加剂及其制备方法。
2、本发明中的涂料添加剂有助于增强有机涂料的稳定性，增强其存储和使用过程中的稳定性，且对涂料涂装过程无影响。
3、本发明中的涂料添加剂有助于增强涂料对所施涂的金属基材的防锈功能。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
1、有机改性膨润土的制备
有机改性膨润土的制备方法为：将膨润土浸渍于质量百分比为16%的乙烯基硅油-正己烷溶液中，在38℃条件下持续搅拌2h，然后转移至干燥箱内，在95℃条件下干燥3h，最后在570℃条件下焙烧2h，焙烧结束后随炉冷却即得。
膨润土与乙烯基硅油-正己烷溶液的质量比为1:4.4。
考虑到作为涂料中的添加剂进行添加，添加剂中固体成分粒径越小，涂料成膜效果越细腻，所以在本实施例中，膨润土粒径控制小于10μm时，在实际使用过程中即可得到较为良好的成膜效果。
2、按照以下组分及质量份数进行涂料添加剂的制备：
PMA溶剂、二氧化硅气凝胶粉、铁基非晶合金粉采用市售产品，二氧化硅气凝胶份选用粒径为8-10μm的产品，二氧化硅气凝胶粉原料中气凝胶比表面积为430m2/g，密度为48kg/m3，非晶合金粉的粒度为100nm。浸润分散剂选择市售有机涂料用浸润分散剂即可，进一步优选，可根据所添加的涂料配方，选择与涂料中浸润分散剂相同的原料。同时，考虑到涂料均一性，选用的增光剂为粒度为5-8μm的金红石型二氧化钛微粉。防锈剂统一选用苯并三氮唑。
添加剂的制备方法为：
A、向有机改性膨润土中倒入PMA溶剂，升温至48℃并加入浸润分散剂和防沉降剂，在400r/min条件下搅拌2h；
B、将二氧化硅气凝胶粉和纳米导电粉倒入球磨机中，采用氧化锆材质的磨球，研磨50min；
C、将催干剂、增光剂和防锈剂加入步骤A产物中，在950r/min条件下分散30min；
D、将步骤B中粉体加入步骤C产物中，在超声、400r/min条件下搅拌1.5h，冷却后即得所需涂料添加剂。
将实施例中制得的添加剂以质量比15%添加至有机氟碳涂料中进行应用，将其涂装于PP材质的手机壳套产品上，带漆膜干燥后进行测试（涂层厚度为35μm）。对比例选用市售普通电磁屏蔽涂料（涂层厚度为35μm），结果如下：
由测试结果可见，本发明中的电磁屏蔽涂料耐腐蚀能力好、屏蔽效果达到80db以上，屏蔽效果非常好，而且使用了添加剂的涂料流平性佳。在实践中发现，实施例中的添加剂添加量超过25wt%时，会影响涂料的流平性，而添加量小于12wt%时，电磁屏蔽效果不佳，添加量在15-18wt%范围内最佳。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电磁屏蔽型涂料添加剂，其特征在于组分及重量份为：
PMA 30-40份
有机改性膨润土 6-8份
二氧化硅气凝胶粉 3-5份
纳米导电粉 10-12份
浸润分散剂 0.5-1.2份
催干剂 0.1-0.3份
增光剂 0.2-0.5份
防沉降剂 1-2份
防锈剂 0.3-0.6份
其中，纳米导电微粉为粒度为20-100nm的非晶合金粉。
2.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述有机改性膨润土的制备方法为：将膨润土浸渍于质量百分比为15-20%的乙烯基硅油-正己烷溶液中，在35-40℃条件下持续搅拌1-2h，然后转移至干燥箱内，在80-95℃条件下干燥2-3h，最后在560-580℃条件下焙烧2-2.5h，焙烧结束后随炉冷却即得；膨润土与乙烯基硅油-正己烷溶液的质量比为1:4-4.5。
3.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶粉原料中气凝胶比表面积为400-450m2/g，密度为45-50kg/m3。
4.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述非晶合金为铜基非晶合金、铝基非晶合金、镁基非晶合金、钴基非晶合金、镍基非晶合金中的一种或者多种。
5.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述催干剂为环烷酸锰、环烷酸锆、辛酸稀土、辛酸钒、辛酸钴中的一种或者多种。
6.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述增光剂为金红石型二氧化钛粉或者炭黑粉。
7.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述防沉降剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、蔗糖脂肪酸酯、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、椰油酰单异丙醇胺聚氧丙烯醚中的一种或者多种。
8.如权利要求1所述涂料添加剂，其特征在于：所述防锈剂为膦酸盐、苯丙噻唑、苯并三氮唑、喹啉中的一种或多种。
9.如权利要求1-8任一所述电磁屏蔽涂料添加剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A、向有机改性膨润土中倒入PMA溶剂，升温至45-50℃并加入浸润分散剂和防沉降剂，在200-400r/min条件下搅拌1-2h；
B、将二氧化硅气凝胶粉和纳米导电粉倒入球磨机中，采用氧化锆材质的磨球，研磨30-60min；
C、将催干剂、增光剂和防锈剂加入步骤A产物中，在800-1000r/min条件下分散15-30min；
D、将步骤B中粉体加入步骤C产物中，在超声、200-400r/min条件下搅拌1-1.5h，冷却后即得所需涂料添加剂。
10.如权利要求1-8任一所述电磁屏蔽涂料添加剂的使用方法，其特征在于：将所述涂料添加剂以质量比12-25%添加至涂料中。
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