CN108699386A - 水性电磁屏蔽涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：水性聚氨酯粘接剂5％‑20％、导电粉体25％‑35％、功能助剂2％‑3％、增稠剂3％‑6％、溶剂45％‑55％。本发明水性电磁屏蔽涂料固含量高，分散体系稳定，形成的涂层电阻较小，有效提高电磁屏蔽效果，而且涂层附着力强，耐化学性优异。水性电磁屏蔽涂料的制备方法工艺条件易控，能够保证制备的水性电磁屏蔽涂料性能稳定。

Description

水性电磁屏蔽涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法和应用。

背景技术

21世纪以来，在现代通信、自动化控制和计算机领域的飞速发展和应用给人们的日常生活带来极大便利的同时也带来大量的电磁波干扰，电磁波不仅对电子元器件的正常使用产生干扰并对人体的健康产生危害。

传统的电磁屏蔽材料一般采用铜箔或者金属罩屏蔽，由于成本高，产品基材本身不规则导致施工困难等因素导致无法大面积应用而改用一种新型实用技术屏蔽涂料。

因此，导电涂料应运而生。导电涂料作为一种液体材料，可以方便地喷涂到各种形状的基底材料表面，形成电磁屏蔽导电层，从而使得材料达到屏蔽电磁波的目的。目前常见的电磁屏蔽涂料为热塑性涂料和热固性涂料。

其中，热塑性涂料一般是选用分子量比较大的热塑性树脂，溶解于特定的溶剂中(一般为有毒的有机溶剂)，当将该种涂料涂抹于基底上时，溶剂挥发干燥后，剩余的热塑性涂料就会均匀地附着在基底上面。其缺点在于，由于没有固化过程，力学性能较弱，容易被外力作用造成损伤破坏，而且选用有毒的溶剂，且涂料容易被其他溶剂再度腐蚀。热固性涂料，主要是在涂料中添加了固化剂(热固化剂、光固化剂)，在形成涂层后的力学性能较好，但一般需要借助光和热等外部条件来固化。

此外，无论是热塑性涂料还是热固性涂料，均为含有有机溶剂(如二甲苯或醚类有毒溶剂)的导电涂料。也即是说目前屏蔽涂料大多采用含有害有机溶剂，含有害有机溶剂制作的电磁屏蔽涂料有以下几个缺点：1.会产生有害物质对环境造成污染，损害人的身体健康；2.腐蚀性过强，对本身质量不好的工件容易产生裂痕；3.干燥速度过慢，一般在70度30分钟才可以干燥；4.稳定性差，粘度低，容易沉降。

而目前水性电磁屏蔽涂料又存在附着力差和分散不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种水性电磁屏蔽涂料和其制备方法，以解决现有有机溶剂电磁屏蔽涂料含有害成分、对工件造成危害，水性电磁屏蔽附着力差和分散不均匀的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种水性电磁屏蔽涂料。所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

本发明的另一方面，提供了一种水性电磁屏蔽涂料的制备方法。所述水性电磁屏蔽涂料包括如下步骤：

按照本发明水性电磁屏蔽涂料所含组分和所述组分的比例称取各组分；

将称取的各所述组分进行混料处理。

本发明的再一方面，提供了本发明水性电磁屏蔽涂料的应用方法。所述水性电磁屏蔽涂料在制备塑料、树脂、玻璃、陶瓷、木质、皮革中的任一种材质工件中的应用。

与现有技术相比，本发明水性电磁屏蔽涂料通过所含的所述粘结剂、增稠剂和功能助剂以及溶剂协同对所述导电粉体作用，在使得导电粉体能够均匀分散，而且固含量高，而且防沉降效果好，储存稳定行好，液固体不分离，从而使得本发明水性电磁屏蔽涂料所形成的涂层中导电粉体分布均匀而且分布密度高，较薄膜厚时电阻较小，有效提高电磁屏蔽效果，而且涂层附着力强，耐化学性优异。另外，所述粘结剂、增稠剂和功能助剂以及溶剂所形成的体系不会造成工件容易产生裂痕，所述水性电磁屏蔽涂料施工性佳，流平效果好，排列均匀。

本发明水性电磁屏蔽涂料的制备方法通过其配制工艺，使得各组分分散均匀，以形成稳定的分散体系。另外，其制备方法工艺条件易控，能够保证制备的水性电磁屏蔽涂料性能稳定，而且有效降低了其生产成本，适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例说明书中所提到的各组分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书各组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的重量单位。

一方面，本发明实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料。所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

其中，所述水性聚氨酯粘接剂能够与功能助剂等组分协同作用，一方面能够提高所述水性电磁屏蔽涂料的表面流平效果，提高涂层的吸附力和耐化学性；另一方面，与增稠剂等组分协同作用，提高所述水性电磁屏蔽涂料防沉降效果好，储存稳定行好，液固体不分离，提高固含量。

一实施例中，所述水性聚氨酯粘接剂包括水性聚氨酯树脂、水性乳化水分散树脂中的一种或两种混合物。该水性聚氨酯树脂、水性乳化水分散树脂等粘结剂能够提高其与其他组分的协同作用，从而提高水性电磁屏蔽涂料体系的稳定性、固含量和涂层的吸附力和耐化学性。其中，所述水性乳化水分散树脂可以包括水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体中的一种或两种混合物。其中，所述水性丙烯酸乳液可以选用D.BASF德国巴斯夫JoncrylPDX-7159水性丙烯酸乳液，所述水性聚氨酯分散体可以选用DSM帝斯曼先达Neorez R-1010水性聚氨酯分散体、德国科思创(拜耳)Dispercoll U53水性阴离子型聚氨酯分散体。在具体实施例中，所述水性聚氨酯粘接剂的重量百分含量可以是5％、8％、10％、12％、14％、15％、18％、20％等。

一实施例中，所述功能助剂可以包括甲基乙醇胺类聚合物、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种混合物。该些功能助剂具有中和及润湿双重作用，可有效稳定pH值，可提高涂膜的耐水耐擦洗性等。在具体实施例中，所述功能助剂的重量百分含量可以是2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％等。

一实施例中，所述增稠剂可以包括疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、疏水改性碱溶性乳液型增稠剂、聚合物增稠剂中的一种或两种混合物。其中，所述疏水改性碱溶性乳液型增稠剂可以是罗门哈斯TT935疏水改性碱溶性乳液型增稠剂，所述聚合物增稠剂可以是AcuSoL 820聚合物增稠剂。该些增稠剂能够有效增稠效果，从而提高所述水性电磁屏蔽涂料的流动性和流平性，使水性聚氨酯粘接剂等组分形成的体系呈现清澈透明果冻状乳液，有效包裹导电粉末防止沉降。在具体实施例中，所述增稠剂的重量百分含量可以是3.0％、3.3％、3.5％、3.7％、4％、4.3％、4.5％、4.7％、5％、5.3％、5.5％、5.7％、6.0％等。

所述导电粉体赋予所述水性电磁屏蔽涂料的导电性能，从而赋予所述水性电磁屏蔽涂料的电磁屏蔽特性。在一实施例中，所述导电粉体的形状可以为球形、片状、雪花状中的一种或几种混合物。其中，球形所述导电粉体的直径为10-15um，优选为6-8um。片状所述导电粉体的片径尺寸为10-15um。雪花状的所述导电粉体的直径为10-15um。该些形状和尺寸的所述导电粉体能够在所述粘结剂、增稠剂和功能助剂以及溶剂构成的体系中均匀且稳定分散，而且含量过高。所述导电粉体的材料包括银粉、银包铜粉、镍粉、碳纳米管中的一种或几种混合物。该些材料的所述导电粉体导电性能优异，赋予所述水性电磁屏蔽涂料优异的电磁屏蔽性能。在具体实施例中，所述导电粉体的重量百分含量可以是25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％等。

所述溶剂为其他组分提供溶剂载体，并与其他组分作用，使得所述水性电磁屏蔽涂料分散体系稳定，固含量高。一实施例中，所述溶剂优选为醇类溶剂。如在一实施例中，相对所述水性电磁屏蔽涂料总重量100％而言，所述醇类溶剂包括无水乙醇18％-25％、异丙醇22％-28％、丙二醇甲醚醋酸酯3％-8％。选用醇类溶剂，优选是该混合醇类溶剂具有优异的亲水性，挥发速度快，能够有效避免醇类溶剂腐蚀性过强造成工件裂痕。

因此，所述水性电磁屏蔽涂料通过所含的所述粘结剂、增稠剂和功能助剂以及溶剂协同对所述导电粉体作用，在使得导电粉体能够均匀分散，而且固含量高，如可高达45％，而且防沉降效果好，储存稳定行好，液固体不分离，从而使得所述水性电磁屏蔽涂料所形成的涂层中导电粉体分布均匀而且分布密度高，较薄膜厚时电阻较小，如经测得，所述水性电磁屏蔽涂料的干膜厚12μm表面电阻≤0.02Ω。有效提高电磁屏蔽效果，而且涂层附着力强，耐化学性优异。而且优选的醇类溶剂不会造成工件容易产生裂痕，所述水性电磁屏蔽涂料施工性佳，流平效果好，排列均匀。

相应地，本发明实施例还提供了上述水性电磁屏蔽涂料的一种制备方法。所述水性电磁屏蔽涂料的制备方法包括如下步骤：

步骤S01：按照上文所述的水性电磁屏蔽涂料所含组分和所述组分的比例称取各组分；

步骤S02：将步骤S01中称取的各组分进行混料处理。

具体地，上述步骤S01中水性电磁屏蔽涂料的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02中的混料处理可以选用常规的方式进行处理，如搅拌，超声处理等方式，使得各组分分散均匀即可。在一实施例中，所述步骤S02中的混料处理是先将功能助剂加入溶剂中混料处理，然后水性聚氨酯粘接剂、增稠剂进行混料处理，最后加入导电粉体进行混料处理。其中，每个混料处理过程中，混料处理可以是常规的混料处理，如搅拌、超声等，只要是能够使得各组分混合均匀，均在本发明公开的范围。当采用搅拌混料处理时，所述搅拌混料处理是采用中速1000r/min搅拌。按照该顺序进行混料处理，能够使得各组分成分分散和溶解，从而形成稳定的分散浆料体系。

因此，所述水性电磁屏蔽涂料的制备方法通过其配制工艺，使得各组分分散均匀，以形成稳定的分散体系。另外，其制备方法工艺条件易控，能够保证制备的水性电磁屏蔽涂料性能稳定，而且有效降低了其生产成本，适于工业化生产。

正是由于上文所述水性电磁屏蔽涂料的分散体系稳定，固含量高，形成的涂层电阻小，电磁屏蔽效果好，涂层附着力强，而且对被屏蔽的元件无副作用，有效扩展了所述水性电磁屏蔽涂料的应用领域。如在一实施例中，所述水性电磁屏蔽涂料可在制备塑料、树脂、玻璃、陶瓷、木质、皮革中的任一种材质工件或电磁屏蔽片中的应用。具体的是将其涂敷在所述工件需要进行电磁屏蔽的部位。因此，所述工件包括笔记本电脑壳体、平板电脑壳体、手机壳体、电视机壳体、无线网卡壳体、移动基站箱体、医疗仪器中的任一种。具体的可以将所述水性电磁屏蔽涂料涂覆在如笔记本电脑壳体、平板电脑壳体、手机壳体、电视机壳体、无线网卡壳体、移动基站箱体等内表面或外表面上，从而提高相应工件对电磁的屏蔽效果，而且能够有效保证相应电子元件工作和性能的稳定性。当在制备电磁屏蔽片中应用时，可以直接将上文所述的水性电磁屏蔽涂料在基体上涂层，干燥后剥离基体，从而形成电磁屏蔽片。

现以水性电磁屏蔽涂料和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂7％、银包铜粉35％、甲基乙醇胺3.5％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5.5％、无水乙醇18％、丙二醇甲醚醋酸酯5％、异丙醇26％。其中，所述银包铜粉的平均粒径为7±1μm。

本实施例水性电磁屏蔽涂料制备方法，包括如下步骤：

S11.称量：按本实施例1中称量水性乳化水分散树脂、银包铜粉、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇等组分；

S12.制备浆料：在匀速搅拌条件下，依次投入水性乳化水分散树脂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、银包铜粉、异丙醇组分进行混料处理。

实施例2

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂10％、银包铜粉35％、甲基乙醇胺3.5％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5.5％、无水乙醇20％、丙二醇甲醚醋酸酯5％、异丙醇21％。其中，所述银包铜粉的平均粒径为7±1μm。

本实施例水性电磁屏蔽涂料制备方法，包括如下步骤：

S11.称量：按本实施例2中称量水性乳化水分散树脂、银包铜粉、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇等组分；

S12.制备浆料：在匀速搅拌条件下，依次投入水性乳化水分散树脂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、银包铜粉、异丙醇组分进行混料处理。

实施例3

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂12％、银包铜粉36％、甲基乙醇胺3.5％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5.5％、无水乙醇20％、丙二醇甲醚醋酸酯5％、异丙醇18％。其中，所述银包铜粉的平均粒径为7±1μm。

本实施例水性电磁屏蔽涂料制备方法，包括如下步骤：

S11.称量：按本实施例3中称量水性乳化水分散树脂、银包铜粉、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇等组分；

S12.制备浆料：在匀速搅拌条件下，依次投入水性乳化水分散树脂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、银包铜粉、异丙醇组分进行混料处理。

实施例4

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂23％、银粉25％、甲基乙醇胺3.5％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5.5％、无水乙醇18％、丙二醇甲醚醋酸酯5％、异丙醇20％。其中，所述银粉的平均粒径为2-3μm。

本实施例水性电磁屏蔽涂料制备方法，包括如下步骤：

S11.称量：按本实施例4中称量水性乳化水分散树脂、银粉、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇等组分；

S12.制备浆料：在匀速搅拌条件下，依次投入水性乳化水分散树脂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、银粉、异丙醇组分进行混料处理。

实施例5

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂25％、银粉28％、甲基乙醇胺3.5％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5.5％、无水乙醇15％、丙二醇甲醚醋酸酯5％、异丙醇18％。其中，所述银粉的平均粒径为2-3μm。

本实施例水性电磁屏蔽涂料制备方法，包括如下步骤：

S11.称量：按本实施例5中称量水性乳化水分散树脂、银粉、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇等组分；

S12.制备浆料：在匀速搅拌条件下，依次投入水性乳化水分散树脂、无水乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯、甲基乙醇胺、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、银粉、异丙醇组分进行混料处理。

实施例6

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料及其制备方法，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂27％、银粉26.5％、甲基乙醇胺3％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5％、无水乙醇13.5％、丙二醇甲醚醋酸酯5％、异丙醇20％。其中，所述银粉的平均粒径为2-3um。

其制备方法可以参照实施例1制备获得。

对比例1

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂10％、银包铜粉35％、疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂5.5％、无水乙醇49.5％。其中，所述银包铜粉的平均粒径为7±1μm。

对比例2

本实施例提供一种水性电磁屏蔽涂料，其包括如下重量份的组分：

水性乳化水分散树脂10％、银包铜粉35％、甲基乙醇胺3.5％、无水乙醇51.5％。其中，所述银包铜粉的平均粒径为7±1μm。

涂料形成涂层的相关性能测试

将实施例1～6提供的水性电磁屏蔽涂料和对比例提供的涂料形成涂层后于65℃经过20分烘烤后测试如下表1中相关性能，测试结果如下表1所示。

表1

由表1可知，本发明实施例水性电磁屏蔽涂料形成的涂层电阻小，电磁屏蔽效果好，涂层附着力强，硬度高。另外，也说明了所述水性电磁屏蔽涂料分散体系均匀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种水性电磁屏蔽涂料，包括如下重量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述导电粉体的形状为球形、片状、雪花状中的一种或几种混合物。

3.根据权利要求2所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述导电粉体的材料包括银粉、银包铜粉、镍粉、碳纳米管中的一种或几种混合物。

4.根据权利要求1所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性聚氨酯粘接剂包括水性聚氨酯树脂、水性乳化水分散树脂中的一种或两种混合物。

5.根据权利要求4所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性乳化水分散树脂包括水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯分散体中的一种或两种混合物。

6.根据权利要求1所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述功能助剂包括甲基乙醇胺类聚合物、辛基酚聚氧乙烯醚中的一种或两种混合物。

7.根据权利要求1所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述增稠剂包括疏水改性丙烯酸缔合型增稠剂、疏水改性碱溶性乳液型增稠剂、聚合物增稠剂中的一种或几种混合物。

8.根据权利要求1所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述溶剂选用醇类溶剂。

9.根据权利要求8所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：相对所述水性电磁屏蔽涂料总重量100％，所述醇类溶剂包括无水乙醇18％-25％、异丙醇22％-28％、丙二醇甲醚醋酸酯3％-8％。

10.根据权利要求1-9任一所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

11.根据权利要求1-9任一所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

12.根据权利要求1-9任一所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

13.根据权利要求1-9任一所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

14.根据权利要求1-9任一所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性电磁屏蔽涂料包括如下重量百分比的组分：

15.根据权利要求1-9任一所述的水性电磁屏蔽涂料，其特征在于：所述水性电磁屏蔽涂料的干膜厚12μm表面电阻≤0.02Ω。

16.一种水性电磁屏蔽涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

按照权利要求1-15任一所述的水性电磁屏蔽涂料所含组分和所述组分的比例称取各组分；

将称取的各所述组分进行混料处理。

17.根据权利要求1-15任一所述的水性电磁屏蔽涂料在制备塑料、树脂、玻璃、陶瓷、木质、皮革中的任一种材质工件或电磁屏蔽片中的应用。

18.根据权利要求17所述的水性电磁屏蔽涂料的应用，其特征在于：所述工件包括笔记本电脑壳体、平板电脑壳体、手机壳体、电视机壳体、无线网卡壳体、移动基站箱体、医疗仪器中的任一种。