CN114232352B - 一种柔性导电布及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种柔性导电布及其制备方法，该柔性导电布依次包括基材、遮光层和保护层，遮光层和保护层位于基材的一侧；基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；遮光层为黑色水性涂层，由40～60wt％的第一成膜物质、20～30wt％的去离子水、5～15wt％的颜填料和15～20wt％的第一助剂制备而成。该柔性导电布的遮光性和导电性能极佳，且涂层附着力、柔韧性和耐磨性优异。制备方法包括制备遮光涂料、制备保护涂料、刮涂遮光层和刮涂保护层，该制备方法工艺简单无污染，原材料价格低廉，便于工业化扩大生产。
Description
技术领域
本发明涉及导电布技术领域，尤其是一种柔性导电布及其制备方法。
背景技术
电子产品，尤其是具有显示功能的电子产品，使用的具有遮光及电磁屏蔽功能的黑色导电胶带通常是采用电镀技术直接在织物表面电镀黑色合金工艺而成，该工艺过程复杂，且生产成本较高，必须电镀较厚的镀层才能达到遮光的目的。而传统的表面涂黑工艺虽工艺简单、成本较低，但制得的黑色导电布表面电阻偏高，使用寿命短，长时间使用会出现涂层剥落现象。
发明内容
本发明提供一种柔性导电布及其制备方法，用于克服现有技术中工艺过程复杂，生产成本较高，导电布表面电阻偏高，使用寿命短等缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种柔性导电布，所述柔性导电布依次包括基材、遮光层和保护层，所述遮光层和保护层位于所述基材的一侧；所述基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；
所述遮光层为黑色水性涂层，由40～60wt％的第一成膜物质、20～30wt％的去离子水、5～15wt％的颜填料和15～20wt％的第一助剂制备而成；
所述第一成膜物质为水性丙烯酸脂类聚合物和水性丙烯酸聚酯类聚合物中的至少一种；
所述第一助剂为水溶性助剂，包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂。
为实现上述目的，本发明还提出一种如上述所述柔性导电布的制备方法，包括以下步骤：
S1：按质量比40～60:20～30:5～15:15～20称取第一成膜物质、去离子水、颜填料和第一助剂，搅拌混匀，得到遮光涂料；所述第一助剂包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂；
S2：按质量比60～70:2～5:12～25:2.5～13称取第二成膜物质、填料、去离子水和第二助剂，搅拌混匀，得到保护涂料；所述第二助剂包括氮丙啶固化剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂；
S3：利用刮刀将所述遮光涂料刮涂在清洁的导电织物一侧，固化，得到遮光层；
S4：利用刮刀将所述保护涂料刮涂在所述遮光层表面，固化，得到保护层。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明提供的柔性导电布依次包括基材、遮光层和保护层，遮光层和保护层位于基材的一侧；基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；遮光层为黑色水性涂层，由40～60wt％的第一成膜物质、20～30wt％的去离子水、5～15wt％的颜填料和15～20wt％的第一助剂制备而成；第一成膜物质为水性丙烯酸脂类聚合物和水性丙烯酸聚酯类聚合物中的至少一种；第一助剂为水溶性助剂，包括分散剂、消泡剂、附着力促进剂、润湿剂、增稠剂和成膜助剂。本发明选择低电阻的基材，并通过控制遮光层和保护层的选材以及用量，可有效控制柔性导电布的表面电阻在50mΩ/□以内，与电镀黑色金属布电阻相同，具有极优良的电磁屏蔽性能和遮光性能。本发明的遮光层通过第一成膜物质和第一助剂的选材，可有效防止遮光层和保护层向基材渗透，因此本发明的柔性导电布一侧刮涂有遮光层和保护层，而另一侧则保留了基材的原有金属层。此外，本发明柔性导电布的涂层干摩擦色牢度≥4级。
本发明提供的柔性导电布依在可见光和近红外波段的透过率为0。
综上，本发明的柔性导电布的遮光性和导电性能极佳，且涂层附着力、柔韧性和耐磨性优异。
2、本发明提供的柔性导电布的制备方法包括制备遮光涂料、制备保护涂料、刮涂遮光层和刮涂保护层，该制备方法工艺简单无污染，原材料价格低廉，便于工业化扩大生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为实施例1中柔性导电布的结构图；
图2为实施例1中刮涂工艺图。
附图标号说明：1：基材；2：遮光层；3：保护层；4：放卷辊；5：涂料；6：刮刀；7：烘道；8：收卷辊。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
本发明提出一种柔性导电布，所述柔性导电布依次包括基材、遮光层和保护层，所述遮光层和保护层位于所述基材的一侧；所述基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；
所述遮光层为黑色水性涂层，由40～60wt％的第一成膜物质、20～30wt％的去离子水、5～15wt％的颜填料和15～20wt％的第一助剂制备而成；
所述第一成膜物质为水性丙烯酸脂类聚合物和水性丙烯酸聚酯类聚合物中的至少一种；
所述第一助剂为水溶性助剂，包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂。
第一成膜物质具有优异成膜性能、成膜后极度柔软。
优选地，所述保护层厚度为1～2μm；所述遮光层厚度为0.1～5μm，低的厚度是保证表面电阻低的必要。
优选地，所述颜填料为高色素炭黑或(和)四氧化三铁等黑色填料。该高色素炭黑或(和)四氧化三铁在合适的分散剂作用下可有效分散在去离子水中，具有高遮光率和黑度。
优选地，所述高色素炭黑的粒径为9～17nm，具有极高的着色能力。
优选地，所述分散剂为DS-162、DS-192等水性分散剂；该分散剂对高色素炭黑具有良好分散效果。
所述消泡剂为DA系列矿物油消泡剂中的至少一种，能较好的消除涂料中的微泡；
所述附着力促进剂为S510或A186等水性偶联剂，能促进涂层与基布的附着力；
所述润湿剂为Superwet系列润湿剂中的一种，有助于填料的分散，防止团聚；
所述增稠剂为108F聚氨酯缔合型增稠剂或者PTF增稠剂，调节涂料的粘度到合适刮涂的范围；
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚或醇酯十二，能有效提高涂料的成膜性能。
优选地，所述保护层由60～70wt％的第二成膜物质、2～5wt％的填料、12～25wt％的去离子水和2.5～13wt％的第二助剂制备而成；所述第二助剂包括氮丙啶固化剂，所述第二成膜物质与所述氮丙啶固化剂的质量比为100:1～2。
优选地，所述第二成膜物质为水性环氧树脂或有机硅改性丙烯酸酯类；
所述填料为纳米二氧化硅粉末；
所述第二助剂还包括分散剂、消泡剂和成膜助剂。
保护层为耐磨性能优良的水性树脂掺杂高耐磨填料，能够改善柔性导电布的表面耐磨损性能。
本发明还提供一种如上述所述柔性导电布的制备方法，包括以下步骤：
S1：按质量比40～60:20～30:5～15:15～20称取第一成膜物质、去离子水、颜填料和第一助剂，搅拌混匀，得到遮光涂料；所述第一助剂包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂；
S2：按质量比60～70:2～5:12～25:2.5～13称取第二成膜物质、填料、去离子水和第二助剂，搅拌混匀，得到保护涂料；所述第二助剂包括氮丙啶固化剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂；
S3：利用刮刀将所述遮光涂料刮涂在清洁的导电织物一侧，固化，得到遮光层；
S4：利用刮刀将所述保护涂料刮涂在所述遮光层表面，固化，得到保护层。
优选地，步骤S1具体为：
按质量比40～60:20～30:5～15:15～20称取第一成膜物质、去离子水、颜填料和第一助剂，将去离子水与分散剂混合，搅拌均匀至分散剂完全溶解，加入颜填料，混合均匀，并在1500～2000r/min的转速下研磨1～2h，过滤，得到黑色水性色浆；
将第一成膜物质在500～800r/min的转速下加入到所述黑色水性色浆中，在1500r/min转速下分散15～20min；
加入润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂，在800～1000r/min的转速下分散10～15min；
在300～500r/min的转速下加入消泡剂，分散3～5min，得到遮光涂料。
优选地，步骤S2具体为：
按质量比60～70:2～5:12～25:2.5～13称取第二成膜物质、填料、去离子水和第二助剂，将第二成膜物质、去离子水和分散剂混合，在500～800r/min的转速下分散5～10min；
加入填料，在1500～2000r/min转速下分散15～290min；
加入氮丙啶固化剂、消泡剂和成膜助剂，在300～500r/min的转速下分散3～5min，得到保护涂料。
实施例1
本实施例提供一种柔性导电布，如图1所示，依次包括基材1、遮光层2和保护层3，遮光层2和保护层3位于基材1的一侧。
基材1为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；
遮光层2为黑色水性涂层。
本实施例中柔性导电布的配料表如表1所示。
表1实施例1柔性导电布配料表
本实施例提供一种上述所述柔性导电布的制备方法，包括以下步骤：
S1：制备遮光涂料A1。按表1中比例称取原料，在容器中加入去离子水和分散剂，搅拌均匀至分散剂完全溶解，然后加入高色素炭黑，混合均匀，并在1500～2000r/min的转速下研磨1～2h，过滤，得到黑色水性色浆；
将第一成膜物质JW-309丙烯酸乳液和Dolphin-1994苯丙乳液(海豚新材)在500～800r/min的转速下逐滴加入到所述黑色水性色浆中，在1500r/min转速下分散15～20分钟；
加润湿剂Suoerwet360、增稠剂108F、附着力促进剂S510和成膜助剂二丙二醇丁醚，在800～1000r/min的转速下分散10～15min；
最后在300～500r/min的转速下加入消泡剂，分散3～5min，得到遮光涂料。
S2：制备保护涂料B1。按表1中的比例称取原料，先加入有机硅改性水性丙烯酸酯1073R(海豚新材)、去离子水和分散剂在500～800r/min的转速下分散5～10min；
加入气相二氧化硅，在1500～2000r/min高速分散15～290min；
随后加入氮丙啶固化剂ET-150、消泡剂DA-503和成膜助剂二丙二醇丁醚，在300～500r/min的转速下分散3～5min，得到保护涂料。
S3：遮光层2的制备。如图2所示，首先将基材1张紧在放卷辊4和收卷辊8之间，利用刮刀6将添加在基材1上的涂料5(遮光层涂料A1)刮涂在基材1上，经过烘道7的烘烤，固化得到黑色遮光层2，最终在收卷辊8上收集成卷。
S4：保护层3的制备。利用刮刀6将保护涂料B1覆盖在遮光层2表面，固化得到保护层3，工艺同S3。
对本实施例制备的柔性导电布进行电学、遮光性能和力学性能测试，测试结果如表2所示。
表2实施例1中柔性导电布性能表
| 编号 | 检测项目 | 检测结果 |
| 1 | 表面电阻 | ASTM-D-991标准测试：25～42mΩ/□ |
| 2 | 表面颜色 | 黑色 |
| 3 | 透过率 | 不透 |
| 4 | 涂层剥离强度 | ASTM D3359-09标准测试：无法剥离 |
| 5 | 柔韧性 | 折叠、揉搓后涂层不掉色、无明显折痕 |
| 6 | 干摩擦色牢度 | ISO 105X 12:2016标准测试：4级 |
实施例2
本实施例提供一种柔性导电布，依次包括基材、遮光层和保护层，遮光层和保护层位于基材的一侧。
基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；
遮光层为黑色水性涂层。
本实施例中柔性导电布的配料表如表3所示。
表3实施例2柔性导电布配料表
本实施例提供一种上述所述柔性导电布的制备方法，制备过程同实施例1。
对本实施例制备的柔性导电布进行电学、遮光性能和力学性能测试，测试结果如表4所示。
表4实施例2中柔性导电布性能表
| 编号 | 检测项目 | 检测结果 |
| 1 | 表面电阻 | ASTM-D-991标准测试：30～48mΩ/□ |
| 2 | 表面颜色 | 黑色 |
| 3 | 透过率 | 不透 |
| 4 | 涂层剥离强度 | ASTM D3359-09标准测试：无法剥离 |
| 5 | 柔韧性 | 折叠、揉搓后涂层不掉色、无明显折痕 |
| 6 | 干摩擦色牢度 | ISO 105X 12:2016标准测试：5级 |
实施例3
本实施例提供一种柔性导电布，依次包括基材、遮光层和保护层，遮光层和保护层位于基材的一侧。
基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；
遮光层为黑色水性涂层。
本实施例中柔性导电布的配料表如表5所示。
表5实施例3柔性导电布配料表
本实施例提供一种上述所述柔性导电布的制备方法，制备过程同实施例1。
对本实施例制备的柔性导电布进行电学、遮光性能和力学性能测试，测试结果如表6所示。
表6实施例3中柔性导电布性能表
| 编号 | 检测项目 | 检测结果 |
| 1 | 表面电阻 | ASTM-D-991标准测试：35～45mΩ/□ |
| 2 | 表面颜色 | 黑色 |
| 3 | 透过率 | 不透 |
| 4 | 涂层剥离强度 | ASTM D3359-09标准测试：无法剥离 |
| 5 | 柔韧性 | 折叠、揉搓后涂层不掉色、无明显折痕 |
| 6 | 干摩擦色牢度 | ISO 105X 12:2016标准测试：4级 |
由实施例1～3的测试结果表明，本发明的柔性导电布具有如下优点：
1.导电性：表面电阻在50mΩ/□以内，与电镀黑色金属布电阻相同，具有极优良的电磁屏蔽性能和遮光性能。
2.遮光性：在可见光和近红外波段的透过率为0(即不透光)。
3.柔软性：选用的成膜物为玻璃化温度较高的高弹性成膜物质，在成膜后具有优异的柔韧性。
4.摩擦牢度：对柔性黑色遮光导电布表面涂层进行干摩擦色牢度测试，涂层表面无异常且干摩擦色牢度≥4级，满足使用性能要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种柔性导电布，其特征在于，所述柔性导电布依次包括基材、遮光层和保护层，所述遮光层和保护层位于所述基材的一侧；所述基材为表面沉积有金属的导电织物，表面电阻≤30mΩ/□；
所述遮光层为黑色水性涂层，由40～60wt％的第一成膜物质、20～30wt％的去离子水、5～15wt％的颜填料和15～20wt％的第一助剂制备而成；
所述第一成膜物质为水性丙烯酸脂类聚合物和水性丙烯酸聚酯类聚合物中的至少一种；
所述第一助剂为水溶性助剂，包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂；
所述保护层由60～70wt％的第二成膜物质、2～5wt％的填料、12～25wt％的去离子水和2.5～13wt％的第二助剂制备而成；所述第二助剂包括氮丙啶固化剂，所述第二成膜物质与所述氮丙啶固化剂的质量比为100:1～2。
2.如权利要求1所述的柔性导电布，其特征在于，所述保护层厚度为1～2μm；所述遮光层厚度为0.1～5μm。
3.如权利要求1所述的柔性导电布，其特征在于，所述颜填料为高色素炭黑和四氧化三铁中的至少一种。
4.如权利要求3所述的柔性导电布，其特征在于，所述高色素炭黑的粒径为9～17nm，四氧化三铁为4000目以上粒度。
5.如权利要求1所述的柔性导电布，其特征在于，所述分散剂为DS-162、或者DS-192；
所述消泡剂为DA系列矿物油消泡剂中的至少一种；
所述附着力促进剂为S510或者A186；
所述润湿剂为Superwet系列润湿剂中的至少一种；
所述增稠剂为108F聚氨酯缔合型增稠剂或者PTF增稠剂；
所述成膜助剂为二丙二醇丁醚或醇酯十二。
6.如权利要求1所述的柔性导电布，其特征在于，所述第二成膜物质为水性环氧树脂或有机硅改性丙烯酸酯类；
所述填料为纳米二氧化硅粉末；
所述第二助剂还包括分散剂、消泡剂和成膜助剂。
7.一种如权利要求1～6任一项所述柔性导电布的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按质量比40～60:20～30:5～15:15～20称取第一成膜物质、去离子水、颜填料和第一助剂，搅拌混匀，得到遮光涂料；所述第一助剂包括分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂；
S2：按质量比60～70:2～5:12～25:2.5～13称取第二成膜物质、填料、去离子水和第二助剂，搅拌混匀，得到保护涂料；所述第二助剂包括氮丙啶固化剂、分散剂、消泡剂和成膜助剂；
S3：利用刮刀将所述遮光涂料刮涂在清洁的导电织物一侧，固化，得到遮光层；
S4：利用刮刀将所述保护涂料刮涂在所述遮光层表面，固化，得到保护层。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S1具体为：
按质量比40～60:20～30:5～15:15～20称取第一成膜物质、去离子水、颜填料和第一助剂，将去离子水与分散剂混合，搅拌均匀至分散剂完全溶解，加入颜填料，混合均匀，并在1500～2000r/min的转速下研磨1～2h，过滤，得到黑色水性色浆；
将第一成膜物质在500～800r/min的转速下加入到所述黑色水性色浆中，在1500r/min转速下分散15～20min；
加入润湿剂、增稠剂、附着力促进剂和成膜助剂，在800～1000r/min的转速下分散10～15min；
在300～500r/min的转速下加入消泡剂，分散3～5min，得到遮光涂料。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤S2具体为：
按质量比60～70:2～5:12～25:2.5～13称取第二成膜物质、填料、去离子水和第二助剂，将第二成膜物质、去离子水和分散剂混合，在500～800r/min的转速下分散5～10min；
加入填料，在1500～2000r/min转速下分散15～290min；
加入氮丙啶固化剂、消泡剂和成膜助剂，在300～500r/min的转速下分散3～5min，得到保护涂料。
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