SU1742868A1 - Магнитодиэлектрическа композици - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области химии и металлургии, в частности к созданию магнитодиэлектрических композиций , которые нанос т по лаковой технологии на пластмассовые подложки или из которых формуют издели , и может

быть использовано в радиотехнической и электронной промышленности, вычисли- Уельной технике, например, дл  обеспечени  эффективного экранировани  от действи  электромагнитных волн.

Известна композици  низкой плотности , поглощающа  электромагнитное излучение , содержаща  ч. твердого термопластичного синтетического диэлектрика ТСД, сополимер стирола и бутилакрилата) и 10-85 ч. смеси коллоидно-диспергированного в ТСД поглотител  электромагнитного излучени  (ЭМИ) с размером частиц 0,01-0,7 мкм - окись магнитного металла (Fe-jC) и порошка с размером частиц z-чи мкм, рассеивающего ЭМИ, например карбонильное железо.

Указанна  композици  имеет плотность 1,,0 г/см3, тангенс угла магнитных потерь tgft| 0,05, магнитна  проницаемость (U 2,5 при частоте 1и9Гц.

Недостатком известной композиции  вл етс  невозможность получени  большого значени  величины магнитной проницаемости , что не может обеспечить эффективное экранирование объекта.

Известна магнитодиэлектрическа  масса, представл юща  собой композицию ферромагнитного порошка (карбонильного железа) со св зующим диэлектриком на основе полистирола, полиизобутиле- на и пластификатора. Магнитодиэлект- ричесуа  масса предназначена дл  изготовлени  деталей, примен емых в радиоаппаратуре , методом гор чего прессовани  при 1 5-1бО°С, удельном давлении 200-300 кгс/см2, с воздушным охлаждением до комнатной температуры. Значени  величины магнитной проницаемости магнитодиэлектрической массы, исследуемой при частоте Гц, лежат в пределах Пл 2,-3,2, диэлектрическа  проницаемость Ј 8-22; tgJU13 J.-0,9, тангенс угла диэлектрических потерь tgЈ 0,01-0,08.

Как видно из представленных данных, известна  магнитодиэлектрическа  масса также не позвол ет получать материал с высоким значением величины магнит-- ной проницаемости даже при высокой частоте ( Гц),что ограничивает ее использование в качестве экранирую- щего материала в широком диапазоне частот,

Известна композици  дл  защиты от электромагнитного излучени  электрон

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ного оборудовани , котора  содержит полимер и наполнитель, в состав которого входит 80,,5 ч. карбонильного никел  с размером частиц Јt 5 мкм или в виде чешуек диаметром 80 мкм и 0,,0 ч. технического углерода с размером частиц 1 мкм и/или

графита с размером частиц 10 мкм. На образцы из АБС-пластика нанос т композицию, полученную смешением 50 г органического растворител , 18 ч. полимерного пленкообразующего, 2 ч. технического углерода (размер частиц 0,1 мкм) и 98 ч, никел  карбонильного (размер частиц 2,Ь мкм). После сушки в течение 24 ч при 20°С получают покрытие толщиной 50 мкм с хорошей адгезией и экранирующей способностью. Согласно известной рецептуре, была приготовлена композиций, содержаща  18 г полимерного св зующего - полистирола ,  вл ющегос  хорошим пленкообразующим и наиболее совместимым по физико-химическим свойствам с АБС- пластиком, представл ющим собой сополимер стирола с акрилонитрилом и 1,3- бутадиеном, 2 ч. технического углерода (размер частиц 0,5 мкм), 98 ч. карбонильного никел  (размер частиц 2,5 мкм) и 50 г толуола, что составл ет в пересчете на масД:

Полистирол11,0

Технический углерод1 ,U

Карбонильный никельр8,0

Толуол30,0

После нанесени  композиции кистью на образцы из АБС-пластика и сушки при 20+jZ°C в течение 24 ч получили покрытие толщиной 50 мкм, значение величины магнитной проницаемости ГМ 2,2-3,2 при частоте 50-1200 МГц. Недостатком известной композиции  вл етс  невозможность достижени  больших значений величины магнитной проницаемости в широком диапазоне частот.

Цель изобретени  - повышение экранирующей способности композиции путем повышени  магнитной проницаемости последней.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что магнитодиэлектрическа  композици  содержит сополимер метилме- такрилата и бутилметакрилата с мол рным соотношением 1:3, ферромагнитные порошки металлов - карбонильный никель с размерам частиц 1-3U мкм, карбонильное железо с размером частиц

1-4} мкм, электролитическое железо с размером частиц 0, MKM и ксилол и/или толуол при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбонильный никель28-32

Карбонильное железо

с размером частиц

1-45 мкм26,0-30, 5

Электролитическоеf

железо с размером

частиц 0,5-1,0 мкм 1,0-4,0

Сополимер метилметакрилата и бутилметакрилата с мол рным

соотношением 1:38-11

Ксилол и/или толуол Остальное

В магнитодиэлектрической композиции используют в качестве дисперсного наполнител  ферромагнитные порошки ме металлов различной природы, дисперсности и формы частиц, которые после введени  их в раствор сополимера ме- тилметакрилата и бутилметакрилата с мол рным соотношением 1:3 образуют композицию, не требующую введени  других компонентов дл  отверждени  или структурировани  и высокотемпературной сушки„

Использование в качестве дисперсных наполнителей именно трех ферромагнитных порошков металлов различной природы , FeKop5 и NiKQpg-, дисперсности (размер частиц 0,5 1,0 мкм, 1-30 мкм, - 45 мкм) и формы (частицы Геэл дендритной разветвленной формы, Ni.g- бесформенные агрегаты, FeKCJpg круглой формы), способствует более равномерному распределению их в полимерном св зующем - сополимере метилметакрила та и бутилметакрилата, который полностью изолирует металлические частиц одна от другой о При нанесении композиции на пластмассовые подложки (АБС - пластик, ударопрочный полистирол, полиметилметакрилат, МСН-сополимер и др„) происходит набухание и растворение поверхностного сло  подложки и благодар  хорошей совместимости св зующего - сополимера метилметакрилата и бутилметакрилата с материалом подложек за счет взаимного проникновени  их поверхностей обеспечиваетс  прочно сцепление и высока  адгези . При высыхании композици .не претерпевает химических превращений и образует маг- нитодиэлектрическое покрытие в результате физического процесса - испарени 

5

0

5

0

5

0

5

0

5

органического растворител . Испарение растворител  в процессе сушки приводит к образованию плотноупакованной коагул ционной структуры, котора  обеспечивает сплошное, ровное покрытие , дающее высокие значени  величины магнитной проницаемости ГЦ 6,Ь-11,6. при частоте 50-1200 МГц.

Композицию готов т путем смешени  ферромагнитных наполнителей - порошков металлов (NiKqp5, Fe kqps и еэл ) различного состава с последующим введением их в раствор сополимера метилметакрилата и бутилметакрилата с мо- , л рным соотношением 1:3 в ксилоле при определенном соотношении компонентов до образовани  суспензии и доведением ее до условной в зкости с добавлением толуола и/или ксилола.

Композицию нанос т без дополнительной обработки на пластмассовые подложки (например АЬС-пластик) намазыванием кистью или пневматическим распылением „ Сушку осуществл ют при комнатной температуре (20+2°С) в течение 1-3 ч и выдерживают 12 ч до проведени  электрофизических измерений. После высыхани  получают однородное, ров- рое, сплошное, матовое магнитодиэлект- рическое покрытие черного цвета, прочно прилегающее к поверхности пластмассовой подложки.

Предлагаемый интервал содержани  ингредиентов, вход щих в состав композиции , выбран из условий, обеспечивающих получение магнитодиэлектричес- кого материала, имеющего повышенные значени  магнитной проницаемости (табл. 1, примеры 1-8).

При содержании Н1к„р5-ниже предлагаемого предела, например 25 масД (табл. 1, пример 11), или выше (пример 12) при содержании FeKQfs- и реэл в предлагаемых пределах значени  величины магнитной проницаемости наход тс  на уровне значений гц известной композиции.

Содержание Fe кор выше (пример 10) или ниже (пример 9/ предлагаемых количеств при предлагаемом содержании М1кс,р$и реэл привод т к ухудшению качества покрытий - по вл ютс  неровности , шероховатость, а также понижение значени  магнитной проницаемости.

Электролитическое железо благодар  высокой удельной поверхности ( л- 56 ) и малому размеру частиц

7174286Ь ,5-1,0 мкм) выполн ет функцию струк- Fe 9

(К (т Гекар гаемо ранен Fe 9/1 ухудш ти  и ховат высок

турирукхцего , повышающего в зкость композиции, предотвращает быстрое ее расслоение, улучшает качество покрыти . Поэтому снижение содержани  Fe3A, например, до 0,5 мае % при сохранении концентраций Н1Кар8и FeKOpg (пример 13) ускор ет расслаивание ком позиции .в процессе ее нанесени  и уменьшает значение /U . Повышение содержани  Fe эл например, до 4,5 мас.% при сохранении содержаний Ni квр$и FeKclp5- (пример 14) приводит также к снижению величины пд .

Использование сополимера метилмета крилата с бутилметакрилатом при запредельных значени х концентраций, например 7 и 12 масД при сохранении предлагаемых содержаний ферромагнитных наполнителей не обеспечивает достаточную изол цию металлических частиц в случае понижени  содержани  сополимера (табл„ 1, пример 15) и значение величины магнитной проницаемост не повышаетс , в случае роста содержани  сополимера (пример 16) значительн повышаетс  в зкость композиции, что ухудшает ее реологические свойства, понижаетс  содержание, металлических наполнителей по отношению к сополимер и значение величины магнитной проницаемости .

Выбор ферромагнитных порошков карбонильного железа и никел  и электролитического железа различной дисперсности .обусловлен получением равномерного , гладкого, сплошного покрыти  из композиции, не оседающей в процессе нанесени , а также способствует повышению значений величины магнитной проницаемости покрытий, что подтверждаетс  данными табл. 2.

При использовании с размером частиц ниже предлагаемых (0,2-0,5мкм при сохранении дисперсности NiK(jpg. ухудшаетс  качество покрытий, так как по вл етс  растрескивание, и понижаетс  значение /и (табл„ 2, пример 6). Увеличение размеров частиц Fe до 1-2 мкм при сохранении дисперсности i приводит к расслоению композиции, ухудшению качества покрытий и понижению значени  (табл. 2, пример /)

При использовании РевдрЈс размером частиц ниже предлагаемого предела, например 0,2-1,0 мкм, при сохранении интервалов дисперсности)

Fe 9

0

5

0

5 лата ,

35

не происходит роста значени  (К (табл 2, пример 2). Использование Гекар5с Размером частиц выше предлагаемого предела (45-101) мкм) при сохранении размеров частиц Fe 9/1 (табл. 2, пример 3) приводит к ухудшению качества композиции, покрыти  из нее получаютс  неровные, шероховатые , магнитна  проницаемость невысока  с

Запредельные значени  размеров частиц Ni.Kapjj-0,2-1,0 и 30-60 мкм при сохранении дисперсности FeWpgH Fe-эл. (примеры Ч и 5 соответственно) привод т к ухудшению качества покрытий ввиду комкуемости очень мелких частиц и шероховатости и неровности крупных и к понижению значени  (Ц .

Композицию готов т следующим образом с

Дл  приготовлени  100 г композиции берут 13,7 г 65%-ного раствора сополимера метилметакрилата и бутилметакри- лата с мол рным соотношением 1:3 в ксилоле, добавл ют 24,8 г толуола и ввод т в последний тщательно перемешанные порошки NiKap$, Fe KQpg- и Fe ЭА в количестве 28,0; 30,5 и 3,0 г соответственно . Равномерно все переме-вмешивают сначала агатовым пестиком,а затем с помощью магнитной мешалки, получают композицию при следующем содержании компонентов, мас.%:

Карбонильный никель28,0

Карбонильное железо с размером частиц

1-45 мкмJ0,5

Электролитическое железо с размером частиц 0,5-J мкм3,0

Сополимер метилметакрилата в бутилметакрилата с мольным соотношением 1:3У,0 .

кситюл и толуол29,5

Условную в зкость композиции определ ют по вискозиметру ВЗ-4 (0 сопла А мм), она составл ет 20 с.

Композицию нанос т без дополнитель- 50 ной обработки на пластмассовые подложки из АБС-пластика намазывание.м кистью. Сушку осуществл ют при комнатной температуре (20+2°С) в течение 3 ч и выдержке 12 ч перед проведе- 55 нием измерений толщины магнитодиэлект- рического покрыти  и его электрофизических характеристик. Толщина сло  40 мкм, адгези  покрыти  к пластмассовой подложке 1 балл. Магнитна  про40

45

ницаемость при частоте 50 МГц составл ет 6,0, а при частоте 1200 МГц 11,0, тангенс угла магнитных потерь tg(Us 0,38 - 0,4 соответственно, по верхностное сопротивление покрыти  24«103 Ом.

Предлагаема  композици  позвол ет получать магнитодиэлектрическое покции путем повышени  магнитной прони-- цаемости, она дополнительно содержит ферромагнитные порошки железа карбонильного с размером частиц 1-45 мкм и железа электролитического с ра.змером частиц 0,5-1 мкм, а в качестве полимерного св зующего - сополимер метил- мет акрилата и бутилметакрилата с мо

рытие, обеспечивающее защиту от элект-ю л рным соотношением 1:3 и в качестве

растворител -ксилол и/или толуол при следующем содержании компонентов, -мае Л:

Карбонильный никель28-32

15 Железо карбонильное с размером части ц

1-45 мкм 26,0-30,5

Железо электролитическое с размером

20частиц 0,5-1,0 мкм 1,0-4,0

Сополимер метилмета- крилата и

бутилметакрилата с

мол рным соотноше25нием 1:38-11

Ксилол и/или толуолОстальное

ромагнитного излучени  электронного оборудовани , при этом по сравнению с известной композицией увеличиваетс  значение величины магнитной проницаемости с 2,4 и 3,5 до 6,6-11,5, т.е. в три раза, и повышаетс  степень поглощени  .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Магнитодиэлектрическа  композици , содержаща  термопластичное полимерное св зующее, наполнитель - карбонильный никель и растворитель, отличающа с  тем, что, с целью повышени  экранирующей способности компози-11

   17 2868

   Примечание. Состав: композиций, мае,

   мер 1D; толуол 29,0.

   12 Таблица 2

   РеЭЛ 3; сополи