本發(fā)明屬于涂料添加劑領(lǐng)域，具體涉及一種電磁屏蔽型涂料添加劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)和信息工業(yè)的迅速發(fā)展，通訊設(shè)備和各種電子產(chǎn)品已經(jīng)廣泛覆蓋到國(guó)民生活的方方面面。電子電氣設(shè)備在使用的過(guò)程中產(chǎn)生電磁輻射，帶來(lái)輻射污染，同時(shí)又極易受到外界電磁感染，給電子電器設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重干擾和影響。同時(shí)，電子電氣設(shè)備產(chǎn)生的某些波段的電磁波還會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響，因此有必要采取有效防護(hù)措施。目前電磁波向外輻射的電磁能量爭(zhēng)議每年7-14%的速度遞增，電磁環(huán)境污染日益嚴(yán)重，電磁輻射污染已成為繼大氣污染、水污染、噪音污染之后的第四大社會(huì)公害。
電磁輻射既包括電器設(shè)備如電視臺(tái)、變電站、電磁波發(fā)射塔等運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高強(qiáng)度電磁波，也包括計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、手機(jī)、微波爐等家用電器使用時(shí)產(chǎn)生的電磁輻射。這些電磁輻射充斥空間，無(wú)色無(wú)味無(wú)形，可以穿透包括人體在內(nèi)的多種物質(zhì)。另一方面，電子電氣設(shè)備對(duì)外界電磁環(huán)境的敏感性增加。其主要原因在于，電子電氣設(shè)備由于日趨數(shù)字化、高度集成化、信號(hào)電平小量化以滿足及其高速化、輕量化和小型化的要求，而易受外界電磁干擾使其產(chǎn)生誤動(dòng)作，從而帶來(lái)嚴(yán)重后果；另外，工程塑料由于重量輕、加工方便、成本低廉、造型設(shè)計(jì)靈活而在電子電氣產(chǎn)品中的應(yīng)用日趨廣泛，但工程塑料在電磁場(chǎng)中很容易產(chǎn)生靜電和滯電現(xiàn)象，對(duì)電磁場(chǎng)幾乎無(wú)屏障作用，尤其是對(duì)1GHz 以下的電磁波幾乎是“透明”的。
現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了許多針對(duì)電子電器產(chǎn)品的屏蔽輻射的產(chǎn)品與方法，其中電磁屏蔽型涂料是近年來(lái)應(yīng)用范圍較為廣泛的一種。因?yàn)殡姶牌帘瓮苛线m用范圍廣泛、使用方法簡(jiǎn)單，因此受到了許多廠商的青睞。如申請(qǐng)?zhí)枮?01010152545.6的名為《一種醇溶性電磁波屏蔽涂料》的中國(guó)專(zhuān)利中提供的技術(shù)方案，該專(zhuān)利中提供了一種由微米級(jí)銀包銅導(dǎo)電粉體、醇溶性丙烯酸導(dǎo)電樹(shù)脂等材料組成的電磁波屏蔽涂料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明中提供了一種能夠有效對(duì)電磁波進(jìn)行屏蔽的涂料添加劑及該涂料添加劑的制備方法，它主要解決的問(wèn)題是針對(duì)由于添加了電磁屏蔽組分所導(dǎo)致的電磁屏蔽涂料流平性不佳的問(wèn)題，同時(shí)還能帶來(lái)良好的電磁屏蔽效果。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下步驟予以實(shí)現(xiàn)：
本發(fā)明中提供的電磁屏蔽型涂料添加劑組分及重量份為：
PMA 30-40份
有機(jī)改性膨潤(rùn)土 6-8份
二氧化硅氣凝膠粉 3-5份
納米導(dǎo)電粉 10-12份
浸潤(rùn)分散劑 0.5-1.2份
催干劑 0.1-0.3份
增光劑 0.2-0.5份
防沉降劑 1-2份
防銹劑 0.3-0.6份
其中，納米導(dǎo)電微粉為粒度為20-100nm的非晶合金粉。
在使用涂料添加劑的過(guò)程中，首先要考慮的即不影響涂料本身的粘度和性能。本發(fā)明中在設(shè)計(jì)涂料添加劑配方時(shí)，主要考慮的除了對(duì)涂膜性能的影響之外，同時(shí)還考慮了涂料儲(chǔ)存過(guò)程、涂裝過(guò)程和涂料成膜過(guò)程的影響。有機(jī)類(lèi)涂料中的添加劑需非常穩(wěn)定并且具備一定的粘度，能夠有助于在涂裝過(guò)程中形成穩(wěn)定厚度的涂膜，現(xiàn)有技術(shù)中常通過(guò)添加增稠劑、防流掛劑和防沉降劑來(lái)達(dá)到上述目的。在本發(fā)明中，通過(guò)加入有機(jī)改性膨潤(rùn)土和二氧化硅氣凝膠粉來(lái)達(dá)到目的。
為進(jìn)一步使有機(jī)改性膨潤(rùn)土適配于整體添加劑的方案中，本發(fā)明中使用的有機(jī)改性膨潤(rùn)土為自制，其制備方法為：將膨潤(rùn)土浸漬于質(zhì)量百分比為15-20%的乙烯基硅油-正己烷溶液中，在35-40℃條件下持續(xù)攪拌1-2h，然后轉(zhuǎn)移至干燥箱內(nèi)，在80-95℃條件下干燥2-3h，最后在560-580℃條件下焙燒2-2.5h，焙燒結(jié)束后隨爐冷卻即得；膨潤(rùn)土與乙烯基硅油-正己烷溶液的質(zhì)量比為1:4-4.5。
本發(fā)明通過(guò)對(duì)涂膜成膜機(jī)理的研究，選擇采用有機(jī)改性膨潤(rùn)土與二氧化硅氣凝膠粉的混合物作為該添加劑的基礎(chǔ)載體，選用溶解能力強(qiáng)的PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）溶劑作為基礎(chǔ)溶劑。有機(jī)膨潤(rùn)土經(jīng)過(guò)改性以后表面親油，會(huì)以極強(qiáng)的板狀分散于載色劑中，并通過(guò)薄片之間端部與端部的氫鍵，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而發(fā)揮增稠、觸變等功能。因其擁有較強(qiáng)的溶脹性能，為不影響涂料的使用過(guò)程，有機(jī)膨潤(rùn)土不宜直接將粉末加入涂料中，最佳的方法是預(yù)先使其在溶劑中膠凝化，然后研磨使用。二氧化硅氣凝膠密度小、比表面積和孔隙率大，具有非常好的分散性，而且觸變補(bǔ)強(qiáng)作用非常好，二氧化硅氣凝膠與有機(jī)膨潤(rùn)土配合使用能夠?qū)⒂袡C(jī)改性膨潤(rùn)土與其他添加劑有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使添加劑整體穩(wěn)定度提升。本發(fā)明中使用的二氧化硅氣凝膠粉原料中氣凝膠比表面積為400-450m2/g，密度為45-50kg/m3。
非晶合金材料由于其結(jié)構(gòu)上的特殊性（短程有序而長(zhǎng)程無(wú)序），使得其與傳統(tǒng)晶體合金材料相比，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、抗腐蝕能力和化學(xué)活性。本發(fā)明中將20-100nm的非晶合金粉作為納米導(dǎo)電粉應(yīng)用于涂料添加劑中，獲得了意想不到的良好電磁屏蔽效果。優(yōu)選非晶合金為銅基非晶合金、鋁基非晶合金、鎂基非晶合金、鈷基非晶合金、鎳基非晶合金中的一種或者多種。
在本發(fā)明中的添加劑中，可以視所要添加涂料添加適用的浸潤(rùn)分散劑，實(shí)踐中可采用將所要應(yīng)用的涂料中的浸潤(rùn)分散劑以本發(fā)明中的配比添加至本發(fā)明中的添加劑中，這樣的處理方式可有助于本發(fā)明中的添加劑與涂料進(jìn)一步有機(jī)融合。
為不影響應(yīng)用添加劑后涂料的使用性能，還需添加催干劑以促使成膜迅速發(fā)生，本發(fā)明中的催干劑為環(huán)烷酸錳、環(huán)烷酸鋯、辛酸稀土、辛酸釩、辛酸鈷中的一種或者多種。
同時(shí)，為抵消應(yīng)用本發(fā)明中添加劑對(duì)涂膜外觀的影響，還需增加增光劑成分，進(jìn)一步優(yōu)選地，所述增光劑為金紅石型二氧化鈦粉或者炭黑粉。
進(jìn)一步地，本發(fā)明添加劑中還可添加防沉降劑來(lái)調(diào)節(jié)添加劑的存儲(chǔ)性能，優(yōu)選防沉降劑為脂肪醇聚氧乙烯醚、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、椰油酰單異丙醇胺聚氧丙烯醚中的一種或者多種。還需添加防銹劑用于保護(hù)施涂的金屬基材，優(yōu)選防銹劑為膦酸鹽、苯丙噻唑、苯并三氮唑、喹啉中的一種或多種。
本發(fā)明提供一種制備上述涂料添加劑的方法，包括如下步驟：
A、向有機(jī)改性膨潤(rùn)土中倒入PMA溶劑，升溫至45-50℃并加入浸潤(rùn)分散劑和防沉降劑，在200-400r/min條件下攪拌1-2h；
B、將二氧化硅氣凝膠粉和納米導(dǎo)電粉倒入球磨機(jī)中，采用氧化鋯材質(zhì)的磨球，研磨30-60min；
C、將催干劑、增光劑和防銹劑加入步驟A產(chǎn)物中，在800-1000r/min條件下分散15-30min；
D、將步驟B中粉體加入步驟C產(chǎn)物中，在超聲、200-400r/min條件下攪拌1-1.5h，冷卻后即得所需涂料添加劑。
本發(fā)明中電磁屏蔽涂料添加劑的使用方法：將所述涂料添加劑以質(zhì)量比12-25%添加至涂料中。
本發(fā)明具有如下有益效果：
1、本發(fā)明中提供了一種可改善涂料流平性的，具有良好電磁屏蔽效能的電磁屏蔽型涂料添加劑及其制備方法。
2、本發(fā)明中的涂料添加劑有助于增強(qiáng)有機(jī)涂料的穩(wěn)定性，增強(qiáng)其存儲(chǔ)和使用過(guò)程中的穩(wěn)定性，且對(duì)涂料涂裝過(guò)程無(wú)影響。
3、本發(fā)明中的涂料添加劑有助于增強(qiáng)涂料對(duì)所施涂的金屬基材的防銹功能。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
1、有機(jī)改性膨潤(rùn)土的制備
有機(jī)改性膨潤(rùn)土的制備方法為：將膨潤(rùn)土浸漬于質(zhì)量百分比為16%的乙烯基硅油-正己烷溶液中，在38℃條件下持續(xù)攪拌2h，然后轉(zhuǎn)移至干燥箱內(nèi)，在95℃條件下干燥3h，最后在570℃條件下焙燒2h，焙燒結(jié)束后隨爐冷卻即得。
膨潤(rùn)土與乙烯基硅油-正己烷溶液的質(zhì)量比為1:4.4。
考慮到作為涂料中的添加劑進(jìn)行添加，添加劑中固體成分粒徑越小，涂料成膜效果越細(xì)膩，所以在本實(shí)施例中，膨潤(rùn)土粒徑控制小于10μm時(shí)，在實(shí)際使用過(guò)程中即可得到較為良好的成膜效果。
2、按照以下組分及質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行涂料添加劑的制備：
PMA溶劑、二氧化硅氣凝膠粉、鐵基非晶合金粉采用市售產(chǎn)品，二氧化硅氣凝膠份選用粒徑為8-10μm的產(chǎn)品，二氧化硅氣凝膠粉原料中氣凝膠比表面積為430m2/g，密度為48kg/m3，非晶合金粉的粒度為100nm。浸潤(rùn)分散劑選擇市售有機(jī)涂料用浸潤(rùn)分散劑即可，進(jìn)一步優(yōu)選，可根據(jù)所添加的涂料配方，選擇與涂料中浸潤(rùn)分散劑相同的原料。同時(shí)，考慮到涂料均一性，選用的增光劑為粒度為5-8μm的金紅石型二氧化鈦微粉。防銹劑統(tǒng)一選用苯并三氮唑。
添加劑的制備方法為：
A、向有機(jī)改性膨潤(rùn)土中倒入PMA溶劑，升溫至48℃并加入浸潤(rùn)分散劑和防沉降劑，在400r/min條件下攪拌2h；
B、將二氧化硅氣凝膠粉和納米導(dǎo)電粉倒入球磨機(jī)中，采用氧化鋯材質(zhì)的磨球，研磨50min；
C、將催干劑、增光劑和防銹劑加入步驟A產(chǎn)物中，在950r/min條件下分散30min；
D、將步驟B中粉體加入步驟C產(chǎn)物中，在超聲、400r/min條件下攪拌1.5h，冷卻后即得所需涂料添加劑。
將實(shí)施例中制得的添加劑以質(zhì)量比15%添加至有機(jī)氟碳涂料中進(jìn)行應(yīng)用，將其涂裝于PP材質(zhì)的手機(jī)殼套產(chǎn)品上，帶漆膜干燥后進(jìn)行測(cè)試（涂層厚度為35μm）。對(duì)比例選用市售普通電磁屏蔽涂料（涂層厚度為35μm），結(jié)果如下：
由測(cè)試結(jié)果可見(jiàn)，本發(fā)明中的電磁屏蔽涂料耐腐蝕能力好、屏蔽效果達(dá)到80db以上，屏蔽效果非常好，而且使用了添加劑的涂料流平性佳。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)施例中的添加劑添加量超過(guò)25wt%時(shí)，會(huì)影響涂料的流平性，而添加量小于12wt%時(shí)，電磁屏蔽效果不佳，添加量在15-18wt%范圍內(nèi)最佳。
最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案而非對(duì)其進(jìn)行限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修改后的技術(shù)方案脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。