本發(fā)明涉及電磁屏蔽涂料領(lǐng)域，具體涉及一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是電子信息工業(yè)的迅猛發(fā)展，各種電子產(chǎn)品和通訊設(shè)備的日益普及為我們?nèi)粘Ｉ钐峁┝撕艽蟮谋憷?。但是這些設(shè)備在工作的同時(shí)，也產(chǎn)生越來(lái)越多的輻射污染。電磁輻射污染產(chǎn)生的電磁干擾不僅給電子設(shè)備，特別是精密電子儀器的正常使用帶來(lái)嚴(yán)重影響，而且無(wú)處不在的電磁污染環(huán)境還給人們尤其是青少年的身心健康帶來(lái)了危害。因此電磁屏蔽材料的研究就顯得愈發(fā)重要。電磁屏蔽材料就是利用材料的反射、吸收或抵消等機(jī)理阻止輻射場(chǎng)源所產(chǎn)生的電磁能進(jìn)入被屏蔽區(qū)域，從而有效地消除或減少電磁環(huán)境對(duì)相關(guān)設(shè)備的影響和對(duì)人體健康的危害。

目前應(yīng)用較多的電磁屏蔽材料為復(fù)合型電磁屏蔽涂料，其組成主要是成膜樹脂、導(dǎo)電填料、稀釋劑等，其中導(dǎo)電填料是重要的組成部分，常用的有銀粉、銅粉、鎳粉、銀包銅粉、炭黑、碳納米管等。而以碳納米管為代表的納米材料具有優(yōu)異的尺度效應(yīng)和常規(guī)材料無(wú)法比擬的電磁學(xué)性能，在導(dǎo)電和電磁屏蔽方面表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，因此以碳納米管為基礎(chǔ)填料的電磁屏蔽涂料的研究和開發(fā)越來(lái)越受到重視?，F(xiàn)有的電磁屏蔽涂料主要存在的缺點(diǎn)有：密度大、屏蔽效果差、兼容性差、頻帶窄、環(huán)境適應(yīng)性差，不能滿足工程應(yīng)用的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有電磁屏蔽涂料存在的缺點(diǎn)，提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料及其制備方法，該涂料能夠最大限度地使材料達(dá)到“質(zhì)量輕、屏蔽效果好、兼容性強(qiáng)、工作頻帶寬、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)”的效果。

本發(fā)明提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，該涂料包括100份的環(huán)氧樹脂、60～80份的環(huán)氧樹脂稀釋劑、7.5～8.5份的環(huán)氧樹脂固化劑、3～5份的碳納米管、10～20份的碳納米管分散劑、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；所述環(huán)氧樹脂與所述環(huán)氧樹脂稀釋劑混合形成稀釋后的環(huán)氧樹脂，所述乙炔碳黑的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.05～0.10g/mL，所述四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.01～0.04g/mL。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述乙炔碳黑的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.07～0.09g/mL。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述乙炔碳黑的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.0836g/mL。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.02～0.03g/mL。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.0254g/mL。

本發(fā)明提供上述輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料的制備方法，包括以下步驟：

以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，向100份的環(huán)氧樹脂中加入60～80份的環(huán)氧樹脂稀釋劑，攪拌10～20分鐘，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂；取3～5份的碳納米管，與乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須進(jìn)行混合，研磨1～2小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；所述乙炔碳黑的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.05～0.10g/mL，所述四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.01～0.04g/mL；

向稀釋后的環(huán)氧樹脂中依次加入碳黑納米碳管混合體和10～20份的碳納米管分散劑，添加砂磨珠，以1500～2500轉(zhuǎn)每分鐘的速率攪拌研磨1～2小時(shí)，去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；將涂料粗產(chǎn)品超聲分散10～20分鐘，再加入7.5～8.5份的環(huán)氧樹脂固化劑，攪拌10～20分鐘，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述乙炔碳黑的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.07～0.09g/mL。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與所述稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.02～0.03g/mL。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述環(huán)氧樹脂為室溫固化環(huán)氧樹脂。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述環(huán)氧樹脂固化劑為改性聚醚胺或者改性脂環(huán)胺。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)本發(fā)明的涂料在環(huán)氧樹脂中添加有碳納米管、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須，這些材料質(zhì)量輕、密度小，而且，環(huán)氧樹脂、碳納米管、四針狀氧化鋅晶須能夠形成網(wǎng)狀導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，乙炔碳黑進(jìn)一步增強(qiáng)網(wǎng)狀導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性能和對(duì)電磁波的屏蔽效能。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有測(cè)試條件下，10MHz～1GHz波段下的屏蔽效能均在40dB以上，其中30Mz～900MHz的屏蔽效能均在50dB以上，且涂層性能穩(wěn)定，重復(fù)性好，比目前國(guó)內(nèi)已知的電磁屏蔽涂料在同等面密度下吸收電磁波性能更好。本發(fā)明不僅能夠滿足“質(zhì)量輕、電磁波屏蔽效果強(qiáng)、兼容性優(yōu)良、頻帶寬和環(huán)境適應(yīng)性好”的要求，而且在單層結(jié)構(gòu)條件下就能最大限度地屏蔽電磁波，同時(shí)能通過調(diào)節(jié)材料表面所涂覆涂料用量來(lái)調(diào)節(jié)材料表面屏蔽效果，使其應(yīng)用范圍更廣。

(2)本發(fā)明的材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉。每平方米原料價(jià)格約為40～50元，相當(dāng)于同類在用材料的1/3～1/4。

(3)本發(fā)明的涂料配制簡(jiǎn)單，原材料不需加工處理，所述涂料按配方制得后可直接涂裝。適合一定規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。

(4)本發(fā)明的涂料可采用刷涂、噴涂的方法，對(duì)涂層的厚度、精度要求較低，適合各種復(fù)雜形體涂裝。

(5)本發(fā)明的涂料施工面密度低，是國(guó)內(nèi)同類納米電磁屏蔽涂料面密度的1/3～1/2，能更好地減輕材料整體重量。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，該涂料包括100份的環(huán)氧樹脂、60～80份的環(huán)氧樹脂稀釋劑、7.5～8.5份的環(huán)氧樹脂固化劑、3～5份的碳納米管、10～20份的碳納米管分散劑、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；環(huán)氧樹脂與環(huán)氧樹脂稀釋劑混合形成稀釋后的環(huán)氧樹脂，乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.05～0.10g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.01～0.04g/mL。

優(yōu)選的，乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.07～0.09g/mL，最佳0.0836g/mL。

優(yōu)選的，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.02～0.03g/mL，最佳0.0254g/mL。

優(yōu)選的，環(huán)氧樹脂固化劑為8份。

環(huán)氧樹脂可以為室溫固化環(huán)氧樹脂；為滿足常溫下表面固化時(shí)間短的要求，本發(fā)明實(shí)施例中的環(huán)氧樹脂固化劑優(yōu)選為改性聚醚胺或改性脂環(huán)胺；本發(fā)明實(shí)施例中采用的碳納米管分散劑為碳納米管專用分散劑，環(huán)氧樹脂稀釋劑為環(huán)氧樹脂專用稀釋劑。

本發(fā)明實(shí)施例提供上述輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料的制備方法，包括以下步驟：

以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，向攪拌釜中加入100份的環(huán)氧樹脂和60～80份的環(huán)氧樹脂稀釋劑，攪拌10～20分鐘至攪拌均勻，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂；

向行星球磨機(jī)中加入3～5份的碳納米管、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須，混合，在行星球磨機(jī)中球磨1～2小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.05～0.10g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.01～0.04g/mL；

向稀釋后的環(huán)氧樹脂中依次加入碳黑納米碳管混合體、10～20份的碳納米管專用分散劑，將攪拌釜的攪拌槳更換成砂磨專用攪拌頭，向攪拌釜中添加一定量直徑為0.6mm的砂磨珠，以1500～2500轉(zhuǎn)每分鐘的速率攪拌研磨1～2小時(shí)，去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；用超聲分散儀將涂料粗產(chǎn)品超聲分散10～20分鐘至分散均勻，再加入7.5～8.5份的環(huán)氧樹脂固化劑，在攪拌釜中攪拌10～20分鐘至攪拌均勻，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

下面通過5個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：

環(huán)氧樹脂1份、環(huán)氧樹脂稀釋劑0.6份、碳納米管0.03份、碳納米管專用分散劑0.1份、改性聚醚胺0.08份，以及乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.07g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.02g/mL。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的制備過程為：

在攪拌釜中加入環(huán)氧樹脂1份和環(huán)氧樹脂稀釋劑0.6份后攪拌10分鐘，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂稀釋劑選擇市售的環(huán)氧樹脂專用稀釋劑；將碳納米管0.03份、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須在行星球磨機(jī)中球磨1小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.07g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.02g/mL；

將碳黑納米碳管混合體和碳納米管專用分散劑0.1份加入到稀釋后的環(huán)氧樹脂中，再更換砂磨攪拌頭，并在攪拌釜中加入適量直徑為0.6mm的砂磨球，設(shè)置轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)每分鐘，研磨1小時(shí)，最后去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；

用超聲分散儀分散涂料粗產(chǎn)品10分鐘，然后再加入改性聚醚胺0.08份并攪拌20分鐘，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的施工過程為：用刷涂的方式在1塊尺寸為180mm×180mm×4mm的鋁板表面均勻涂覆39g的電磁屏蔽涂料。然后在室溫下固化12小時(shí)即可。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：

環(huán)氧樹脂1份、環(huán)氧樹脂稀釋劑0.7份、碳納米管0.05份、碳納米管分散劑0.15份、改性脂環(huán)胺0.08份，以及乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.09g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.03g/mL。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的制備過程為：

在攪拌釜中加入環(huán)氧樹脂1份和環(huán)氧樹脂稀釋劑0.7份后攪拌10分鐘，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂稀釋劑選擇市售的環(huán)氧樹脂專用稀釋劑；

將碳納米管0.05份、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須在行星球磨機(jī)中球磨1.5小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.09g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.03g/mL；

將碳黑納米碳管混合體和碳納米管專用分散劑0.15份加入到稀釋后的環(huán)氧樹脂中，再更換砂磨攪拌頭，并在攪拌釜中加入適量直徑為0.6mm的砂磨球，設(shè)置轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)每分鐘，研磨1小時(shí)，最后去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；

用超聲分散儀分散涂料粗產(chǎn)品10分鐘，然后再加入改性脂環(huán)胺0.08份并攪拌20分鐘，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的施工過程為：用噴涂的方式在1塊尺寸為180mm×180mm×1mm的玻璃鋼材料表面涂覆約5g的導(dǎo)電漆，用烘箱將上述玻璃鋼在60℃±5℃條件下加熱4小時(shí)后再在其表面噴涂51g電磁屏蔽涂料，然后在室溫下固化24小時(shí)后即可。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：

環(huán)氧樹脂1份、環(huán)氧樹脂稀釋劑0.8份、碳納米管0.04份、碳納米管專用分散劑0.15份、改性脂環(huán)胺0.085份，以及乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.05g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.01g/mL。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的制備過程為：

在攪拌釜中加入環(huán)氧樹脂1份和環(huán)氧樹脂稀釋劑0.8份后攪拌15分鐘，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂稀釋劑選擇市售的環(huán)氧樹脂專用稀釋劑；

將碳納米管0.04份、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須在行星球磨機(jī)中球磨1.5小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.05g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.01g/mL；

將碳黑納米碳管混合體和碳納米管專用分散劑0.15份加入到稀釋后的環(huán)氧樹脂中，再更換砂磨攪拌頭，并在攪拌釜中加入適量直徑為0.6mm的砂磨球，設(shè)置轉(zhuǎn)速為2500轉(zhuǎn)每分鐘，研磨1小時(shí)，最后去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；

用超聲分散儀分散涂料粗產(chǎn)品20分鐘，然后再加入改性脂環(huán)胺0.085份并攪拌10分鐘，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：

環(huán)氧樹脂1份、環(huán)氧樹脂稀釋劑0.65份、碳納米管0.035份、碳納米管專用分散劑0.2份、改性脂環(huán)胺0.075份，以及乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.10g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.04g/mL。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的制備過程為：

在攪拌釜中加入環(huán)氧樹脂1份和環(huán)氧樹脂稀釋劑0.65份后攪拌20分鐘，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂稀釋劑選擇市售的環(huán)氧樹脂專用稀釋劑；

將碳納米管0.035份、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須在行星球磨機(jī)中球磨2小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.10g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.04g/mL；

將碳黑納米碳管混合體和碳納米管專用分散劑0.2份加入到稀釋后的環(huán)氧樹脂中，再更換砂磨攪拌頭，并在攪拌釜中加入適量直徑為0.6mm的砂磨球，設(shè)置轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)每分鐘，研磨2小時(shí)，最后去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；

用超聲分散儀分散涂料粗產(chǎn)品20分鐘，然后再加入改性脂環(huán)胺0.075份并攪拌20分鐘，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例提供一種輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括以下成分：

環(huán)氧樹脂1份、環(huán)氧樹脂稀釋劑0.7份、碳納米管0.045份、碳納米管專用分散劑0.2份、改性聚醚胺0.08份，以及乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.0836g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.0254g/mL。

本實(shí)施例的電磁屏蔽涂料的制備過程為：

在攪拌釜中加入環(huán)氧樹脂1份和環(huán)氧樹脂稀釋劑0.7份后攪拌10分鐘，得到稀釋后的環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂稀釋劑選擇市售的環(huán)氧樹脂專用稀釋劑；

將碳納米管0.045份、乙炔碳黑、四針狀氧化鋅晶須在行星球磨機(jī)中球磨1.5小時(shí)，得到碳黑納米碳管混合體；乙炔碳黑的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.0836g/mL，四針狀氧化鋅晶須的質(zhì)量與稀釋后的環(huán)氧樹脂的體積比為0.0254g/mL；

將碳黑納米碳管混合體和碳納米管專用分散劑0.2份加入到稀釋后的環(huán)氧樹脂中，再更換砂磨攪拌頭，并在攪拌釜中加入適量直徑為0.6mm的砂磨球，設(shè)置轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)每分鐘，研磨1小時(shí)，最后去除砂磨珠，得到涂料粗產(chǎn)品；

用超聲分散儀分散涂料粗產(chǎn)品10分鐘，然后再加入改性聚醚胺0.08份并攪拌20分鐘，得到輕質(zhì)納米電磁屏蔽涂料。

本發(fā)明的電磁屏蔽機(jī)理屬于電損耗型電磁屏蔽機(jī)理，所涉及的原材料均為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品，無(wú)需再加工處理。本發(fā)明制得的電磁屏蔽涂料，不僅能最大限度地滿足面密度低、高吸收，兼容性優(yōu)良和頻帶寬的要求，在單層結(jié)構(gòu)條件下就能使電磁波大量進(jìn)入涂層內(nèi)部，并能最大限度的使之損耗或衰減；而且還能通過調(diào)節(jié)被涂覆材料表面的涂層面密度的大小來(lái)調(diào)整電磁屏蔽頻段，從而使電磁屏蔽涂料的應(yīng)用范圍更廣。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。