專利名稱：石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁波屏蔽涂料領(lǐng)域，涉及一種納米石墨微片填料或者石墨微片填料與導(dǎo)電金屬粉混合的多組分填料組成的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著高分子材料的不斷開發(fā)和塑料成型技術(shù)的日益發(fā)展，工程塑料制件以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在電子工業(yè)中倍受青睞。但通用高分子材料幾乎無(wú)電磁屏蔽作用，使以工程塑料為機(jī)殼的信息技術(shù)處理設(shè)備及其他電子儀器設(shè)備在使用過(guò)程中有可能作為發(fā)射源造成空間電磁波污染，或作為接收源受到外界電磁波的干擾，這便又限制了工程塑料在電子工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。為解決這一難題，研制有效的流體電磁屏蔽涂料，涂刷于各種形狀的工程塑料表面形成屏蔽涂層，是一種行之有效的方法。
目前，國(guó)內(nèi)外普遍使用的是單純的金屬系導(dǎo)電填料電磁波屏蔽涂料，如銀、銅、鎳、金屬纖維等，因而成本居高不下，此外，金屬涂料的穩(wěn)定性不好，比重大。而碳系填料成本低廉、質(zhì)輕、穩(wěn)定性好、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，但多半導(dǎo)電性相對(duì)要差些。但石墨由于其特殊的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電性較好、熱膨脹系數(shù)小、耐熱性優(yōu)良、在高溫下尺寸和機(jī)械性能穩(wěn)定、且具有自潤(rùn)滑特性，是良好的導(dǎo)電填料。S.Syed Azim等人〔S.Syed Azim，A.Satheesh，K.K.Ramu，S.Ramu，G.Venkatachari，Studies on graphite based conductive paint coatings，Progressin Organic Coat ings，2005.〕將片狀石墨與碳黑混合作為導(dǎo)電填料同環(huán)氧樹脂復(fù)合制備導(dǎo)電涂料，最佳導(dǎo)電涂膜電阻率可降至2×10-5MΩ·cm(填料含量為55vol％，石墨與碳黑比為85∶15)，主要是作為抗靜電涂料。D.D.L.Chung等人〔Jingyao Cao，D.D.L.Chung，Colloidal graphite as an admixture in cement and as a coatingon cement for electromagnetic interference shielding，Cementand Concrete Research 33(2003)1737-1740.〕將膠態(tài)石墨添加至陶瓷基體中制備電磁屏蔽涂料，填充分?jǐn)?shù)0.92vol％時(shí)，電磁屏蔽效能達(dá)到22dB(1GHz，厚度為0.4mm左右)。而專利(公開號(hào)CN1147211A)則公開了一種普通石墨填料導(dǎo)電復(fù)合涂料，由于其石墨粒子粒徑比較大(平均粒徑為0.5μm)，制備的涂料屏蔽性能較差，主要是用作彩色顯象管的抗靜電涂料。以上文獻(xiàn)制備的復(fù)合導(dǎo)電涂料均不能滿足普通的電磁屏蔽要求(電磁屏蔽效能SE須在30dB以上)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電磁屏蔽性能較好的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種電磁屏蔽性能較好的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，包括下列組分納米石墨微片 10～50重量份分散劑 0～4重量份成膜樹脂 20～89.8重量份混合溶劑 適量還包括0～60重量份金屬粉和0～3重量份偶聯(lián)劑。
上述納米石墨微片是二維納米結(jié)構(gòu)，直徑為1～20μm，厚度為30～80nm(徑厚比250左右)，狀似圓盤或無(wú)規(guī)片狀。
上述成膜樹脂為丙烯酸酸樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚胺酯、硝基漆中的一種。
上述分散劑為陽(yáng)離子表面活性劑或者中性表面活性劑中的一種。
上述偶聯(lián)劑為鋁酸酯系列、鈦酸酯系列中的一種。
上述混合溶劑為正丁醇、醋酸丁酯、環(huán)己酮、松節(jié)油、天那水、二甲苯中的任意一種或兩種以上混合而成。
石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)一、備料按以下重量份稱取下列組分納米石墨微片 10～50重量份分散劑 0～4重量份成膜樹脂 20～89.8重量份混合溶劑 適量二、涂料制備首先將納米石墨微片浸潤(rùn)于易揮發(fā)有機(jī)溶劑中，稍微攪拌后加入分散劑，置于烘箱內(nèi)待易揮發(fā)有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢；再將成膜樹脂加入混合溶劑至溶解；然后將經(jīng)預(yù)處理的納米石墨微片與已經(jīng)溶解的成膜樹脂混合研磨，直至混合均勻?yàn)橹梗吹帽景l(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)一、備料按以下重量份稱取下列組分納米石墨微片 10～50重量份分散劑 0～4重量份金屬粉 0～60重量份偶聯(lián)劑 0～3重量份成膜樹脂 20～89.8重量份混合溶劑 適量二、涂料制備首先將納米石墨微片浸潤(rùn)于混合溶劑中，邊攪拌邊加入分散劑，置于超聲波中超聲分散10～30分鐘；再將偶聯(lián)劑溶解于易揮發(fā)有機(jī)溶劑溶劑中，加入金屬粉，稍微攪拌后置于烘箱內(nèi)待易揮發(fā)有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢；再將成膜樹脂加入混合溶劑至溶解；最后將預(yù)處理的納米石墨微片，金屬粉和成膜樹脂三者混合研磨，直至混合均勻?yàn)橹梗吹帽景l(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
本發(fā)明采用納米石墨微片作為主要的導(dǎo)電填料，目前文獻(xiàn)以納米石墨微片作為導(dǎo)電填料制備電磁屏蔽涂料尚未見報(bào)道，納米石墨微片由于其導(dǎo)電性良好，且具有特殊的圓盤形狀結(jié)構(gòu)、納米尺寸和高的徑厚比(徑厚比為250左右)，復(fù)合時(shí)易于褡褳形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，制得的導(dǎo)電涂料電磁屏蔽效果良好。而將其與導(dǎo)電金屬粉混合后作為導(dǎo)電填料制備復(fù)合導(dǎo)電涂料，則可以發(fā)揮不同類型填料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的效果。該產(chǎn)品制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，在300MHz～1.5GHz頻段，其電磁屏蔽效能SE可達(dá)到40dB，且作為流體材料，易于在塑料表涂覆，因此該涂料對(duì)于解決ABS、PVC等工程塑料的電磁屏蔽問(wèn)題有極為廣泛的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
實(shí)施例1本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，包括下列組分納米石墨微片 30重量份十二烷基磺酸鈉 1.5重量份丙烯酸樹脂 68.5重量份正丁醇與醋酸丁酯 適量其中，納米石微片的直徑為1～20μm，厚度為30～80nm，徑厚比為250左右，狀似圓盤或無(wú)規(guī)片狀。
其中，正丁醇與醋酸丁酯的體積比為1∶1。
本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)
一、備料按以下重量份稱取下列組分納米石墨微片30重量份十二烷基磺酸鈉 1.5重量份丙烯酸樹脂 68.5重量份正丁醇與醋酸丁酯(體積比1∶1)適量其中，納米石微片的直徑為1～20μm，厚度為30～80nm，徑厚比為250左右，狀似圓盤或無(wú)規(guī)片狀。
二、涂料制備首先將納米石墨微片浸潤(rùn)于丙酮溶劑中，稍微攪拌后加入十二烷基磺酸鈉溶液，置于烘箱內(nèi)待丙酮揮發(fā)完畢；再將丙烯酸樹脂加入正丁醇與醋酸丁酯的混合溶劑中至溶解；然后將經(jīng)預(yù)處理的納米石墨微片與已經(jīng)溶解的丙烯酸樹脂混合，置于錐形磨循環(huán)研磨10次以上，直至混合均勻?yàn)橹梗吹帽景l(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
本發(fā)明石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的應(yīng)用舉例如下將實(shí)施例1所得的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料冷卻15分鐘后，加入混合溶劑調(diào)節(jié)至15～20秒(涂-4杯法)，噴涂于ABS基板上，常溫干燥即可。
該產(chǎn)品固化后技術(shù)指標(biāo)如下顏色 深灰色或黑色涂層外觀 平整均勻，無(wú)明顯缺痕厚度 350μm表面電阻 0.5～0.6Ω/cm2屏蔽效能 41dB(1.5GHz)實(shí)施例2本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，包括下列組分納米石墨微片 20重量份十二烷基磺酸鈉1.0重量份鎳粉 30重量份鋁酸酯0.5重量份丙烯酸樹脂48.5重量份正丁醇與醋酸丁酯 適量其中，納米石墨微片的直徑為1～20μm，厚度為3080nm，徑厚比為250左右，狀似圓盤；鎳粉為微米級(jí)。
其中，正丁醇與醋酸丁酯的體積比為1∶1。
本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法，通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)一、備料按以下重量份稱取下列組分納米石墨微片20重量份十二烷基磺酸鈉 1.0重量份鎳粉30重量份鋁酸酯 0.5重量份丙烯酸樹脂 48.5重量份正丁醇與醋酸丁酯(體積比1∶1)適量其中，納米石墨微片的直徑為1～20μm，厚度為30～80nm，徑厚比為250左右，狀似圓盤；鎳粉為微米級(jí)。
二、涂料制備首先將納米石墨微片浸潤(rùn)于正丁醇與醋酸丁酯的混合溶劑中，邊攪拌邊加入十二烷基磺酸鈉溶液，置于超聲波中超聲分散15分鐘左右；再將鋁酸酯溶解于丙酮溶劑中，加入鎳粉，稍微攪拌后置于烘箱內(nèi)待丙酮揮發(fā)完畢；再將丙烯酸樹脂加入正丁醇與醋酸丁酯的混合溶劑至溶解；最后將預(yù)處理的納米石墨微片，鎳粉和丙烯酸樹脂三者混合，置于錐形磨循環(huán)研磨10次以上，直至混合均勻?yàn)橹?，即得本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
本發(fā)明石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的應(yīng)用舉例如下將實(shí)施例2所得的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料冷卻15分鐘后，加入混合溶劑調(diào)節(jié)至15～20秒(涂-4杯法)，噴涂于ABS基板上，常溫干燥即可。
該產(chǎn)品固化后技術(shù)指標(biāo)如下顏色深灰色涂層外觀平整均勻，無(wú)明顯缺痕厚度50μm表面電阻2.5～3.0Ω/cm2屏蔽效能22dB(1.5GHz)(依據(jù)ASTM D4935-99)
權(quán)利要求
1.石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于包括下列組分納米石墨微片 10～50重量份分散劑 0～4重量份成膜樹脂 20～89.8重量份混合溶劑 適量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于還包括0～60重量份金屬粉和0～3重量份偶聯(lián)劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于上述納米石墨微片是二維納米結(jié)構(gòu)，直徑為1～20μm，厚度為30～80nm(徑厚比250左右)，狀似圓盤或無(wú)規(guī)片狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于上述成膜樹脂為丙烯酸酸樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚胺酯、硝基漆中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于上述分散劑為陽(yáng)離子表面活性劑或者中性表面活性劑中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于上述偶聯(lián)劑為鋁酸酯系列、鈦酸酯系列中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料，其特征在于上述混合溶劑為正丁醇、醋酸丁酯、環(huán)己酮、松節(jié)油、天那水、二甲苯中的任意一種或兩種以上混合而成。
8.石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法，其特征在于通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)一、備料按以下重量份稱取下列組分納米石墨微片 10～50重量份分散劑0～4重量份成膜樹脂 20～89.8重量份混合溶劑 適量二、涂料制備首先將納米石墨微片浸潤(rùn)于易揮發(fā)有機(jī)溶劑中，稍微攪拌后加入分散劑，置于烘箱內(nèi)待易揮發(fā)有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢；再將成膜樹脂加入混合溶劑至溶解；然后將經(jīng)預(yù)處理的納米石墨微片與已經(jīng)溶解的成膜樹脂混合研磨，直至混合均勻?yàn)橹?，即得本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
9.石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料的制備方法，其特征在于通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)一、備料按以下重量份稱取下列組分納米石墨微片 10～50重量份分散劑 0～4重量份金屬粉 0～60重量份偶聯(lián)劑 0～3重量份成膜樹脂 20～89.8重量份混合溶劑 適量二、涂料制備首先將納米石墨微片浸潤(rùn)于混合溶劑中，邊攪拌邊加入分散劑，置于超聲波中超聲分散10～30分鐘；再將偶聯(lián)劑溶解于易揮發(fā)有機(jī)溶劑溶劑中，加入金屬粉，稍微攪拌后置于烘箱內(nèi)待易揮發(fā)有機(jī)溶劑揮發(fā)完畢；再將成膜樹脂加入混合溶劑至溶解；最后將預(yù)處理的納米石墨微片，金屬粉和成膜樹脂三者混合研磨，直至混合均勻?yàn)橹?，即得本發(fā)明的石墨基電磁屏蔽復(fù)合涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于工程塑料電磁波屏蔽的納米石墨基復(fù)合涂料及其制備方法，并探討了其施工條件，屬于電磁屏蔽技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先將天然鱗片石墨經(jīng)過(guò)膨脹、粉碎、插層與表面改性，制備得到納米石墨薄片改性料。再對(duì)其進(jìn)行預(yù)分散處理，加入一定量匹配的樹脂、溶劑和助劑，攪拌均勻后，研磨即可。該產(chǎn)品制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，在300MHz～1.5GHz頻段，其電磁屏蔽效能SE可達(dá)到40dB，且作為流體材料，易于在塑料表涂覆，因此該涂料對(duì)于解決ABS、PVC等工程塑料的電磁屏蔽問(wèn)題有極為廣泛的應(yīng)用和推廣價(jià)值。
文檔編號(hào)H05K9/00GK1935916SQ200610096238
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者陳國(guó)華, 汪桃生 申請(qǐng)人:華僑大學(xué)