專利名稱：導電漆組合物和由其制得的用于電磁波屏蔽的導電膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于電磁波屏蔽的導電漆組合物、一種由所述組合物制得的用于電磁波屏蔽的導電膜、和一種含有所述導電膜的用于電磁波屏蔽的基片。特別地，本發明涉及具有優異導電性、粘度、基片粘著性、耐磨性和耐久性的導電漆組合物，它含有作為導電物質的金屬粉末和一種聚氨酯水分散體。
背景技術：
據報導，一般而言，由各種電子設備如移動通訊終端、筆記本電腦、商業設備、醫療設備等的內部元件產生的電磁波，會引起各種各樣的疾病，諸如頭痛、部分喪失視力、白血病、腦瘤、循環異常、生殖功能下降和VDP綜合癥。為此，人們對于電磁波對人體的有害影響的關注，正日益提高。而且，由于設備集成程度隨著電子產品重量變輕趨勢提高，由電子產品的單個元件產生的電磁噪音常常會引發周圍設備的誤操作，導致這些設備中的干擾。
所以，最近，對于由家庭、商業和工業電子產品如計算機、無線電話、汽車、醫療設備和多媒體裝置產生的電磁波的屏蔽標準，變得更為嚴格，而且，對于電磁干擾(EMI)和無線電頻率干擾(RFI)的發射的限制，也變得更嚴厲。為此，屏蔽各種電子設備和部件的電磁波發射的方法，正成為將來研究的一項重要主題。
如本領域技術人員所知曉的，屏蔽電磁波的常用方法包括鍍敷、真空汽相淀積和噴涂。采用鍍敷屏蔽電磁波的方法，業已經使用限長時間，但是，它存在一些問題，因為它提高了生產成本，使生產工藝復雜化，并且引發環境污染。所以，需要對這種方法進行改進。
同時，采用真空汽相淀積屏蔽電磁波的方法，僅可用于非常有限的應用之中，因為它招致高的成本并存在長期可靠性的問題。相反，采用噴涂金屬粉末屏蔽電磁波的技術，現在得到廣泛應用，因為它易于使用且不會引起環境問題。
噴涂法包括采用一種含有膠粘樹脂和導電金屬的混合物的涂布液涂敷基片。由噴涂法得到的導電涂膜需要具有優異導電性、基片粘著性和耐磨性，并且，即使在各種不同環境中其初始物理性能也不會發生變化。特別地，即使在電子設備的流通和使用過程中遇到變化的氣候，涂敷在電子設備內表面上的導電膜其初始物理性能也應當不發生變化。當涂敷在基片上的導電膜的導電性或粘著性由于氣候變化而變差時，就會引起電子設備的功能失效。為此，導電膜的耐久性是一個必要的物理性能。
發明內容
因此，本發明努力滿足本發明所屬技術領域的技術要求，本發明的一個目標是提供一種具有優異耐久性的導電漆組合物，它含有一種具有精細顆粒尺寸的涂銀銅粉，并因而能形成一種更致密的導電膜。
本發明另一個目標是提供一種用于電磁波屏蔽的導電膜，它具有優異的電磁屏蔽性能和耐久性，所以，當被涂敷到電子設備上時，即使在電子設備流通和使用過程中可能會發生的氣候變化情形，它仍將能保持其初始物理性能。
本發明又一個目標是提供一種用于電磁波屏蔽的基片，它含有上述的導電膜，并因而表現出優異的電磁波屏蔽作用。
為了實現上述目標，一方面，本發明提供一種含有聚氨酯水分散體、金屬粉末、溶劑和流變控制劑的導電漆組合物，其中，所述金屬粉末可以是具有平均顆粒尺寸(D50)為2-20μm的涂銀銅粉，或者是一種由所述涂銀銅粉和具有平均顆粒尺寸(D50)為2-10μm的銀粉組成的混合物，所述聚氨酯水分散體是一種由至少兩種聚氨酯水分散體組成的混合物。
另一方面，本發明提供一種用于電磁波屏蔽的導電膜，它是由本發明所述導電漆組合物制備得到的。
又一方面，本發明提供一種用于電磁波屏蔽的基片，它含有本發明所述導電膜。
具體實施例方式
本發明的上述和其它目標、特征和優點，可從下述的詳細說明和優選實施方式得到更清楚的理解。
本發明所述導電漆組合物含有聚氨酯水分散體、金屬粉末、溶劑和流變控制劑。
本發明所述導電漆組合物優選含有1-60wt％的聚氨酯水分散體、10-60wt％的金屬粉末、10-60wt％的溶劑和5-20wt％的流變控制劑。
在下文中，將對本發明所述導電漆組合物的每種成分作詳細描述。
至于本發明所述導電漆組合物中的金屬粉末，具有精細顆粒尺寸的涂銀銅粉優選是單獨使用或以一種與銀粉的混合物形式使用。
銀粉主要用于現有導電漆之中，用于屏蔽電子設備如移動電話的電磁波，這些電子設備由于它們的小尺寸和集成電路而易于發射電磁波。銀粉具有優異導電性的優點，但是存在著一個問題，因為與其它材料相比它是昂貴的，從而導致整個工藝成本的提高。同時，銅粉具有低成本的優點，但是它也存在著一個問題，因為它降低了導電膜的耐久性，所以它難于在實際應用中使用。
為此，在現有技術中，人們試圖通過使用涂銀銅粉作為金屬粉末來解決這個問題。但是，在此努力中，當使用具有平均顆粒尺寸(D50)為30-50μm的薄片粉時，則采用含有這種薄片粉的導電漆組合物制備導電膜會引發問題，因為導電膜表面是粗糙的，且其耐久性降低。
在本發明中，為了一次性將所有這些問題解決，具有最佳顆粒尺寸(D50)范圍為2-20μm的涂銀銅粉，優選單獨使用或以一種與具有平均顆粒尺寸為1-10μm銀粉的混合物形式使用。更優選地，具有平均顆粒尺寸為8-20μm的涂銀銅粉單獨使用或以一種與具有平均顆粒尺寸為4-10μm銀粉的混合物形式使用。
如果使用具有平均顆粒尺寸小于2μm的涂銀銅粉，則使用銅粉的經濟效果，就會由于這種金屬粉末成本的快速增長而不能實現，如果使用具有平均顆粒尺寸大于20μm的涂銀銅粉，則涂敷導電膜的表面會變粗糙，且其耐久性會降低，如上所述。
可用于本發明之中的涂銀銅粉的具體實例包括(但不限于這些)AgCu-400、AgCu-500和AgCu-550(可從Ferro Corp.，USA購得)。可用于本發明之中的銀粉的具體實例包括(但不限于這些)SF-70A、SF-9ED和SF-9(Ferro Corp.，USA)和SF-162(HRP Co.)。
當使用由所述具有規定顆粒尺寸的涂銀銅粉和所述銀粉組成的混合物作為本發明的金屬粉末時，所述涂銀銅粉與所述銀粉的混合比例，優選是在99∶1-30∶70(w/w)的范圍之內。如果在所述金屬粉末混合物中涂銀銅粉比例小于30重量％，則通過使用涂銀銅粉獲得的經濟效果就不能實現。
而且，本發明導電漆組合物中的金屬粉末，可在采用C4-C22脂肪酸的表面處理之后使用。使用其表面業已經采用脂肪酸處理的金屬粉末是有利的，因為這種金屬粉末可以避免被氧化，并且對膠粘樹脂具有提高的親合性。可用于本發明的脂肪酸實例包括(但不限于這些)油酸、硬脂酸等。
金屬粉末的用量，優選占本發明導電漆組合物總重量的10-60wt％。如果金屬粉末用量小于10wt％，則所述組合物的導電性會變差，如果其用量大于60wt％，則所述組合物的生產成本會增加。
至于本發明導電組合物的另一種成分聚氨酯水分散體，可以使用一種由至少兩種聚氨酯水分散體組成的混合物。
優選地，可以使用一種由至少一種通過使異氰酸酯與具有芳族結構的聚酯基多元醇反應獲得的聚氨酯分散體(A)和至少一種通過使異氰酸酯與具有脂族結構的聚酯基多元醇反應獲得的聚氨酯分散體(B)組成的混合物。
在這點上，分散體(A)與(B)的混合比例，優選是在70∶30-20∶80(w/w)范圍內，并且聚氨酯分散體中固含量為1-50wt％。如上所述的至少兩種具有不同結構的聚氨酯分散體的組合使用，較單一聚氨酯分散體的使用，能改善粘著性和耐鹽水性。
出售的用作聚氨酯分散體(A)的產品包括(但不限于這些)PS-3和PS-6(Ortec Inc.)和SANCURE 1591(Noveon Inc.)，出售的用作聚氨酯分散體(B)的產品包括(但不限于這些)SANCURE 12954和SANCURE 2715(Noveon Inc.)和Neorez-R-9679(Avecia Inc.)。
聚氨酯分散體的用量，優選為本發明導電漆組合物總重量的1-60wt％。如果聚氨酯分散體用量小于1wt％，則所述組合物對基片的粘著性和耐磨性就會變差，如果其用量大于60wt％，則它會引起電阻增加。
至于本發明導電漆組合物的另一種成分溶劑，可以使用至少一種選自由下述物質組成的組中的物質甲醇、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、甲基吡咯烷酮、丙酮、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑和丁基溶纖劑。
溶劑用量優選為本發明導電漆組合物總重量的10-60wt％。
本發明導電漆組合物的另一種成分流變控制劑，可為一種丙烯酸聚合物，但不限于此。出售的用作流變控制劑的具體實例包括(但不限于這些)EX-2和C676(Carbopol)和Rheolate 5000(Rhenox)。
流變控制劑優選以糊劑形式使用。以糊劑形式使用流變控制劑，能防止流變控制劑聚集，當以粉末形式使用時就會發生聚集。所述流變控制劑可按照現有技術已知的任意常規方法制成糊劑。
所述流變控制劑用量，優選為本發明導電漆組合物總重量的5-20wt％，優選為8-15wt％。如果所述流變控制劑用量小于5wt％，則將會發生金屬粉末沉淀，如果其用量大于20wt％，則它將會引起電阻增加。
同時，如果需要，本發明導電漆組合物還可含有0.1-10wt％的其它添加劑，如流平劑和分散劑，只要它們不對本發明產生不利影響即可。
經此制備得到的本發明導電漆組合物，通過涂敷移動電話、PDA、筆記本電腦、汽車導航裝置、GPS裝置等的塑料外殼(由聚碳酸酯或碳酸酯混合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯混合物等組成)，可用于屏蔽電磁波的目的。
在下文中，通過使用實施例，將對本發明作更詳細的描述。但是，要說明的是，這些實施例僅是為例證說明目的給出，不能理解為對本發明范圍的限制。
制備流變控制劑(Carbopol EZ-2)的糊劑按照下述方式制備一種用于本發明的流變控制劑。
將950g乙醇放入到一個特定容器中，接著向其中添加20g的Carbopol EZ-2，同時采用高速攪拌器以700rpm周速進行攪拌。在以800rpm周速攪拌30分鐘后，采用30g的EthomeenC-25(Akzo)對該溶液進行中和。在添加胺之后，混合物以1000rpm周速攪拌1小時，從而制備得到流變控制劑的糊劑。
實施例1
向Dispermat D-51580模型(VMA GETZMANN GMBH)中加入70g聚氨酯水分散體，該分散體是由SANCURE 12954(Noveon Inc.，USA)和REACTISOL PS-3(Ortec Inc.，USA)以2∶1(w/w)組成的混合物。接著，加入125g具有平均顆粒尺寸(D50)為8-15μm的商購涂銀銅粉(AgCu-550；Ferro Corp.，USA)，混合物以2000rpm周速攪拌30分鐘。向該攪拌溶液中加入245g乙醇，接著以500rpm周速攪拌10分鐘。向所得溶液中加入60g上述制得的Carbopol糊劑，以1000rpm周速攪拌30分鐘，同時控制該溶液的粘度。
所制得的樣品在100vol％乙醇中稀釋，將稀釋液噴涂到聚碳酸酯薄板(15cm寬×6cm長×2mm厚)，至干燥涂層厚度為12.5μm。涂敷樣品在干燥爐中于60℃干燥15分鐘。對所得涂敷樣品的物理性能進行評價，所得結果如下述表1所示。
實施例2向Dispermat D-51580模型(VMA GETZMANN GMBH)中加入85g聚氨酯水分散體，該分散體是由SANCURE 12954(Noveon Inc.，USA)和REACTI SOL PS-3(Ortec Inc.，USA)以2∶1(w/w)組成的混合物。接著，向其中加入100g商購銀粉(SF-70A；Ferro Corp.，USA)和100g具有平均顆粒尺寸(D50)為8-15μm的商購涂銀銅粉(AgCu-550；Ferro Corp.，USA)，混合物以2000rpm周速攪拌30分鐘。向該攪拌溶液中加入140g乙醇，接著以500rpm周速攪拌10分鐘。向所得溶液中加入75g上述制得的Carbopol糊劑，以1000rpm周速攪拌30分鐘，同時控制該溶液的粘度。
所制得的樣品在100vol％乙醇中稀釋，將稀釋液噴涂到聚碳酸酯薄板(15cm寬×6cm長×2mm厚)，至干燥涂層厚度為12.5μm。涂敷樣品在干燥爐中于60℃干燥15分鐘。對所得涂敷樣品的物理性能進行評價，所得結果如下述表1所示。
對比例1重復實施例1的步驟，不同之處在于使用一種具有平均顆粒尺寸(D50)為35μm的商購涂銀銅粉(AgCu-250；Ferro Co.，USA)作為所述金屬粉末。
對比例2重復實施例2的步驟，不同之處在于使用100g商購銀粉(SF-70A；Ferro Corp.，USA)和100g具有平均顆粒尺寸(D50)為45μm的商購涂銀銅粉(AgCu-200；Ferro Co.，USA)作為所述金屬粉末。
對比例3重復實施例1的步驟，不同之處在于單獨使用SANCURE12954(Noveon Inc.，USA)作為所述聚氨酯水分散體。
對比例4重復實施例1的步驟，不同之處在于單獨使用REACTISOL PS-3(Ortec Inc.，USA)作為所述聚氨酯水分散體。
對比例5重復實施例1的步驟，不同之處在于單獨使用SANCURE12954(Noveon Inc.，USA)作為所述聚氨酯水分散體和使用一種具有平均顆粒尺寸(D50)為35μm的涂銀銅粉(AgCu-250；Ferro Corp.，USA)作為所述金屬粉末。
(表1)
*電阻采用萬用表以單位面積的表面電阻評價。
*粘著性采用ASTM D3359評價。
對實施例1-2和對比例1-5獲得的導電膜的耐久性進行評價，結果如下述表2所示。
*高溫和高濕度時的性能在85℃和85％RH條件下存在72小時后進行評價。
*抗熱沖擊性能在20次循環后進行評價，每次循環由在-20℃1小時和在80℃1小時組成。
*耐鹽水性在放置于25℃的5％鹽水中72小時和接著于60℃干燥20分鐘后進行評價。
(表2)
如表2所示，由含有平均顆粒尺寸為30-50μm的涂銀銅粉的現有導電漆膜制備得到的導電膜，在經過耐久性評價之后表現出電阻增加和粘著性降低。相反，由含有平均顆粒尺寸為2-20μm的涂銀銅粉的導電漆膜制備得到的本發明導電膜，在經過耐久性評價之后仍保持它們的初始物理性能。而且，使用一種通過聚合具有芳族結構的聚酯基多元醇獲得的聚氨酯分散體和通過聚合具有脂族結構的聚酯基多元醇獲得的聚氨酯分散體的混合物的情形，與聚氨酯分散體單獨使用的情形相比，具有優異的粘著性和耐鹽水性。
如上面的詳細描述可知，由本發明導電漆組合物制備得到的導電膜，具有優異的電學性能和基片粘著性，并且在耐久性評價中其初始物理性能沒有發生變化。這樣，由本發明漆組合物制備得到的導電膜，能屏蔽從數個MHz到數個GHz的電磁波。因此，本發明的導電漆組合物能有效地解決由各種設備如移動通訊終端、筆記本電腦、汽車導航裝置、商業設備和醫療設備之類的內部元件產生的電磁波引起的電磁干擾(EMI)和無線電頻率干擾(RFI)問題。
雖然已經為例證說明的目的對本發明的優選實施方式進行了描述，但是，本領域技術人員多種改進、添加和替代都是可能的，只要不遠離后附權利要求書所述的本發明范圍和精神即可。
權利要求
1.一種導電漆組合物，含有聚氨酯水分散體、金屬粉末、溶劑和流變控制劑，其中，所述金屬粉末是一種具有平均顆粒尺寸為2-20μm的涂銀銅粉或者是一種由所述涂銀銅粉和具有平均顆粒尺寸為2-10μm的銀粉組成的混合物，所述聚氨酯水分散體是一種由至少兩種聚氨酯水分散體組成的混合物。
2.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述涂銀銅粉的平均顆粒尺寸為8-20μm，且所述銀粉的平均顆粒尺寸為4-10μm。
3.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述涂銀銅粉與所述銀粉的混合比例是99∶1-30∶70(w/w)。
4.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述金屬粉末是用C4-C22脂肪酸進行表面處理過的。
5.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述聚氨酯水分散體是一種由至少一種通過使異氰酸酯與具有芳族結構的聚酯基多元醇反應獲得的聚氨酯分散體(A)和至少一種通過使異氰酸酯與具有脂族結構的聚酯基多元醇反應獲得的聚氨酯分散體(B)組成的混合物。
6.權利要求5所述導電漆組合物，其中，所述聚氨酯分散體(A)與所述聚氨酯分散體(B)的混合比例是70∶30-20∶80(w/w)。
7.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述聚氨酯分散體中的固含量是1-50wt％。
8.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述溶劑是至少一種選自由下述物質組成的組中的物質甲醇、乙醇、異丙醇、乙酸乙酯、甲基吡咯烷酮、丙酮、甲基溶纖劑、乙基溶纖劑和丁基溶纖劑。
9.權利要求1所述導電漆組合物，其中，所述流變控制劑是一種丙烯酸聚合物。
10.權利要求9所述導電漆組合物，其中，所述流變控制劑呈糊劑形式。
11.權利要求1所述導電漆組合物，它含有1-60wt％的聚氨酯水分散體；10-60wt％的金屬粉末；10-60wt％的溶劑；和5-20wt％的流變控制劑。
12.由權利要求1-11任一所述導電漆組合物制備得到的用于電磁波屏蔽的導電膜。
13.一種用于電磁波屏蔽的基片，它含有權利要求12所述用于電磁波屏蔽的導電膜。
全文摘要
本申請公開了一種用于電磁波屏蔽的導電漆組合物，它能有效地解決由多種電子設備的內部元件產生的電磁波引起的電磁干擾(EMI)和無線電頻率干擾(RFI)的問題。所述組合物含有具有精細顆粒尺寸的涂銀銅粉，所以它能極大地改善由其制備得到的導電膜的耐久性。所述導電漆組合物含有聚氨酯水分散體、金屬粉末、溶劑和流變控制劑，其中，所述金屬粉末是一種具有平均顆粒尺寸為2－20μm的涂銀銅粉或者是一種由所述涂銀銅粉和具有平均顆粒尺寸為2－10μm的銀粉組成的混合物，所述聚氨酯水分散體是一種由至少兩種聚氨酯水分散體組成的混合物。
文檔編號C09D5/24GK1796477SQ20051010806
公開日2006年7月5日 申請日期2005年9月29日 優先權日2004年12月30日
發明者金相珍, 裴昶奭, 鄭泳玨, 金鉉敦, 鄭海龍 申請人:第一毛織株式會社