一種防電磁環境污染涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電磁環境污染防護領域，更具體的說是涉及一種防電磁環境污染涂料 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 電磁屏蔽材料是實現電磁環境污染防護的重要物質基礎，可通過如下方式實現對 電子電氣設備的電磁環境污染防護：（1)在制造電子電氣設備的工程塑料中添加導電填料 形成整體導電塑料；（2)采用電鍍、化學鍍金屬使電子電氣設備的工程塑料外殼表面形成 導電鍍層；（3)采用噴涂、刷涂電磁屏蔽涂料使電子電氣設備的工程塑料外殼表面形成導 電涂層；（4)采用噴涂、刷涂電磁波屏蔽涂料使電子電氣設備所處房屋的門窗、墻壁、天花 板和地面形成電磁屏蔽房而達到屏蔽防護效果。其中，電鍍、化學鍍工程塑料和添加導電填 料形成整體導電塑料的成本較高、施工不方便；而通過噴涂、刷涂電磁屏蔽涂料形成表面導 電涂層或電磁波屏蔽房屋的成本不高、施工方便靈活。因此，防電磁環境污染涂料已成為城 市電磁環境污染防護與治理的重要材料。
[0003] 對電磁屏蔽涂料而言，導電填料的成本和導電性能、比重等已成為制約其性價比 及其應用的關鍵因素之一。
[0004] 傳統的電磁屏蔽涂料多由比重大、成本高但導電性優良的金、銀、銅、鎳、鋁等粉末 或比重小、成本低但導電性一般的炭黑、石墨、電氣石和碳纖維等導電填料組成，因而較大 地限制了其市場推廣使用。
[0005] 化學鍍是一種成本較低、綠色環保、應用較廣泛的表面金屬化改性方法，已成為新 型電磁屏蔽導電填料的常用制備技術之一。目前，用化學鍍技術在金、銀、銅、鎳等純金屬表 面包覆薄層金屬，可降低純金屬填料的成本和改善其導電性、抗氧化性能，但其密度仍然過 大、易沉降，影響屏蔽涂料的均勻性和穩定性。為此，研究人員以低密度、低成本的石墨、空 心微珠、硅酸鈣鎂礦物晶須、玻璃纖維等無機非金屬粉料為基體，用化學鍍技術在其表面包 覆導電性、化學穩定性和耐腐性較好的金屬物質，制備出了性價比較高的輕質導電復合填 料。
[0006] 玻璃纖維是一種成本較低價、比重較小的無機纖維材料，具有不燃性和良好的耐 熱性和耐化學腐蝕性，但其導電性較差，在一定程度上降低了玻璃纖維的性價比，限制了 其應用范圍。對玻璃纖維經除油、粗化、敏化、活化等預處理后，利用硼氫化鈉還原劑將溶 液中鎳、錫、鐠金屬離子化學還原在呈催化活性的玻璃纖維表面，在無外電流通過的情況 下，使之形成金屬鍍層，從而制得導電性良好的表面含Ni-Sn-Pr-B的導電玻璃纖維。與鍍 Ni-Cu-La-B的導電玻璃纖維相比，鍍Ni-Sn-Pr-B的導電玻璃纖維的比重更小、耐化學腐蝕 性更好。玻璃纖維作為一種新型無機非金屬材料，其導電性較差，通過化學鍍等方法制備的 導電玻璃纖維，可改善其導電性，提高其性價比，拓寬其用途。與傳統的黃銅纖維、鋁纖維等 相比，導電玻璃纖維的比重小、成本低、導電性好。
[0007] 未發現鎳包覆金屬粉或鎳包碳粉和鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維用于制備防電磁波輻 射污染功能涂料的專利申請或文獻報道。
【發明內容】
[0008]為解決上述的技術問題，本發明提供一種防電磁環境污染涂料及其制備方法，本 發明以鎳包金屬粉或鎳包碳粉、鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維作復合填料，用高分子樹脂作成膜 物質，經混煉、研磨、過濾等工序，可制得防電磁環境污染功能涂料，制得的涂料能夠有效的 屏蔽電磁污染，涂料的屏蔽效果持續時間長。
[0009] 本發明采用以下技術方案： 一種防電磁環境污染涂料，按質量份數計， 成膜樹脂 15~35份 鎳包金屬粉或鎳包碳粉40~80份 鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維5~20份 溶劑 30~100份 偶聯劑 0. 5~15份 分散劑 1~5份， 其中鎳包金屬粉或者鎳包碳粉中的鎳粉重量分數為30-80%。
[0010] 成膜樹脂是一種導電性較差的高分子物質，對電磁波幾乎也沒有屏蔽作用。屏蔽 復合涂料之所以能夠導電，是由于導電填料粒子之間的相互接觸狀況形成一定的導電網骨 架的緣故。但是現有的多數屏蔽復合涂料的導電網骨架不穩定，屏蔽效果也相應不穩定。申 請人在實驗過程中發現，用鎳包金屬粉或鎳包碳粉和纖維狀鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維被偶 聯劑處理后，它們之間具有橋接作用，這種橋接作用能夠使得鎳包金屬粉或鎳包碳粉粒子 之間的相互聯接點增多，填料顆粒接觸幾率增多，形成的三維導電網絡骨架更加完整致密。 在電磁波的作用下，載流子的濃度增加，載流子的迀移通道增多，因此，涂層材料的電導率 自然會增大，形成的三維導電網絡骨架變得完整致密，載流子的迀移通道達到最大值，屏蔽 復合涂料的電阻率達到最低值，涂層對電磁波能量的反射損耗、吸收損耗達到最大，因此， 本發明的涂料涂層對電磁波的屏蔽性能能夠達到最佳值，具有突出的實質性特點和顯著的 進步。
[0011] 所述鎳包金屬粉為粒徑1. 25~150μm的鎳包銅粉、鎳包鐵粉和/或鎳包鋁粉中 的一種。鎳包碳粉也為粒徑1. 25~150μm。
[0012] 所述鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維的長徑比為50~200,長度為15~100μm，直徑為 10~30μπι，含Ni20~50wt%、Snl~20wt%、Pr0·5~5wt%、B0·5~5wt%。
[0013]鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維的含Ni20~40wt%、Snl~12wt%、Pr0· 5~2wt%、Β 0. 5~2wt% 成膜樹脂可以為環氧樹脂、丙烯酸樹脂、硅樹脂、醇酸樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、聚酯樹 脂中的至少一種。
[0014] 偶聯劑可以為硅烷、硼酸酯、鋁酸酯或鈦酸酯中的一種。
[0015]溶劑為乙酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、醋酸乙酯、甲醇、乙醇、正丁醇、甲乙酮、丙 酮、甲苯、二甲苯中的至少一種。
[0016] 所述的分散劑為有機膨潤土。
[0017] 如前所述的涂料的制備方法，a、將質量濃度為0. 5~10%偶聯劑溶液和鎳包金屬 粉或鎳包碳粉、鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維混合，在常溫下用球磨機研磨20~60分鐘，待分 散均勻后，于溫度80~120°C烘干得混合物，備用；b、將分散劑和固含量為40~70%的成 膜樹脂一起，與處理過的上述混合物，溶劑混合，在常溫下用研磨機研磨2~5次，過濾、調 節粘度4 #杯20~50秒，獲得防電磁環境污染涂料。
[0018] 與現有技術相比，本發明的有益效果是： 1、 本發明以鎳包金屬粉或鎳包碳粉和鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維作為涂料的填充料，與 傳統電磁波屏蔽涂料相比，每平方米屏蔽涂層的成本降低了 20-40% ; 2、 本發明以鎳包金屬粉或鎳包碳粉和鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維作為涂料的填充料，以 化學穩定性較好的鎳包覆在涂料中易氧化的金屬銅粉、鐵粉、鋁粉，能夠形成更加穩定、致 密的網狀導電骨架，有效提高了屏蔽涂料的抗氧化性和化學穩定性，進一步提高了涂料的 屏蔽性能的穩定性； 3、 所提供的涂料在寬頻區域對電磁波有良好的屏蔽作用，在電磁波頻率為10kHz~l. 5 GHz范圍內，其電磁波屏蔽效能可達50~68dB。
【具體實施方式】
[0019] 下面對本發明作進一步的說明。本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。
[0020] 一種防電磁環境污染涂料，按質量份數計， 成膜樹脂 15~35份 鎳包金屬粉或鎳包碳粉40~80份 鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維5~20份 溶劑 30~100份 偶聯劑 0. 5~15份 分散劑 1~5份， 其中鎳包金屬粉或者鎳包碳粉中的鎳粉重量分數為30-80%。
[0021] 所述鎳包金屬粉為粒徑1. 25~150μm的鎳包銅粉、鎳包鐵粉和/或鎳包鋁粉中 的一種。
[0022] 所述鍍Ni-Sn-Pr-B玻璃纖維的長徑比為50~200,長度為15~100μm，直徑為 10~30μπι，含Ni20~50wt%、Snl~20wt%、P