一种电磁屏蔽涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种屏蔽涂料及其制备方法和应用。所述屏蔽涂料由甲、乙组分按照摩尔比(‑OH)甲：(‑NCO)乙＝1:1混合而成；其中所述甲组分由包括如下重量份的原料制得：25‑55份的氟改性丙烯酸树脂、5‑25份的弹性聚酯树脂、20‑30份的电磁屏蔽填料、1.5～4份的助剂及5～10份的混合溶剂；所述乙组分为异氰酸酯。所得电磁屏蔽涂层兼具导电和导磁特性，电磁屏蔽响应频段宽；所得电磁屏蔽涂层密度较小，复合轻量化发展方向；该涂料施工方便，可刷涂、喷涂、辊涂。

Electromagnetic shielding coating, preparation method and application thereof

The invention relates to a shielding paint and a preparation method and application thereof. The shielded coating is made up of a and B component in accordance with the mole ratio (OH) a: (NCO) B = 1:1; the pieces are made up of raw materials including the following weight: 25 fluorine modified acrylic resin, 5 25 copies of elastic polyester resin, 30 electromagnetic shielding filler, 1.5 to 4 auxiliaries and 5~10 parts A mixed solvent; the said component is isocyanate. The electromagnetic shielding coating has both conductive and magnetic properties, the electromagnetic shielding response band is wide, and the density of the electromagnetic shielding coating is small and the direction of composite light weight development. The coating can be easily constructed, and can be painted, sprayed and rolled.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁屏蔽涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种轨道车辆用轻质高效石墨烯基电磁屏蔽涂料及其制备方法，属于功能材料

技术介绍
电磁屏蔽涂料通过对入射电磁波的反射、吸收和多重反射，使得入射电磁波能量大幅缩减，起到电磁屏蔽作用。现有电磁屏蔽涂料主要为导电涂料，所加导电性填料一般是金、银、铜、镍等金属粉末以及炭黑、石墨等非金属粉末。金粉和银粉的导电性和化学稳定性好，已经在航天器、飞机、船舶等关键电子设备上得到应用，但价格昂贵、密度较大，大面积使用受到限制。铜粉和镍粉的性能与银相近，但易氧化，导电性不稳定，所配置的电磁屏蔽涂料耐久性较差。炭黑、石墨粉末作为导电填料，其分散性好，价格低廉，但导电性较差。CN201510896392.9公开了一种电磁屏蔽涂层的制备方法，以非金属部件为应用对象，采用石墨烯和导电炭黑为功能填料，制备出基于高导电石墨烯功能填料的轻质、长效、系列化电磁屏蔽涂层材料，不仅能有效提升装备的电磁防护能力，而且也能满足装备轻量化的需求，但该电磁屏蔽涂层主要针对高频电磁屏蔽。CN201010561198.2公开了一种复合涂层电磁屏蔽涂料及其制备的复合涂层电磁屏蔽材料，所述复合涂层电磁屏蔽涂料包含具有反射功能的导电层涂料和具有吸收功能的吸波层涂料。但是该电磁屏蔽涂料以镍粉作为导电填料，以普通磁粉作为导磁填料，密度很大，而且容易氧化而影响涂层服役寿命。CN201611243277.2公开了一种改性石墨烯电磁屏蔽涂料，其包括改性石墨烯浆料、树脂、颜填料、助剂及溶剂，所述改性石墨烯浆料包括采用改性剂对石墨烯进行改性得到的改性石墨烯，所述改性剂为具有大π键共轭结构的有机分子，所述树脂为丙烯酸树脂。但是该方法所得电磁屏蔽填料主要发挥电损耗作用，仅对中高频具有屏蔽效果，对中低频段的磁场屏蔽效能有限。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种轨道车辆用轻质高效石墨烯基电磁屏蔽涂料及其制备方法，通过采用具有一定弹性的聚酯树脂及耐候性能优异的氟改性羟基丙烯酸树脂为基料，添加铁氧体/石墨烯复合电磁屏蔽填料和少量银纤维作为填料，使涂层具有导电和导磁特性，从而提高涂层的电磁屏蔽性能。本专利技术通过以下技术方案实现的：一种电磁屏蔽涂料，由甲、乙组分按照摩尔比(-OH)甲：(-NCO)乙＝1:1混合而成；其中，甲组分由包括如下重量份的原料制得：氟碳树脂25-55份，弹性聚酯树脂5-25份，电磁屏蔽填料20-30份，助剂1.5～4份，混合溶剂5～10份；乙组分选自异氰酸酯。所述氟碳树脂为一种接枝氟原子的乙烯聚合物；优选为GK570、聚三氟氯乙烯/乙烯基醚树脂FEVE。其不仅具有很好的耐候性，而且具有低表面能的特性，可赋予涂层良好的耐沾污性。所述弹性聚酯树脂为弹性聚酯改性丙烯酸树脂，其分子式中含有不规整的、相对分子质量大的多元醇及长链脂肪酸；优选为FTH弹性树脂。所述电磁屏蔽填料为铁氧体/石墨烯复合材料，或铁氧体/石墨烯复合材料和银纤维的组合。其中，所述铁氧体/石墨烯复合材料是以密胺海绵为载体，其表面覆盖FeOx/石墨烯；其中FeOx占屏蔽填料总质量的5-99％，石墨烯占屏蔽填料总质量的1-95％。所述屏蔽填料的孔隙率为65-85％，磁饱和强度为86-95emu/g，矫顽力为158-210Oe，响应频段为100kHz-18GHz。所述铁氧体/石墨烯复合材料由如下方法制得：(1)制备Fe3+-氧化石墨烯的水分散溶液；(2)密胺海绵浸渍并吸附Fe3+-氧化石墨烯溶液，烘干；(3)高温处理。步骤(1)具体为：将铁盐加入氧化石墨烯的水分散液中，控制Fe3+浓度为5mg/ml～500mg/ml，优选10-200mg/ml。其中，所述氧化石墨烯的水分散液的浓度为0.5mg/ml～5.0mg/ml，优选1.0-5.0mg/ml，如2.0mg/ml。其中，所述铁盐选自Fe(NO3)3、FeCl3、Fe2(SO4)3、乙酸铁中的一种或几种。步骤(2)中，所述浸渍时间为0.5h～5h，优选2-5h。步骤(2)中，所述烘干温度为50℃～150℃，优选80-110℃。步骤(3)中，将步骤(2)所得Fe3+-氧化石墨烯/密胺海绵以1～20℃/min速度升温至300℃～1200℃进行热处理，研磨筛分，得到FeOx/石墨烯电磁屏蔽填料；优选升温速度为5-10℃/min，热处理温度为500-800℃。所述助剂选自消泡剂、流平剂、分散剂或触变剂中的一种或多种；其中，消泡剂选自BYK-530A、BYK110或德谦6800；流平剂选自BYK-320、EFKA3777或EFKA-2022；触变剂选自聚酰胺蜡、有机膨润土或气相二氧化硅中的一种或多种。所述混合溶剂由二甲苯、醋酸乙酯、环己酮以质量比(2.0-5.0)：(1.5-4.0)：(2.5-6.0)组成，优选3.5:3:3.5。本专利技术还提供一种屏蔽涂料的制备方法，包括：(1)将氟改性丙烯酸树脂、弹性聚酯树脂、助剂加入2/3混合溶剂中混合，搅拌，缓慢加入电磁屏蔽填料，分散均匀后，研磨至细度40μm，加入剩余混合溶剂，调节体系粘度至800～1000cp，过滤，出料，得到甲组分；(2)将甲、乙组分混合，搅拌均匀，即制得电磁屏蔽涂料。本专利技术还提供上述屏蔽涂料在轨道车辆、飞机、船舶或变电器等领域中电子设备上的应用。本专利技术还提供一种电子设备，含有权利要求1-7任一所述屏蔽涂料制得的涂层。本专利技术具有如下有益效果：(1)所得电磁屏蔽涂层兼具导电和导磁特性，电磁屏蔽响应频段宽，在10kHz-18GHz范围内；(2)所得电磁屏蔽涂层密度较小，复合轻量化发展方向；(3)该涂料施工方便，可刷涂、喷涂、辊涂。附图说明图1为本专利技术电磁屏蔽涂层在10kHz-30MHz范围内磁场屏蔽效能曲线。图2为本专利技术电磁屏蔽涂层在10kHz-30MHz范围内电场屏蔽效能曲线。图3为本专利技术电磁屏蔽涂层在10GHz-18GHz范围内电磁场屏蔽效能曲线。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1一种铁氧体/石墨烯复合材料(电磁屏蔽填料)的制备方法本实施例提供一种铁氧体/石墨烯复合材料的制备，包括：(1)制备Fe(NO3)3-氧化石墨烯的水分散溶液。将Fe(NO3)3加入到浓度为5mg/ml的氧化石墨烯的水分散液中，配制Fe(NO3)3浓度为10mg/ml的水分散溶液。(2)密胺海绵浸渍吸附Fe(NO3)3-氧化石墨烯溶液。将密胺海绵浸渍在Fe(NO3)3-氧化石墨烯的水分散溶液中2h后取出并于110℃烘干12h。(3)高温处理制备轻质高效FeOx/石墨烯电磁屏蔽填料。将烘干后的Fe(NO3)3-氧化石墨烯/海绵放入管式炉中，以10℃/min升温速度升温至600℃进行加热处理3h，然后研磨筛分，得到铁氧体/石墨烯复合材料。经检测，所得铁氧体/石墨烯复合材料的孔隙率为85％，磁饱和强度为95emu/g，矫顽力为210Oe；电磁屏蔽响应频段为100kHz-18GHz。实施例2一种电磁屏蔽涂料的制备本实施例提供一种屏蔽涂料的制备方法，包括：(1)将GK570氟碳树脂30g、FTH弹性聚酯树脂15g、德谦6800助剂0.5g、BYK110助剂0.5g、EFKA2020助剂0.5g、EFKA3777助剂0.5g加入7g混合溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屏蔽涂料，由甲、乙组分按照摩尔比(‑OH)甲：(‑NCO)乙＝1:1混合而成；其特征在于，所述甲组分由包括如下重量份的原料制得：25‑55份的氟改性丙烯酸树脂、5‑25份的弹性聚酯树脂、20‑30份的电磁屏蔽填料、1.5～4份的助剂及5～10份的混合溶剂；所述乙组分为异氰酸酯。

【技术特征摘要】
1.一种屏蔽涂料，由甲、乙组分按照摩尔比(-OH)甲：(-NCO)乙＝1:1混合而成；其特征在于，所述甲组分由包括如下重量份的原料制得：25-55份的氟改性丙烯酸树脂、5-25份的弹性聚酯树脂、20-30份的电磁屏蔽填料、1.5～4份的助剂及5～10份的混合溶剂；所述乙组分为异氰酸酯。2.根据权利要求1所述的屏蔽涂料，其特征在于，所述氟碳树脂为一种接枝氟原子的乙烯聚合物；优选为GK570、聚三氟氯乙烯/乙烯基醚树脂FEVE。3.根据权利要求1或2所述的屏蔽涂料，其特征在于，所述弹性聚酯树脂为弹性聚酯改性丙烯酸树脂，其分子式中含有不规整的、相对分子质量大的多元醇及长链脂肪酸；优选为FTH弹性树脂。4.根据权利要求1-3任一所述的屏蔽涂料，其特征在于，所述电磁屏蔽填料为铁氧体/石墨烯复合材料，或铁氧体/石墨烯复合材料和银纤维的组合。5.根据权利要求4所述的屏蔽涂料，其特征在于，所述铁氧体/石墨烯复合材料是以密胺海绵为载体，其表面覆盖FeOx/石墨烯；其中FeOx占屏蔽填料总质量的5-99％，石墨烯占屏蔽填料总质量的1-95％；所述屏蔽填料的孔隙率为65-85％，磁饱和强度为86-95emu/g，矫顽力为158-...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙琳，徐跃，冯玉明，林鹏，丁叁叁，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37