本發(fā)明涉及一種涂料,尤其涉及一種改性石墨烯電磁屏蔽涂料及其制備方法。
背景技術(shù):
:現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上電磁環(huán)境復(fù)雜,各種各樣的電磁信號(hào)對(duì)車(機(jī)、彈、船)載電子信息系統(tǒng)構(gòu)成極大威脅,另外電磁脈沖武器所發(fā)出的高能電磁波具有更大的危害性。在民用領(lǐng)域,手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品產(chǎn)生的電磁輻射也會(huì)危害人類健康。于是,人們開始使用電磁屏蔽涂料進(jìn)行防護(hù)。傳統(tǒng)電磁屏蔽涂料的產(chǎn)品主要有銀系、銅系、鎳系以及碳系4類。金屬系屏蔽涂料的優(yōu)點(diǎn)是屏蔽性能高,缺點(diǎn)是密度大(涂層面密度大于200g/m2)、耐腐蝕性差(耐鹽霧48h);而碳系電磁屏蔽涂料主要以碳黑、碳纖維為填料,雖密度小,但導(dǎo)電性能不高,難以應(yīng)用在屏蔽性能要求高的場(chǎng)合。石墨烯,為單原子層的石墨,其擁有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的力學(xué)、熱力學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性能。石墨烯的電阻率非常小,只有10-6Ω·cm,其片狀結(jié)構(gòu)在二維平面上容易接觸形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)材料相比,石墨烯可突破原有的局限,成為高效的新型屏蔽劑,滿足屏蔽材料對(duì)“薄、輕、寬、高”的要求。公告號(hào)為CN105331264A的中國(guó)專利公開了一種納米碳材的復(fù)合電磁屏蔽涂料,其包括復(fù)合屏蔽材料乳液、偶聯(lián)劑、分散劑、消泡劑、成膜助劑和增稠劑等。該涂料雖具有較好的電磁屏蔽性,但是其附著力、耐沖擊性能及耐鹽霧性較差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:針對(duì)上述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好的附著力、耐沖擊性能及耐鹽霧性的改性石墨烯電磁屏蔽涂料,以解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題。本發(fā)明提供一種改性石墨烯電磁屏蔽涂料,其包括改性石墨烯漿料、樹脂、顏填料、助劑及溶劑,所述改性石墨烯漿料包括采用改性劑對(duì)石墨烯進(jìn)行改性得到的改性石墨烯,所述改性劑為具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子,所述樹脂為丙烯酸樹脂。其中,所述具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子為芘類及其衍生物中的至少一種。其中,所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料中改性石墨烯漿料所占的質(zhì)量百分比為0.001%~30%,所述改性石墨烯漿料為通過改性劑對(duì)石墨烯漿料中石墨烯改性得到,所述石墨烯漿料購(gòu)自寧波墨西科技有限公司。其中,所述石墨烯漿料中石墨烯所占的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1%~10%。其中,所述改性石墨烯漿料還包括潤(rùn)濕劑,所述潤(rùn)濕劑為丙二醇、乙醇、甘油、聚乙二醇中的一種。其中,所述顏填料為鈦白粉、硫酸鋇粉、云母粉和滑石粉,所述溶劑為丁酮、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯中的一種。其中,所述助劑為定向排列助劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防沉劑和消泡劑中的至少一種,所述定向排列助劑為乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物中的至少一種,所述流平劑為硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有機(jī)硅氧烷、烷基改性有機(jī)硅氧烷中的至少一種,所述偶聯(lián)劑為乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一種,所述防沉劑為有機(jī)膨潤(rùn)土、氣相二氧化硅、聚烯烴蠟、聚酰胺蠟、蓖麻油衍生物中的至少一種,所述消泡劑為磷酸三丁酯、苯乙酸月桂醇酯、聚二甲基硅氧烷、正丁醇中的至少一種。本發(fā)明還提供一種上述改性石墨烯電磁屏蔽涂料的制備方法,其包括以下步驟:(1)將改性劑與石墨烯漿料混合,使改性劑對(duì)所述石墨烯漿料中的石墨烯進(jìn)行改性,得到改性石墨烯漿料,其中所述改性劑為具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子,所述改性劑的質(zhì)量為所述石墨烯漿料的質(zhì)量的1%~5%;(2)將改性石墨烯漿料加入樹脂中,再加入顏填料、助劑及溶劑,混合均勻,得到改性石墨烯電磁屏蔽涂料。其中,在步驟(1)將所述改性劑與石墨烯漿料混合之前,還包括通過一潤(rùn)濕劑對(duì)所述石墨烯漿料進(jìn)行預(yù)分散的步驟。相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料具有以下優(yōu)點(diǎn):通過加入改性石墨烯,該涂料的強(qiáng)度、與基材的附著力、耐沖擊性、電磁屏蔽性均有顯著提高。具體的:第一,采用芘及其衍生物等這類具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子對(duì)石墨烯進(jìn)行非共價(jià)鍵功能化修飾。利用石墨烯與有機(jī)分子改性劑之間的π-π相互作用,使石墨烯在丙烯酸樹脂這一弱極性體系中形成穩(wěn)定的分散,同時(shí)又不影響石墨烯的導(dǎo)電性能。第二,由于丙烯酸樹脂對(duì)光的主吸收峰處在太陽光譜范圍之外,因此該包括丙烯酸樹脂的涂料具有優(yōu)良的耐光性及耐戶外老化性能。當(dāng)采用熱塑性丙烯酸樹脂時(shí),由于熱塑性丙烯酸樹脂的玻璃化溫度較高,包括熱塑性丙烯酸樹脂的該涂料可應(yīng)用于硬質(zhì)基材,具有硬度高、附著力強(qiáng)、耐劃傷、耐老化的優(yōu)點(diǎn)。該涂料具有涂層薄、重量輕(較傳統(tǒng)電磁屏蔽涂料減輕60%)、功效持久、使用簡(jiǎn)單方便的特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于軍事裝備和高端家用電器,以及民用的手機(jī)、電腦等領(lǐng)域。所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):先通過改性劑對(duì)石墨烯進(jìn)行改性,然后在加入其它各組分,該制備方法較簡(jiǎn)單,易于操作和實(shí)現(xiàn),可進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。另外,可將石墨烯漿料用潤(rùn)濕劑進(jìn)行預(yù)分散,降低石墨烯的高表面能,有利于石墨烯進(jìn)行分散。具體實(shí)施方式下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施方式,而不是全部的實(shí)施方式?;诒景l(fā)明中的實(shí)施方式,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供了一種改性石墨烯電磁屏蔽涂料。該改性石墨烯電磁屏蔽涂料包括改性石墨烯漿料、樹脂、顏填料、助劑及溶劑。所述改性石墨烯漿料包括采用改性劑對(duì)石墨烯進(jìn)行改性得到的改性石墨烯。所述改性劑為具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子。所述樹脂為丙烯酸樹脂。所述具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子為芘類及其衍生物中的至少一種。所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料中改性石墨烯漿料所占的質(zhì)量百分比為0.001%~30%。優(yōu)選的,所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料中改性石墨烯漿料所占的質(zhì)量百分比為0.001%~20%。所述改性石墨烯漿料為通過改性劑對(duì)石墨烯漿料中石墨烯改性得到。所述石墨烯漿料購(gòu)自寧波墨西科技有限公司。所述石墨烯漿料中石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1%~10%。所述石墨烯可為自己制備,也可購(gòu)自寧波墨西科技有限公司。所述石墨烯為單層片狀結(jié)構(gòu),或所述石墨烯為層數(shù)在2-50層,層內(nèi)為碳原子sp2雜化軌道組成六角形蜂巢狀晶格、層間為碳原子以π鍵結(jié)合。所述改性石墨烯漿料還包括潤(rùn)濕劑,所述潤(rùn)濕劑為丙二醇、乙醇、甘油、聚乙二醇中的一種。所述顏填料的質(zhì)量占所述改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料的15%~55%,優(yōu)選為25%~45%。所述顏填料為鈦白粉、硫酸鋇粉、云母粉和滑石粉。所述溶劑的質(zhì)量占所述改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料的5%~30%,優(yōu)選為10%~25%。所述溶劑為丁酮、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯中的一種。所述助劑的質(zhì)量占所述改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料的0.1%~10%,優(yōu)選為1%~5%。所述助劑為定向排列助劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防沉劑和消泡劑中的至少一種。所述定向排列助劑為乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物中的至少一種,所述流平劑為硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有機(jī)硅氧烷、烷基改性有機(jī)硅氧烷中的至少一種,所述偶聯(lián)劑為乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一種,所述防沉劑為有機(jī)膨潤(rùn)土、氣相二氧化硅、聚烯烴蠟、聚酰胺蠟、蓖麻油衍生物中的至少一種。所述消泡劑為磷酸三丁酯、苯乙酸月桂醇酯、聚二甲基硅氧烷、正丁醇中的至少一種。本發(fā)明還提供一種改性石墨烯電磁屏蔽涂料的制備方法。該制備方法包括以下步驟:S1,將改性劑與石墨烯漿料混合,使改性劑對(duì)所述石墨烯漿料中的石墨烯進(jìn)行改性,得到改性石墨烯漿料,其中所述改性劑為具有大π鍵共軛結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子,所述改性劑的質(zhì)量為所述石墨烯漿料的質(zhì)量的1%~5%;S2,將改性石墨烯漿料加入樹脂中,再加入顏填料、助劑及溶劑,混合均勻,得到改性石墨烯電磁屏蔽涂料。在步驟S1將所述改性劑與石墨烯漿料混合之前,還包括通過一潤(rùn)濕劑對(duì)所述石墨烯漿料進(jìn)行預(yù)分散的步驟。所述潤(rùn)濕劑為丙二醇、乙醇、甘油、聚乙二醇中的一種。加入的潤(rùn)濕劑占石墨烯漿料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%~0.3%。具體的,將石墨烯漿料放入一高速分散機(jī)中進(jìn)行預(yù)分散30分鐘~1小時(shí),然后添加丙二醇等潤(rùn)濕劑攪拌30分鐘~1小時(shí)。在步驟S1中,向石墨烯漿料中加入芘及其衍生物等改性劑,或者向石墨烯漿料與分散劑的混合物中加入芘及其衍生物,攪拌一段時(shí)間,然后進(jìn)行砂磨,再用高精度的乳化機(jī)進(jìn)行乳化,得到改性石墨烯漿料。優(yōu)選的,所述改性劑的加入量占所述石墨烯漿料的質(zhì)量百分比為1.5%~3.5%。所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料可通過無氣噴涂、空氣噴涂、靜電噴涂等公布方法施工。得到的涂層厚度優(yōu)選為10微米~50微米,更優(yōu)選為20微米~40微米。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述改性石墨烯電磁屏蔽涂料及其制備方法進(jìn)行說明:實(shí)施例1該改性石墨烯電磁屏蔽涂料的配方為(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)):其中,顏填料為鈦白粉、硫酸鋇粉、云母粉和滑石粉;溶劑為甲苯;助劑為乙烯醋酸乙烯共聚物、有機(jī)硅氧烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、氣相二氧化硅、苯乙酸月桂醇酯,依次分別作為定向排列助劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防沉劑和消泡劑。所述改性石墨烯漿料的制備方法如下:(1)將石墨烯漿料放入一高速分散機(jī)中進(jìn)行預(yù)分散30分鐘,然后添加丙二醇攪拌30分鐘,其中丙二醇的質(zhì)量為石墨烯漿料的質(zhì)量的0.2%;(2)向步驟(1)得到的混合物中加入芘,攪拌1小時(shí),然后進(jìn)行砂磨,再用高精度的乳化機(jī)進(jìn)行乳化,得到改性石墨烯漿料,其中芘的質(zhì)量為石墨烯漿料的質(zhì)量的3%。改性石墨烯電磁屏蔽涂料的制備:將制備好的改性石墨烯漿料加入到丙烯酸樹脂中,然后加入顏填料、溶劑、助劑分散均勻,然后放入砂磨機(jī)中研磨10分鐘后即制得該改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料。進(jìn)一步的,對(duì)該得到的改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見表1。表1實(shí)施例2該改性石墨烯電磁屏蔽涂料配方為(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)):其中,顏填料為鈦白粉、硫酸鋇粉、云母粉和滑石粉;溶劑為二甲苯;助劑為乙烯醋酸乙烯共聚物、有機(jī)硅氧烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、氣相二氧化硅、苯乙酸月桂醇酯,依次分別作為定向排列助劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防沉劑和消泡劑。所述改性石墨烯漿料的制備方法同實(shí)施例1。改性石墨烯電磁屏蔽涂料的制備:將制備好的改性石墨烯漿料加入到丙烯酸樹脂中,然后加入顏填料、溶劑、助劑分散均勻,然后放入砂磨機(jī)中研磨10分鐘后即制得該改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料。實(shí)施例3該改性石墨烯電磁屏蔽涂料配方為(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)):其中,顏填料為鈦白粉、硫酸鋇粉、云母粉和滑石粉;溶劑為二甲苯;助劑為乙烯醋酸乙烯共聚物、有機(jī)硅氧烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、氣相二氧化硅、苯乙酸月桂醇酯,依次分別作為定向排列助劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防沉劑和消泡劑。所述改性石墨烯漿料的制備方法同實(shí)施例1。改性石墨烯電磁屏蔽涂料的制備:將制備好的改性石墨烯漿料加入到丙烯酸樹脂中,然后加入顏填料、溶劑、助劑攪拌均勻,然后放入砂磨機(jī)中研磨10分鐘后即制得該改性石墨烯丙烯酸樹脂涂料。對(duì)比例1該丙烯酸樹脂涂料配方為(以下均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)):其中,顏填料為鈦白粉、硫酸鋇粉、云母粉和滑石粉;溶劑為二甲苯;助劑為乙烯醋酸乙烯共聚物、有機(jī)硅氧烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、氣相二氧化硅、苯乙酸月桂醇酯,依次分別作為定向排列助劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防沉劑和消泡劑。丙烯酸樹脂涂料的制備:將丙烯酸樹脂、顏填料、溶劑、助劑分散均勻,然后放入砂磨機(jī)中研磨10分鐘后即制得該丙烯酸樹脂涂料。采用表2中的參數(shù)以手工噴涂方式將實(shí)施例1~3、對(duì)比例1的涂料在試樣板的表面進(jìn)行涂覆得到涂層。試樣板為ABS膠板,尺寸為W15×L30×0.3cm。得到的涂層的厚度為20±2μm。表2手工噴涂參數(shù)手工噴涂噴涂粘度,S9.5-15.5噴涂壓力,MPa0.35-0.65噴涂距離,cm15-30干燥條件80±5℃×30min依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T9286-1998及GJB6190-2008對(duì)對(duì)比例1、實(shí)施例1~3的所得的涂層的附著力、電磁屏蔽性進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表3所示。表3由表3可見,相對(duì)于對(duì)比例1,實(shí)施例1~3所得的涂層的附著力有提升,并且電磁屏蔽性能優(yōu)異。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域:
的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾,這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3