本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種吸收電磁波的涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息社會(huì)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品日趨普及。電子產(chǎn)品在給人們帶來巨大便利的同時(shí)，也帶來了一定的危害。尤其是內(nèi)藏信息處理裝置的電子機(jī)器的廣泛應(yīng)用，CPU的運(yùn)算速度越來越高速化，由此產(chǎn)生的高頻電磁波輻射和噪聲污染也越來越嚴(yán)重。惡化的電磁環(huán)境不僅對(duì)人類生活日益依賴的信息、計(jì)算機(jī)和各種電子系統(tǒng)的信號(hào)傳播產(chǎn)生影響，造成系統(tǒng)裝置誤動(dòng)作，帶來不可預(yù)知的災(zāi)難，而且會(huì)對(duì)人類的身體健康帶來威脅。鑒于此，國(guó)際衛(wèi)生組織把電磁波污染列為第二大環(huán)境污染。
為了解決上述問題，自六十年代起，在屏蔽材料的基礎(chǔ)上開始探索電磁波吸收材料這種功能性材料。電磁波吸收材料的種類有很多，如燒結(jié)鐵氧化片、海綿式吸收體，涂料型電磁波吸收材料等。對(duì)于目前研制的涂料型電磁波吸收材料采用較多的為磁性材料、糖基鐵粉等制作的涂料，不僅產(chǎn)品比重大，成本高，不利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。海南大學(xué)CN101255292A研發(fā)了一種高吸收輕量型電磁波吸收涂料，比重小于1.2g/cm3；CN101819842A報(bào)道了一種用于電磁波吸收涂料的C-SiO2-Fe/M磁性介孔復(fù)合材料的制備方法，通過在介孔材料合成的過程中添加金屬鹽，不僅提高了金屬的單分散性和穩(wěn)定性，而且在獲得優(yōu)異的電磁波吸收性能的同時(shí)，有利于拓展吸收頻段，達(dá)到“薄、輕、寬、強(qiáng)”的目標(biāo)；但制備過程比較苛刻，例如“升溫速率嚴(yán)格控制在1℃/min”，不利于產(chǎn)業(yè)化的放大與生產(chǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，對(duì)涂料進(jìn)行功能改進(jìn)，提供一種電磁波吸收涂料。本發(fā)明電磁波吸收涂料不僅具有良好的電磁波吸收性能，衰減率達(dá)到0.98；且比重更小，達(dá)到1.1g/cm3。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種吸收電磁波涂料，所述涂料由以下重量份數(shù)的成分組成：
25-32份樹脂組合物，35-42份金屬材料，23-28份改性碳纖維，7-9份粘結(jié)劑，13-18份分散劑，5-7份電磁波吸收增強(qiáng)劑，31-35份溶劑；
上述樹脂組合物由重量比聚苯乙烯樹脂:丙烯酸樹脂:丙烯腈-苯乙烯共聚物＝3:2:1的組合物組成；
上述樹脂組合物通過以下制備方法制備：1)稱取聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物至于球磨機(jī)中研磨至粒度D90為20微米后過20微米楔形篩板；剩余未通過篩板的樹脂混合物繼續(xù)研磨直至所有樹脂組合物均通過篩板；2)對(duì)粉碎過篩后的樹脂置于ZGH型三維高速立式混合機(jī)中混合，混合機(jī)主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為50rpm，混合3h得樹脂組合物；
上述金屬材料由摩爾比為Ce(NH4)2(NO3)6：Al2O3：Mn(NO3)2·4H2O：La(NO3)3·6H2O：2-嘧啶胺＝3:5:2：7：9組合物組成；所述金屬材料的制備方法包括以下步驟：1)將摩爾比為Ce(NH4)2(NO3)6：γ-Al2O3：Mn(NO3)2·4H2O：La(NO3)3·6H2O：2-嘧啶胺＝3:5:2：7：9的混合物于反應(yīng)釜中，然后向反應(yīng)釜中添加含5％wt醋酸水溶液于50℃下分散攪拌2h，醋酸水溶液用量為混合物的兩倍重量；2)將攪拌分散后產(chǎn)品真空蒸干、正庚烷淋洗；然后于80℃下干燥；3)將干燥后的產(chǎn)品粉碎至粒徑為30目以下，得金屬材料。
Ce(NH4)2(NO3)6是一種稀土金屬?gòu)?fù)鹽，廣泛應(yīng)用于電子、軍事、石油化工等領(lǐng)，如硝化及硝酸酯化、氧化和催化氧化、引發(fā)加成和聚合等化學(xué)反應(yīng)得到了廣泛應(yīng)用；γ-Al2O3是氫氧化鋁在140-150℃的低溫環(huán)境下脫水制得，工業(yè)上也叫活性氧化鋁、鋁膠。其結(jié)構(gòu)中氧離子近似為立方面心緊密堆積，Al3+不規(guī)則地分布在由氧離子圍成的八面體和四面體空隙之中；在石油煉制和石油化工中是常用的吸附劑、催化劑和催化劑載體；在工業(yè)上是變壓器油、透平油的脫酸劑，還用于色層分析。Mn(NO3)2·4H2O無機(jī)化合物，與還原劑、硫、磷等混合受熱、撞擊、摩擦可爆；用于金屬表面磷化處理、制備電子元件、用作微量分析測(cè)定銀的試劑及氧化劑、陶瓷著色,制催化劑等。La(NO3)3·6H2O是一種易溶于水和醇的金屬鹽，常用于制光學(xué)玻璃、螢光粉、陶瓷電容添加劑、石油精制加工催化劑。
本發(fā)明參考CN 1840589A中的評(píng)價(jià)方法，以電磁波吸收性能為評(píng)價(jià)指標(biāo)；采取高通量篩選對(duì)存在的不同價(jià)態(tài)的不同金屬進(jìn)行評(píng)價(jià)，最終確定以Ce(NH4)2(NO3)6、Al2O3、Mn(NO3)2·4H2O、La(NO3)3·6H2O為金屬來源，使得制備出的涂料在涂膜的厚度為20-35微米時(shí)，電磁波的衰減率達(dá)到0.98。
上述改性碳纖維由以下制備方法制備所得：將粒徑小于20微米的碳纖維在2N的氨水溶液中于50℃下超聲攪拌浸泡24h，過濾，然后于120℃干燥所得。
上述粘結(jié)劑由等重量的聚乙烯縮丁醛和α-環(huán)糊精組成；
上述分散劑由正硅酸乙酯和枸櫞酸組成，重量比為正硅酸乙酯：枸櫞酸＝1：2；
上述溶劑由體積比二甲苯：甲基叔丁基醚：乙二醇二甲醚＝3：1：5的混合物組成；
上述電磁波吸收增強(qiáng)劑由Co3O4與RuO2組成，重量比RuO2：Co3O4＝2：1，在本發(fā)明中添加Co3O4與RuO2組成的混合物可以使電磁波的衰減率由0.685提高到0.98以上；而且其中缺少Co3O4或RuO2任一組分，其電磁波的衰減率均達(dá)不到良好有益效果，而且當(dāng)RuO2：Co3O4為2：1時(shí)效果最佳。
優(yōu)選的，一種吸收電磁波涂料，所述涂料由以下重量份數(shù)的成分組成：
28份樹脂組合物，39份金屬材料，26份改性碳纖維，8份粘結(jié)劑，15份分散劑，7份電磁波吸收增強(qiáng)劑，30份溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，本發(fā)明的一種吸收電磁波涂料比重為1.0-1.1g/cm3。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種吸收電磁波涂料的制備方法，包括以下步驟：
1)將樹脂組合物加入裝有冷凝器的反應(yīng)釜中，然后氮?dú)庵脫Q反應(yīng)釜內(nèi)空氣；
2)溶劑通過真空泵入反應(yīng)釜中，開啟攪拌，升溫至體系沸騰，保溫?cái)嚢?h對(duì)樹脂進(jìn)行溶劑改性；
3)降溫至30℃，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下向反應(yīng)釜中添加金屬材料，攪拌均勻；
4)依次加入改性碳纖維、粘結(jié)劑混勻于40℃保溫?cái)嚢?h；
5)升溫至50℃，然后添加分散劑，保溫?cái)嚢璺稚?h；
6)降溫至20-30℃加入電磁波吸收增強(qiáng)劑攪拌混勻，出料分裝得電磁波吸收涂料。
本發(fā)明制備的吸收電磁波涂料可廣泛噴涂于電器上，在電器上噴涂的吸收電磁波涂料厚度為優(yōu)選為10-35微米。
本發(fā)明吸收電磁波涂料與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)采取同樣的評(píng)價(jià)方法，本發(fā)明制備的涂料與CN 1840589A制備的涂料相比在電磁波吸收性能方面基本一致，甚至優(yōu)于專利產(chǎn)品(本發(fā)明衰減率達(dá)到0.98，CN 1840589A發(fā)明最優(yōu)為0.97)；
2)本發(fā)明制備的產(chǎn)品比重小，達(dá)到1.1g/cm3以下，優(yōu)于市場(chǎng)產(chǎn)品。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一、組成：按重量分?jǐn)?shù)稱取以下物質(zhì)：
25份樹脂組合物，樹脂組合物由重量比聚苯乙烯樹脂:丙烯酸樹脂:丙烯腈-苯乙烯共聚物＝3:2:1的組合物組成；樹脂組合物通過以下制備方法制備：1)稱取聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、丙烯腈-苯乙烯共聚物至于球磨機(jī)中研磨至粒度D90為20微米后過20微米楔形篩板；剩余未通過篩板的樹脂混合物繼續(xù)研磨直至所有樹脂組合物均通過篩板；2)對(duì)粉碎過篩后的樹脂置于ZGH型三維高速立式混合機(jī)中混合，混合機(jī)主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為50rpm，混合3h得樹脂組合物；
35份金屬材料，金屬材料由摩爾比為Ce(NH4)2(NO3)6：Al2O3：Mn(NO3)2·4H2O：La(NO3)3·6H2O：2-嘧啶胺＝3:5:2：7：9組合物組成；金屬材料由以下制備方法制備1)將摩爾比為Ce(NH4)2(NO3)6：γ-Al2O3：Mn(NO3)2·4H2O：La(NO3)3·6H2O：2-嘧啶胺＝3:5:2：7：9的混合物于反應(yīng)釜中，然后向反應(yīng)釜中添加含5％wt醋酸水溶液于50℃下分散攪拌2h，醋酸水溶液用量為混合物的兩倍重量；2)將攪拌分散后產(chǎn)品真空蒸干、正庚烷淋洗；然后于80℃下干燥；3)將干燥后的產(chǎn)品粉碎至粒徑為30目以下，得金屬材料。
23份改性碳纖維，改性碳纖維由以下制備方法制備所得：將粒徑小于20微米的碳纖維在2N的氨水溶液中于50℃下超聲攪拌浸泡24h，過濾，然后于120℃干燥所得。
7份粘結(jié)劑，上述粘結(jié)劑由等重量的聚乙烯縮丁醛和α-環(huán)糊精組成；
13份分散劑，上述分散劑由正硅酸乙酯和枸櫞酸組成，重量比為正硅酸乙酯：枸櫞酸＝1：2；
5份電磁波吸收增強(qiáng)劑，上述電磁波吸收增強(qiáng)劑由Co3O4與RuO2組成，重量比RuO2：Co3O4＝2：1
31份溶劑；溶劑由體積比二甲苯：甲基叔丁基醚：乙二醇二甲醚＝3：1：5的混合物組成；
二、制備方法
1)將樹脂組合物加入裝有冷凝器的反應(yīng)釜中，然后氮?dú)庵脫Q反應(yīng)釜內(nèi)空氣；
2)溶劑通過真空泵入反應(yīng)釜中，開啟攪拌，升溫至體系沸騰，保溫?cái)嚢?h對(duì)樹脂進(jìn)行溶劑改性；
3)降溫至30℃，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下向反應(yīng)釜中添加金屬材料，攪拌均勻；
4)依次加入改性碳纖維、粘結(jié)劑混勻于40℃保溫?cái)嚢?h；
5)升溫至50℃，然后添加分散劑，保溫?cái)嚢璺稚?h；
6)降溫至20-30℃加入電磁波吸收增強(qiáng)劑攪拌混勻，出料分裝得電磁波吸收涂料。
對(duì)本發(fā)明制備的電磁波吸收涂料測(cè)試其比重，數(shù)值為1.02g/cm3。
實(shí)施例2
按重量分?jǐn)?shù)稱取以下物質(zhì)：
32份樹脂組合物，42份金屬材料，28份改性碳纖維，9份粘結(jié)劑，18份分散劑，7份電磁波吸收增強(qiáng)劑，35份溶劑；
其中樹脂組合物、金屬材料、改性碳纖維、粘結(jié)劑、分散劑、電磁波吸收增強(qiáng)劑、溶劑各組成及其制備方法同實(shí)施例1一致。
其中涂料的制備方法同實(shí)施例1一致
對(duì)本發(fā)明制備的電磁波吸收涂料測(cè)試其比重，數(shù)值為1.05g/cm3。
實(shí)施例3
按重量分?jǐn)?shù)稱取以下物質(zhì)：
27份樹脂組合物，39份金屬材料，27份改性碳纖維，9份粘結(jié)劑，17份分散劑，6份電磁波吸收增強(qiáng)劑，33份溶劑；
其中樹脂組合物、金屬材料、改性碳纖維、粘結(jié)劑、分散劑、電磁波吸收增強(qiáng)劑、溶劑各組成及其制備方法同實(shí)施例1一致。
其中涂料的制備方法同實(shí)施例1一致.
對(duì)本發(fā)明制備的電磁波吸收涂料測(cè)試其比重，數(shù)值為1.07g/cm3。
實(shí)施例4
按重量分?jǐn)?shù)稱取以下物質(zhì)：
28份樹脂組合物，39份金屬材料，26份改性碳纖維，8份粘結(jié)劑，15份分散劑，7份電磁波吸收增強(qiáng)劑，32份溶劑；
其中樹脂組合物、金屬材料、改性碳纖維、粘結(jié)劑、分散劑、電磁波吸收增強(qiáng)劑、溶劑各組成及其制備方法同實(shí)施例1一致。
其中涂料的制備方法同實(shí)施例1一致
對(duì)本發(fā)明制備的電磁波吸收涂料測(cè)試其比重，數(shù)值為1.0g/cm3。
電磁波吸收性能評(píng)價(jià)：
參照CN 1840589A的評(píng)價(jià)方法，以衰減率為指標(biāo)，對(duì)實(shí)施例1-4制備的涂料在電磁波吸收性能方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如下表1所示：
表1本發(fā)明制備涂料電磁波吸收性能指標(biāo)
備注：對(duì)比例1與實(shí)施例1區(qū)別僅在于沒有添加電磁波吸收增強(qiáng)劑(Co3O4和RuO2)，其余組分和制備方法均與實(shí)施例1嚴(yán)格保持一致；對(duì)比例2與實(shí)施例1區(qū)別僅在于沒有添加電磁波吸收增強(qiáng)劑Co3O4，以RuO2代替實(shí)施例1中Co3O4和RuO2，對(duì)比例2中RuO2使用量與實(shí)施例1中Co3O4和RuO2總量一致，其余組分和制備方法均與實(shí)施例1嚴(yán)格保持一致；對(duì)比例3與實(shí)施例1區(qū)別僅在于沒有添加電磁波吸收增強(qiáng)劑RuO2，以Co3O4代替實(shí)施例1中Co3O4和RuO2，對(duì)比例2中Co3O4使用量與實(shí)施例1中Co3O4和RuO2總量一致，其余組分和制備方法均與實(shí)施例1嚴(yán)格保持一致。
本發(fā)明制備的涂料可用于電器上，噴涂的吸收電磁波涂料厚度為10-35微米，涂膜厚度在10-35微米產(chǎn)品的電磁波吸收性能可保持在0.98以上。