[发明专利]一种氮杂石墨烯复合的电磁屏蔽导电底漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电磁屏蔽导电涂料领域，具体涉及氮杂石墨烯复合的电磁屏蔽导电底漆及其制备方法。

背景技术

近年来，电子产品(如电子计算机、通讯设备、办公设备、家用电器及医疗设备等)、及航空飞行器的壳体越来越多地采用质轻、易加工成型的高分子材料制造以取代传统的金属材料，但高分子材料一般是绝缘体，本身对电磁干扰毫无屏蔽作用，电子设备微电流功率与电磁噪音功率相近，极易受外界电磁干扰。以高分子材料为壳体的各种电子产品的电磁波干扰也日趋严重，电磁干扰正在影响着人们的生活。世界卫生组织(WHO)把电磁辐射污染列为继水、气、声之后的第四大污染。

随着电子产业的飞速发展，电磁波所引起的电磁干扰(EMI)与电磁兼容(EMC)不仅严重影响了电气及电子设备的正常运行，也严重威胁了人类的健康。为了解决塑料壳体抗电磁干扰的问题，普遍采用塑料表面金属化的方法。其中导电涂料可以方便地喷涂或刷涂于各种形状的塑料制件表面，形成导电的电磁屏蔽涂层，成为目前应用最广的电磁屏蔽材料。导电涂料是由合成树脂、导电填料、溶剂配制而成。将其涂覆于基材表面形成一层固化膜，从而产生导电效应。根据组成和导电机理的不同，导电涂料可分为结构型和掺合型两种。其中掺合型导电涂料是目前应用的主要类型，其导电原理主要有两个：(1)导电通道原理。即导电涂层导电功能的实现是靠导电填料粒子之间的彼此接触，搭接成链状以及网格状的三维立体导电结构，形成能够传送电子的导电通道。当导电涂料中添加的导电填料粒子浓度达到渗流临界值后，大量的导电填料粒子之间彼此接触，使得电子在载流子的承载下定向移动形成电流，实现最终涂层的导电性能。如专利CN101515486A、CN101108947A、CN101824241A等。这类导电涂料的缺点是导电填料粒子浓度大，即导电填料量要求大，需达到渗流临界值后才能形成电流。因此，涂层较重、较厚。(2)隧道效应原理。即涂层中导电填料粒子之间的间隙被绝缘性的高分子聚合物所填充，当绝缘物质的厚度薄到约10个纳米左右时，电子便在电场的作用下定向移动形成电流，从而使涂层导电。隧道效应理论认为，导电涂料导电性能的实现是源于电子在内部电场或热振动作用下的定向移动形成电流。如专利CN1796477A、CN101210124A、CN102850885A等。而这类导电涂料的缺点是电子通过隧道效应在电场或热振动作用下形成的电流，这种材料的导电性能较前一种差，通常用于抗静电涂料中。

石墨烯是单层碳原子紧密堆积而形成的一种炭质新材料。从化学键合方式上，构成石墨烯二维结构的碳原子以sp²方式杂化，这种杂化方式使得碳原子与相邻的三个碳原子通过σ键形成稳定的C～C键，赋予了石墨烯极高的力学性能。同时在垂直于石墨烯平面上大量碳原子提供的π电子离域形成大π键，电子可以在其中自由移动，因此石墨烯通常都具有优异的导电性，其载流子迁移速率高达2×10⁵cm²·V^-1·S^-1等。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明，具有导热系数高、电阻率低、柔韧性能好等优点，因此近年来被用来作为涂料的导电添加材料(如CN102977742A等)。

本发明针对目前电磁屏蔽导电涂层偏重、偏厚，导电性能不稳定且偏弱等问题，采用由金属酞菁络合物通过固相裂解方法制备的氮杂石墨烯/纳米金属复合材料(参见中国专利CN103663441A)作为导电添加材料和柔韧剂，制备一种表面涂层轻薄、耐候性强的电磁屏蔽导电材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种本发明解决的技术问题在于提供一种导电性好、附着力强、耐候性好、涂层轻薄的电磁屏蔽导电底漆及其制备方法。

有鉴于此，本发明提供了一种氮杂石墨烯复合的电磁屏蔽导电底漆制备方法，包括以下步骤：

a、使用稀释剂稀释环氧树脂，将二者加入带有高速搅拌的分散器加热搅拌溶解；

b、溶解完全后，再加入环氧树脂体积3～3.5倍的稀释剂继续搅拌，所得溶液搅拌均匀后分别加入导电填料、氮杂石墨烯/纳米金属复合材料，在高速搅拌下加入涂料助剂；

c、继续高速搅拌后加入经活化处理的有机膨润土，加入质量为溶液质量的0.2～1.5％，及0.02～0.5％的流平剂，高速搅拌后将得到的溶液放入容器内作为A组分待用；

d、取T31环氧树脂固化剂作为B组分；

使用时按A组分体积的3％量取组分B，快速混合均匀后用于喷涂施工。