返回頂部
返回首頁
返回首頁
歡迎訪問  中國牛涂網   | 今天是   
中國牛涂網全新改版進行中!
体彩31选7开奖结果今
home 您現在的位置: 首頁 >家裝材料>技術中心 > 詳細信息
紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料
2019年08月15日    閱讀量:422    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

引言

隨著電子工業和高分子產業的迅速發展,高分子材料以其質輕、價廉,易于加工成型等優點在電子工業中廣泛應用,越來越多的電子產品和通訊設備(如筆記本、手機、精密醫療器械等)的外殼采用輕便的塑料作為殼體。目前,使塑料產品具有屏蔽電磁波功能的方法有很多,如合成本征型導電塑料、在塑料表面涂覆導電涂料、表層貼金屬箔或表層鍍金屬等。其中,導電涂料作為一種流體材料,其成本低,工藝簡便,可噴涂或刷涂于不同形狀塑料表面形成導電層,從而達到屏蔽電磁波干擾的目的涂料在線coatingol.com。過去電磁屏蔽涂料的研究主要集中在通過對電子電器設備的塑料殼體內表面涂覆溶劑型導電涂料來實現其屏蔽電磁波的目的。但是,溶劑型導電涂料在使用過程中會揮發出大量的有害物質,對環境和人們的健康造成有害影響,且施工周期長,生產效率低。將紫外光固化技術與導電涂料結合起來研制的紫外(UV)光固化導電電磁屏蔽涂料具有固化速度快、涂膜質量高、不含溶劑、對環境污染少、能耗低等優點。

紫外光固化電磁屏蔽導電涂料只是在固化方式上與傳統涂料不同,其導電機理同傳統導電涂料相同,仍然屬于摻合型導電涂料的導電機理。涂層中導電填料微粒之間穩定而緊密接觸是導電涂料干燥或固化的結果。導電涂層在固化干燥前,導電填料在成膜樹脂中是分離存在的,填料間相互沒有連續的接觸,故涂層整體處于絕緣狀態,如圖1 所示;當導電涂料固化干燥后,溶劑的揮發和涂料的固化使得涂料樹脂基體體積收縮,導電填料微粒相互緊密接觸呈穩定連續狀態,因此涂層表現出導電性。

固化干燥前后導電涂膜結構

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

但是,由于涂料中金屬填料對紫外光的阻擋和反射,引發劑引發效率不高,涂料不容易深層固化,使得導電涂料的綜合性能大大降低。本文采用片狀鍍銀銅粉為導電填料,聚氨酯丙烯酸酯作為成膜樹脂,制備電磁屏蔽導電涂料,并討論了填料含量、引發劑種類及含量、稀釋劑種類及含量,以及光引發劑和熱引發劑配合使用對紫外光固化導電涂料性能的影響。


1 實驗部分

1.1 原料

聚氨酯丙烯酸酯,上海東奇化工有限公司;甲基丙烯酸甲酯(MMA),1,6- 己二醇二丙烯酸酯(HDDA),三羥基甲基烷三丙烯酸酯(TMPTA),天津海因茨科技發展有限公司;偶氮二異丁腈,天津市科密歐化學試劑開發中心;片狀鍍銀銅粉(含銀量3%),平均粒徑27 μm,昆明理工恒達科技有限公司;BYK 助劑,異丙醇,乙醇,成膜助劑,增稠劑,鈦酸酯偶聯劑,成都化學試劑廠。

1.2 電磁屏蔽涂料的制備

將所選用的活性稀釋劑添加到聚氨酯丙烯酸酯當中,攪拌一定時間使其混合分散均勻;再加入一定比例的光引發劑、偶聯劑等助劑混合均勻,最后加入鍍銀銅粉攪拌分散,調制到適當的粘度后即可制得紫外光固化導電涂料。將制備好的紫外光固化導電涂料噴涂在ABS 基材表面,放入紫外光固化機中使其涂層固化,并測定涂料固化時間以及涂層導電性能、物理性能。

1.3 制件的涂裝

現在大部分手機、筆記本、電子器件外殼多為ABS或ABS/PC 塑料,而這些電子設備在使用時會產生電磁輻射,對鄰近電子設備造成電磁干擾、電磁信息泄漏等負面影響。針對這類材料的抗電磁輻射和電磁干擾問題,本實驗采用ABS 板為基材,噴涂導電涂料,工藝條件如下:先將ABS 樣板用砂紙輕微打磨,并用乙醇擦洗基材表面,清洗干凈后,在烘箱中烘干待用。然后將制備好的UV 固化電磁屏蔽導電涂料噴涂在ABS 基材表面,采用能佳NJUV- 20T- 20/1 臺式紫外光固化機對制備好的紫外光固化導電涂料進行固化,測試其導電性能、電磁屏蔽性能、物理性能等。

1.4 性能測試與表征

涂層的表面電阻采用SW- Ⅱ型智能化數字微歐儀測試,直觀地反映了涂層本身的導電性能。根據GB/T 9286- 1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》,采用十字切割法測定涂層在ABS 板材上的附著力;根據GB/T 6739- 2006《色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度》,采用鉛筆硬度法測試涂層硬度;采用德國EPK 公司的QnintSonic 超聲波涂層測厚儀測試涂層厚度;采用英國CamScan 公司的Apollo300 高分辨掃描電子顯微鏡對干燥后涂層表面微觀形貌進行觀察;采用法蘭同軸設備和安捷倫8720ET 矢量網絡分析儀測試涂層電磁屏蔽效能。


2 結果與討論

2.1 鍍銀銅粉含量對涂層導電性能的影響

在電磁屏蔽導電涂料的組成中,導電填料是決定所制備涂層導電性能的關鍵因素。將不同含量的鍍銀銅粉加入到一定比例的樹脂液當中,攪拌分散均勻制得導電涂料,觀察導電涂層的形態并測得涂層的導電性能,如圖2 所示。

鍍銀銅粉含量對涂層導電性能的影響

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

由圖2(a)可以看出,隨著鍍銀銅粉含量的增加,涂層的表面電阻逐漸減小,當銀包銅粉含量為8%時,涂層表面電阻為5.386 Ω·cm- 1,涂層導電網絡尚未形成;當銀包銅粉含量在8%~20%之間,涂層表面電阻迅速下降,銀包銅粉含量超過25%以后,涂層表面電阻下降趨于平緩。同樣,圖2(b)涂層的方塊電阻也表現出同樣的趨勢。

S. A Schelkunoff 認為摻合型電磁屏蔽導電涂料的導電性能和屏蔽效能的好壞取決于涂層中導電微粒構成的導電網絡質量,網絡的層數越多,網鏈越密集,涂層的導電性能就越好。結合圖1、圖3 可以看出,當鍍銀銅粉微粒含量小于8%時,漆膜內導電微粒濃度較小,填料微粒之間存在較多的空隙,成膜樹脂相對較多,且微粒大多被樹脂包圍,僅有部分微粒連接成有限的導電通路,并無形成貫穿整個漆膜的導電網路,這時多靠熱振動或內部電場作用使電子在微粒間遷移形成微弱電流,此時隧道效應起主要作用。


當鍍銀銅粉用量在8%~20%之間時,漆膜中的導電通路較少,且沒有形成完整的導電網絡,這時增加少量的導電微粒便可形成較完整的導電網路,導電填料彼此搭接形成連續導電網鏈,使得涂層中導電通路迅速建立起來,涂層表面電阻隨之迅速下降,此時導電通道起主要作用。當鍍銀銅粉含量為25%時,填料微粒之間排列緊密,彼此搭接而成的導電通道也較多,因此涂膜的導電性能好。當鍍銀銅粉用量高于25%時,由于鍍銀銅粉微粒在漆膜中已形成貫穿整個漆膜的導電網路,繼續增加填料用量對漆膜中的導電通路數貢獻不大,所以涂層表面電阻下降趨于平緩。


所以,摻合型導電涂料的導電機理是導電通道、隧道效應、場致發射3 種機理相互競爭的結果。若繼續增加鍍銀銅粉含量,致使成膜樹脂量相對減少,粘結能力下降,出現掉粉現象。可見導電涂料中導電微粒含量不僅對導電性能有明顯的影響,還會影響到涂層其他的物理性能。

不同填料含量的導電涂層微觀形貌圖

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站


2.2 活性稀釋劑對導電涂料性能的影響

2.2.1 活性稀釋劑對固化時間的影響

活性稀釋劑中含有可聚合的官能團,它不僅可以降低體系的粘度,還能影響到涂層的固化動力學、聚合程度以及涂層的各種物理性能。所以活性稀釋劑的種類,添加量的不同會影響到所制備出的紫外光固化導電涂料的各項性能。圖4 是光固化體系中測得的不同活性稀釋劑的含量與固化時間的變化曲線。由圖4 可以看出,隨著MMA 和HDDA 含量的增加,涂層固化時間呈增長趨勢,這是因為單官能團的MMA 和兩官能團的HDDA 都具有較好的稀釋效果,它們的加入使得體系粘度迅速下降。一方面提高了預聚物分子的運動能力,體系中雙鍵數目增多;另一方面,由于其粘度較低使得氧氣很容易擴散到預聚物中,消耗了大量的自由基,光聚合反應幾率減少,使得體系內雙鍵轉化為單鍵的時間延長,導致固化時間的增長。

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

活性稀釋劑種類和固化時間的關系

而對于三官能團的TMPTA 來說,隨著其含量的增加,固化時間縮短,這是因為隨著TMPTA 含量的增加,體系粘度下降,預聚物的分子運動能力得到提高。另一方面,三官能度的TMPTA 更容易交聯形成致密網絡結構,使得氧氣很難向預聚物中擴散,保護了自由基的壽命和幾率下降,因而涂層固化時間增長。

2.2.2 活性稀釋劑對涂膜性能的影響

添加40%含量的不同活性稀釋劑到一定比例的預聚物中,采用相同的工藝條件制得涂料,然后測得涂層各項性能如表1 所示。隨著活性稀釋劑官能度的增加,光固化反應活性提高,固化時間縮短,同時,由于官能度的增加使得體系粘度增大,涂膜的交聯程度增加,涂層硬度增加。考慮到導電涂料中含有一定的金屬填料以及涂膜的綜合性能,選取了單官能度和三官能度的活性稀釋劑配合使用。

不同活性稀釋劑種類對漆膜性能的影響

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

另外,從導電涂層導電網絡形成的原理考慮,紫外光固化涂料的固化時間極短,鍍銀銅粉在混合到漆膜中后,片狀銀包銅粉呈現出各種狀態分布,有豎起的,傾斜的,平鋪的。這就需要一定的平膜時間來使片狀銀包銅粉盡可能的平鋪相互疊加,連成有效導電網絡。


這里平膜時間主要由活性稀釋劑的種類和含量來決定,粘度太大,含量較少時,就會使漆膜中的鍍銀銅粉還沒有來得及充分平鋪相互疊加形成有效導電網絡而固化成膜,導致涂層導電性能的下降。所以,活性稀釋劑的種類、含量不僅對紫外光固化導電涂料的固化時間有影響,還對涂層的導電性能有著重要的影響。


2.3 光引發劑對導電涂料性能的影響

紫外光固化涂料的固化過程實際就是自由基引發的交聯反應。光引發劑在光固化體系中起著重要的作用。選擇芳香酮類化合物引發劑的Irgacure 184 及酰基膦氧化物類引發劑TPO 進行測試。分別將這兩種引發劑按總量的4%加入到樹脂中,在紫外光下固化成膜。固化后涂層的各項性能如表2 所示。

不同活性稀釋劑種類對漆膜性能的影響

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

由表2 可以看出,采用184 光引發劑制得的導電涂層固化時間較長,硬度較差,涂層導電性能較差;而采用TPO 作為光引發劑的固化時間相對較短。這主要是因為光固化體系中光引發劑的引發活性主要與光引發劑在紫外光區域范圍內的吸收波長有關。如圖5 所示,TPO在250~400 nm 的區間內均有較強的吸收,而且在紫外燈的主波長(305 nm)附近有很強的吸收峰,因而TPO 對光固化導電涂料具有較強的引發活性,使得涂層的固化程度提高,涂層體積收縮率增大,導電微粒間接觸穩定,制備出的涂層導電性能比Irgacure 184 光引發劑制得的好。而Irgacure 184 的最大紫外吸收波長較短,吸收范圍也都很窄,加之導電填料對紫外光的反射和阻擋,使得其吸收能量較低,涂層內部沒有完全固化,涂層的體積收縮率較小,導電填料間沒有穩定接觸,導致涂層的導電性能較差。

不同光引發劑的紫外吸收光譜

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

在紫外光固化電磁屏蔽導電涂料中,由于金屬導電填料對紫外光的阻擋和反射,使紫外光很難到達涂料的底層,參加聚合的不飽和基團僅僅吸收了不到30%的光輻射,影響涂層底部的固化程度。為提高涂層的力學性能以及改善涂層的固化完全程度,采用表層固化效果稍好的Irgacure 184 和深層固化較好的TPO 配合使用,以及光引發劑和熱引發劑AIBN 配合使用。加大光引發劑的含量可以更好地對比光引發劑和熱引發劑配合使用與純光引發體系的引發效果及涂層性能。

不同引發劑體系對導電涂料性能的影響

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站


由表3 可以看出,兩種光引發劑配合使用時,固化時間大大縮短,但不如添加了熱引發劑后的涂層性能。當光引發劑和熱引發劑配合使用,且引發劑AIBN 用量為4%時,導電涂層的表面電阻最小,為0.865 Ω·cm- 1,涂層物理性能較好。這主要是由于鍍銀銅粉填料對紫外光的阻擋和反射,使得紫外光很難輻射到導電涂料的內部底層,導致導電涂料內部底層不能完全固化,影響到導電涂層的導電性能及物理性能。


加入適量的熱引發劑后,導電涂層受到紫外光照射后產生一定的熱量,使得導電涂層內部溫度升高,熱引發劑吸收熱量后被激發生成活性自由基,自由基引發單體及活性稀釋劑發生聚合反應。隨著熱引發劑含量的增加,紫外光照射后激發出的自由基濃度增大,引發單體的數目也增加,從而增加了生成大分子鏈的機會,使得涂層得到完全的固化。


而光引發劑含量不變,繼續增大熱引發劑AIBN 用量時,導電涂層的表面電阻又增大。這是因為過多的熱引發劑可能引起某些副反應,從而影響導電涂層的導電性能。所以采用光引發劑和適量的熱引發劑配合使用時所制備的導電涂料,涂層固化完全,涂層導電性能及物理性能較好。


2.4 UV 光固化涂料的電磁屏蔽性能

圖6 所示的是將鍍銀銅粉按同一比例(20wt%)所制得的不同涂膜厚度的表面電阻及屏蔽效能關系圖。

涂膜厚度對涂層導電性能和屏蔽性能的影響

紫外光固化電磁屏蔽涂料的特性研究,以鍍銀銅粉為導電填料,以聚氨酯丙烯酸酯UV光固化樹脂為基體材料,研制了UV 光固化電磁屏蔽導電涂料 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

由圖6(a)可以看出,隨著涂膜厚度的增加,涂層表面電阻呈下降趨勢。涂膜較薄時,隨著漆膜厚度的增加涂層表面電阻迅速下降,當涂膜的厚度增大到一定程度時,涂層表面電阻變化趨于平緩。這主要是因為涂膜較薄時(<20 μm),導電網鏈還沒有完全形成,導電微粒僅僅在二維平面上形成導電網絡,因而導電性能較低。當漆膜增大到一定厚度時,導電微粒呈現立體分布,這樣較容易形成互穿整體的并聯導電網絡,此時涂層表面電阻較小。


當漆膜中已經形成互穿整體的并聯導電網絡時,隨著漆膜厚度的增加,涂層的表面電阻變化趨于平緩并保持一定數值。由實驗結果可知,漆膜厚度控制在30~60 μm之間較好,超過60 μm 后,漆膜的附著力會下降,成本也會增加,所以應根據實際需要選擇涂膜的厚度。為進一步討論涂層表面電阻與屏蔽效能的關系,本實驗測試了不同厚度導電涂層的電磁屏蔽效能,測試結果如圖6(b)所示。隨著導電涂層厚度的增加,涂層的屏蔽效能也隨之增加。


而圖6(a)結論可知,當涂層厚度達一定數值后,隨著涂層厚度的增加,涂層表面電阻基本保持在一定數值范圍內。綜合圖6(a)、圖6(b)可知,當涂層厚度達一定值以后,涂層表面電阻不能用來間接表征涂層屏蔽效能的大小。而由圖6(b)又可以看出,隨著電磁波頻率的增加,導電涂層的屏蔽效能呈下降趨勢,且隨著涂層厚度的增加,涂層屏蔽效能的下降趨勢逐漸減弱。


這主要是因為復合型導電涂料的微觀結構中存在大量的電絕緣高分子樹脂區域,它們對電磁波幾乎是透明的,在導電涂層中形成大小不一的空洞,隨著電磁波頻率的增加,電磁波對涂層當中這些缺陷部位穿透能力增強,發生電磁波泄漏的機率也隨之增加,導致涂層屏蔽效能降低。而當涂層厚度逐漸增加時,由于片狀導電填料在涂層中相互疊加、平鋪使得涂層中的缺陷部分相對減少,電磁波穿過涂層缺陷部分的機率大大減小,因此涂層厚度較厚時,涂層屏蔽效能受電磁波頻率增加而減小的影響較小。


3 結論

UV 光固化電磁屏蔽涂料的導電性能、電磁屏蔽性能與鍍銀銅粉含量、引發劑種類和含量有關,而且隨涂層厚度的增加其電磁屏蔽效能增大。選用的184、TPO和AIBN 組成的復合光引發體系可有效克服UV 光固化時填料對光的吸收與屏蔽。在優化的實驗條件下可實現65 dB 的屏蔽效能。


標簽:行業資訊原料動態建材百科產品資訊建材應用市場評論技術中心家裝材料建筑基材建筑施工涂料油漆建筑材料
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國建材網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。客服郵箱:[email protected] | 客服QQ:23341571
相關文章HOT
今日頭條Show更多
    熱點排行Hot
      微信關注WeChat
      掃描二維碼,獲取手機版最新資訊 中國牛涂網 您還可以直接微信掃描打開
      全站地圖

      深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
      察報警平臺

      公共信息安全網絡監察 公共信息安
      全網絡監察

      經營性網站備案信息 經營性網站
      備案信息

      中國互聯網舉報中心 中國互聯網
      舉報中心

      中國文明網傳播文明 中國文明網
      傳播文明

      深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
      電子標識

      体彩31选7走势图