醇溶性EMI导电涂料配方的设计

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1、醇溶性EMI导电涂料配方的设计伴随着科技的发展和廉价的高性能的塑胶材料面世，电子科技产品开始大量采用轻便的塑料壳体作为外壳，塑料壳体容易产生静电和滞电现象，造成射电频率干扰或电磁场干扰、无线电噪声干扰，因此要求这些壳体表面导电或接地，针对这一问题，屏蔽用导电涂料应用逐渐广泛起来。导电涂料实际上是防静电涂料的一种特例，导电涂料通常含有大量的铜粉或炭黑，或是镍、铝、钼、银等金属粉。从1996年开发的镍、铜第一代溶剂型导电涂料至今，导电涂料经过了银、银铜第二代溶剂型导电涂料的发展并过渡到了第三代醇溶性导电涂料。醇溶性EMI导

2、电涂料配方的成熟为导电涂料由溶剂型体系向水性体系发展的过渡做好了准备。这里结合相原理对醇溶性EMI导电涂料的生产、储存以及成膜进行讨论。   1实验部分   1.1导电涂料的制备   1.1.1导电涂料的配方   醇溶性丙烯酸(美国)：15%；辅助树脂(美国)：3%；导电填料(美国)*：31%；异丙醇(中国)：40%；H2O(中国)：10%；改性蜡(美国)：1%。(以上数据为质量百分含量)   *本配方中的导电填料选用平均粒径为12-18micron的银包铜粉。   1.1.2导电涂料的生产工艺   (1)先将异丙醇和

3、H2O按配方比例混合均匀；(2)将配方中的醇溶性丙烯酸和辅助树脂缓慢加入到(1)中；(3)将(2)中的混合液体置于50℃的条件下充分搅拌30-40min，使(2)中添加的树脂完全溶解成无色透明的有机载体；(4)将改性蜡按配方添加量加入(3)的有记载体中，置于50℃的条件下充分搅拌5min左右使其完全溶解；(5)将导电填料按配方比例在中速搅拌下加入(4)所述的载体中，使粉体与载体充分混合形成相对稳定的化学体系。   1.2导电涂料的施工   1.2.1导电涂料的涂装   用异丙醇或乙醇清洗素材表面，然后以1份涂料：0.7

4、份稀释剂开油，喷涂于素材上，并在50℃条件下烘烤15-20min。在喷涂的过程中，经常性地搅拌涂料，将沉底的导电填料搅起。   1.2.2涂膜的物理性能   涂膜的物理性能列于表1。表1涂膜的物理性能项目结果表面电阻涂膜厚度20-35micons时，表面电阻0.6-1.0Ω(测量距离10cm)附着力测试通过国家标准测试法GB/T9286-1998(ISO2409：1992)附着力标准测试   2结果与讨论   2.1配方的设计原理   将涂料视为一个系统。由相原理可知：只要在生产和储存过程中我们所建立的系统处在单一均匀

5、的液相(相平衡状态)之中即保证体系具有良好的混溶性，就能避免出现因混溶性不佳而引起的涂料弊病。当漆膜干燥成膜时，系统原有的相平衡被打破，涂料系统由液相转变为固相与气相。由相原理及反应动力学可知：提供合适的条件和持续的反应动力可保证相变快速顺利地进行，并降低可逆相变给漆膜带来的不良影响。将涂料系统划分为两个有明显相特征的阶段讨论：生产与储存处在相平衡阶段和涂料成膜时处在相变化阶段。在配方设计时，通过相率确定所建立的系统中的自由度数，是很好的控制系统维持项平衡或发生相变的关键。   配方中使用的树脂在溶解性方面具有相似的物

6、理性能，见表2，所以将其作为树脂混合体讨论。树脂混合体(或称为混合树脂)、异丙醇和H2O三个组分相互之间存在这样的关系：树脂混合体溶于异丙醇；H2O溶于异丙醇；树脂混合体不溶于H2O。由存在着这互溶和互不溶关系的三个组分形成的系统中，就可以存在着相平衡，同时也会发生相分离的物理相反应；同时三个组分也可视为构成了三组分系统中一对液体部分互溶的液-液系统。   结合三组分体系液-液平衡等温相图中会有一个临界点(临界含量)的理论，通过计算可以得到我们确立的相平衡系统中当异丙醇的含量在临界含量之上时自由度数为1。而小于临界含量

7、时体系发生持续相分离。异丙醇的持续挥发是体系发生相分离的动力。   2.2原材料的选用   2.2.1树脂的选择   由于单体的选用和加工工艺的不同，市场不同厂家不同牌号的醇溶性丙烯酸树脂用水的稀释程度不同，这里借用硝酸纤维素体系中溶剂对稀释剂的容忍度(稀释比值)定义醇溶性树脂体系下醇类溶剂对水的容忍度：100g20%异丙醇稀释的树脂溶液在保持溶液澄清的情况下可添加最大的H2O的重量。尽量选择令体系对H2O容忍度大(即稀释比值大)的树脂，这有利于配方的调整，在漆膜成膜时形成三相体系。配方中选用的醇溶性树脂和辅助树脂都是

8、有比较大的稀释比值。   辅助树脂的添加量不大，主要作用是在导电涂料的生产时增加树脂体系的稳定性，成膜时提高漆膜的物理性能。在挑选时同样应该选择对水容忍度比较大的品种，这样可保证配方体系的一致性。   在测试完树脂对水的容忍度后，测试体系中树脂与助剂、树脂之间的混溶性也相当重要。在生产与储存过程中体系良好的混溶性是产品质量的保证；