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本文针对溶剂型电磁屏蔽涂料在使用过程中会产生各种有毒的有机挥发性物质,对环境和人类的身体健康造成影响等问题,提出以水溶性树脂为基料,以反射损耗为主的金属镍和吸收损耗为主的聚苯胺为复合填料,研究开发环保、价廉,且具有良好屏蔽性能的水性电磁屏蔽涂料的思路。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-vis)等分析表征手段,主要研究了利用废弃纯镍网水雾化法制备的镍粉为原料,通过高能球磨制备微米镍粉,直流电弧等离子法制备不同粒径的纳米镍粉,以及采用化学氧化法在聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的水溶液中制备水溶性导电聚苯胺(PANI)。在此基础上,本文以微-纳米镍粉、聚苯胺以及微-纳米镍/聚苯胺复合粉为填料制备水性电磁屏蔽涂料,系统研究了填料的添加量及其添加比例、水含量、固化工艺等对涂料导电性的影响,并利用屏蔽效能同轴法兰测试夹具,配合Agilent8722ET网络测试仪测试涂层的电磁屏蔽性能,并初步分析了电磁屏蔽机理。 研究表明,球磨时间和硅烷偶联剂(KH-570)的加入均对粉体的粒度和分散性有影响。对球磨不同时间下的微米镍粉经酸化处理作为导电填料研究发现,球磨60h酸化处理的微米镍粉导电性较好,当微米镍粉用量60%,水含量40%,在50℃固化10min所制备的涂层在0.05~1.5GHz频段范围内,电磁屏蔽效能稳定在13.3dB左右。 研究发现,直流电弧等离子体蒸发法制备纳米镍粉导电性能优于球磨法制备的微米镍粉,且粒径为80nm的镍粉导电性最好。纳米镍粉的含量及其经偶联剂KH-570处理工艺、水含量、涂料的固化工艺均对涂层的导电性有影响。当经偶联剂KH-570处理的80nm镍粉含量在60%,含水量为40%,涂层在50℃固化时间为10min,在0.05~1.5GHz频段范围内涂层电磁屏蔽效能在18~22dB,优于含微米镍粉制备的水性电磁屏蔽涂料的电磁屏蔽效能。 研究微-纳米镍复合粉制备电磁屏蔽涂料发现,纳米镍粉与微米镍粉的添加比例、水含量、涂料的固化工艺均对涂层的导电性有影响。当纳米镍粉与微米镍粉比例为1∶1,即纳米镍粉与微米镍粉各占涂料总用量的30%,水含量为40%,固化工艺为50℃时固化10min,涂料具有较好的导电性,同时在0.05~1.5GHz范围内,电磁屏蔽效能稳定在28~36dB之间,优于含单一纳米、微米镍粉涂料的电磁屏蔽性能。 研究发现,在PEG、PVP体系下制备出的聚苯胺均为掺杂态的聚苯胺;且与PANI-PVP体系相比,在PANI-PEG体系中制备的聚苯胺的涂层的导电性较优。PEG体系下聚苯胺的合成最佳条件如下:采用电磁搅拌法,添加苯胺0.2ml,硅钨酸2ml,过硫酸铵8ml,温度为5℃。当聚苯胺添加量为50%,水含量为60%,固化工艺为:30℃下固化10min制备的聚苯胺电磁屏蔽涂料导电性较好,在0.05~1.5GHz频段范围内的电磁屏蔽效能稳定在42.5~53dB之间。 通过研究含纳米镍/聚苯胺的涂料发现,当纳米镍粉与聚苯胺复合填料的添加总量为50%,且镍粉/聚苯胺之比3∶2,含水量为30%,在50℃固化10min时所制备的纳米镍/聚苯胺复合水溶性涂层导电性好,在0.05~1.5GHz频率范围内的电磁屏蔽效能在35~51dB,均高于含单一纳米镍、聚苯胺的涂层的电磁屏蔽效能。 通过研究含微-纳米镍/聚苯胺复合导电填料的涂料发现,当微-纳米镍/聚苯胺复合填料添加总量为60%,其中纳米镍、微米镍、聚苯胺的添加量分别为30%、12%、18%,水含量为40%,固化工艺为40℃下固化10min时所制备的涂层在0.05~1.5GHz频段范围内,电磁屏蔽效能稳定在53~58dB。与含单一纳米镍、微米镍、聚苯胺以及含纳米镍/聚苯胺涂层的电磁屏蔽效能相比,大约分别增加了170.7%、317.3%、73%、16.5%,说明纳米镍、微米镍、聚苯胺的复合可进一步提高复合涂料的电磁屏蔽效能。