Состав для экранирующих покрытий Советский патент 1992 года по МПК C09D101/10 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к материалам, предназначенным для изготовления легких электромагнитных экранов и безэховых камер, обеспечения биологической защиты, подавления помех, скрытия сигналов, обеспечения электромагнитной совместимости, а также в промышленных установках, использующих ВЧ-энергию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению являются состав электропроводящей эмали ХС-928 и водный электропроводящий состав, содержащие дифункциональный це- иттер-ион бисфенола тетраметиленсульфо- ния, частично гидролизованный полиакриламид, неионный ПАВ, порошок никеля и воду.

Эмаль ХС-928 представляет собой суспензию порошка карбонильного никеля в растворе сополимера А-15-0 в смеси органических растворителей и отвердителя ДГУ

или ДГУ 65/35, смешиваемых перед применением.

Недостатками эмали ХС-928 являются недостаточно высокая экранирующая способность из-за низкой устойчивости к расслоению и эластичности при изгибе, а также неблагоприятные экологические условия за счет содержания токсичных компонентов и сложная технология изготовления.

Недостатками водного электропроводного состава являются недостаточно высокая экранирующая способность (40-50 дБ), многокомпонентность, сложная технология получения составляющих компонентов.

Цель изобретения - улучшение экранирующей способности за счет повышения устойчивости к расслоению и эластичности при изгибе, а также упрощение технологии приготовления состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав для экранирующих покрытий содержит в качестве полимерного связующего Ё

VI

СО

ел

СО СО

ел

водорастворимую метил целлюлозу со средней степенью полимеризации 400-700 при следующем соотношении компонентов, мас.%: водорастворимая метилцеллюлоза со средней степенью полимеризации 400- 700 1,1-2,5; порошок карбонильного никеля 20-50; вода - остаток.

Метилцеллюлоза имеет высокую конфекционную прочность в мокром состоянии и позволяет получать прочные и эластичные сухие пленки, стойка к действию биологических факторов. Она довольно стойка к термоокислительной деструкции, действию УФ-лучей, любых масел, большинству органических растворителей. Токсикологами ус- тановлено, что метилцеллюлоза совершенно безвредна для человека.

Известно использование метилцеллю- лозы в составах различных клеев, предназначенных для склеивания бумаги, картона, кожи и т.д.

При смешивании водного раствора ме- тилцеллюлозы с порошком карбонильного никеля между ними происходят весьма сложные процессы поверхностного взаимо- действия, в результате чего образуется непрерывная объемная металлополимерная сетчатая структура. Карбонилы металлов, в том числе карбонил никеля, являются комплексными соединениями, состоящими из центрального атома и лигандов (т.е. координированных атомов). После восстановления карбонила (т.е. удаления лиганд - молекул О), атомы никеля находятся в энергетически активном состоянии и активно присоединя- ют новые лиганды с образованием новых комплексных соединений. Оксидирование никеля не изменяет его комплексообразую- щих свойств, а, кроме того, оксид никеля хорошо проводит электрический ток и обла- дает экранирующими свойствами. В этом преимущество карбонильного никеля перед другими металлами, например железом. Металлические порошки, полученные другими способами, например распылением из жидкой фазы и механическим дроблением, имеют значительно более низкий энергетический уровень поверхности за счет более высокой степени совершенства кристаллической решетки и их комплексообразующие свойства не могут быть реализованы в такой полной мере, как у карбонилов.

Метил целлюлоза имеет общую формулу (СбН702(ОН)з-х(ОСНз)х при содержании ме- токсильных групп в пределах 26-33%. Сво- еобразие элементарной молекулы состоит в том, что она в своих радикальных группах содержит два вида лигандов: кислорода О и углерода С4. Кроме того, в процессе гидратации между ионами водорода ОН-группы возникают прочные водородные связи. Именно при суммировании всех составляющих (комплексообразование и водородная связь) поверхностного взаимодействия компонентов и достигаются высокие устойчивость к расслоению и эластичность, что, в конечном итоге, приводит к повышению эффективности экранирования. При отсутствии одной из составляющих поверхностного взаимодействия комплекс необходимых свойств получить не удается. В качестве примера можно привести композиции нитроцеллюлозы и порошка карбонильного никеля. В этой системе исключено образование водородных связей, и получить устойчивую к расслоению композицию не удалось. Образование водородной связи исключается также в сополимерах ви- нилхлорида с винилацетатом (сополимер А- 15-0), а также в акриловых и метакриловых полимерах (смолы АС и БМК-5), поскольку в их молекулах отсутствуют свободные ОН- группы. В этом отношении метилцеллюлоза является своего рода уникальным связующим, поскольку только ей присуще такое разнообразие активных концевых групп.

Однако наличие готовых к взаимодействию поверхностей еще не гарантирует получение всех необходимых свойств композиции. Если использовать метилцел- люлозу со средней степенью полимеризации менее 400, состав начинает обнаруживать склонность к расслоению, снижается эластичность и, как следствие, ухудшаются его экранирующие свойства, Простое увеличение количества метилцел- люлозы со средней степенью полимеризации менее 400 не дает положительного эффекта. Связано это с тем, что после растворения, которое происходит под влиянием энергетического фактора, макромолекула метил целлюлозы представляет собой не вытянутую цепочку, а многослойную спираль, диаметр которой пропорционален степени полимеризации (т.е. количеству единичных молекул в макромолекуле). Если степень полимеризации менее 400, образуется спираль, диаметр которой не обеспечивает полное заполнение мениска между двумя соседними частицами карбонильного никеля, преобладающий диаметр которых, как известно, 2-5 мкм. Поскольку в условиях полного оводне- ния отдельные спирали довольно легко скользят одна относительно другой, то в присутствии в этом мениске второй и т.д. спирали не способствует повышению устойчивости к расслоению и не препятствует осаждению порошка никеля. Эластичность при изгибе после удаления растворителя при этом также снижается, что, очевидно,

связано также со своеобразной конфигурацией макромолекулы мети л целлюлозы. При степени полимеризации свыше 700 мениск между частицами никеля хотя и заполнен одной спиралью макромолекулы, но в эту спираль проникает много воды (так как в ней много витков), она оказывается сильно разбухшей, что при сушке вызывает значительную и неравномерную усадку, напряжение, микротрещины и, как следствие, снижение экранирующих свойств. Составы в этом случае хотя и устойчивы к расслоению, однако имеют густую консистенцию, что затрудняет получение равномерного слоя, что также отрицательно сказывается на экранирующей способности. Простое же снижение количества метил целлюлозного связующего и в данном случае не дает желаемого результата, поскольку связующего становится просто недостаточно, чтобы получить сплошной беспористый слой после сушки.

Приведенные в составе количества компонентов являются оптимальными. Нижний предел по никелю обусловлен тем, что при меньшем его содержании в композиции не будет образовываться цепочная структура, обеспечивающая достаточные экранирующие свойства. Ввод никеля сверх указанногооптимальногоколичестванецелесообразен, поскольку приводит к перерасходу наполнителя без улучшения экранирующей способности состава. При вводе метилцеллюлозы в количестве, меньшем, чем нижняя граница интервала, не обеспечиваются достаточные прочностные свойства, покрытия осыпаются. Верхний предел обусловлен тем, что дальнейшее увеличение метилцеллюлозы вызывает загустение состава и снижение его технологических и экранирующих свойств. Необходимая вязкость состава корректируется содержанием воды в граничных пределах. Чрезмерное разбавление ведет к увеличению пористости покрытия, недостаток лимитирует введение порошка никеля.

Технология приготовления предлагаемого состава для экранирующих покрытий проста и не требует особых затрат. Нужное количество метилцеллюлозы с известной степенью полимеризации растворяется в холодной воде и размешивается до получения однородного клея. В полученный клей при непрерывном перемешивании порциями вводят порошок никеля. Перемешивание заканчивают после получения однородной массы. Полученный таким образом состав наносят кистью, валиком или пульверизатором на подложку и высушивают при комнатной температуре.

Предлагаемый состав может быть использован для получения экранирующих покрытий по картону, бумаге, дереву, бетону, кирпичу, штукатурке и другим подобным материалам, для пропитки и приклеивания к подложкам целлюлозных тканей.

Пример. Расчетное количество метил- целлюлозы с известной степенью полимеризации растворяют в известном

количестве холодной питьевой воды, размешивают и добавляют порошок карбонильного никеля. После ввода последней порции никеля перемешивают в течение 5-7 мин. Полученная масса имеет сметанообразную

консистенцию, без комочков и пузырьков воздуха. Устойчивость к расслоению определяют по следующей методике. У свежеприготовленного состава весовым методом определяют плотность, после чего его заливают в сосуд высотой 30 см и диаметром 5 см, в котором имеется два сливных крана: один на уровне дна сосуда, второй - на высоте 25 см. После выстаивания состава в этом сосуде в течение 1 ч собирают пробы

сначала с верхнего, затем с нижнего кранов, и методом взвешивания определяют плотность состава, который находится вверху и снизу цилиндра. Устойчивость к расслоению оценивают по изменению плотности

состава, отобранного с верхней и с нижней частей цилиндра. Эластическую прочность при изгибе определяют по ГОСТ. Эффективность экранирования определяют в рабочем проеме испытательной экранированной камеры.

Зависимость свойств экранирующего покрытия от состава приведена в табл 1.

Влияние степени полимеризации метилцеллюлозы на свойства составов и покрытий представлено в табл.2

Аналогичные результаты получены и у других составов композиций в пределах указанных компонентов.

Сравнительные характеристики предлатаемого со.става для экранирующих покрытий и известного водного электропроводного состава представлены в табл. 3.

Как видно и з представленных результатов, предлагаемый состав на основе водорастворимой метилцеллюлозы со степенью полимеризации 400-700 имеет высокую устойчивость к расслоению, высокую эластичность пленки при изгибе, что определяет его высокую устойчивость к трещинообразова- нию и, как следствие, высокую экранирующую способность в широком диапазоне частот. Технология получения предлагаемого состава проста, не требует значительных

капитальных затрат, а, кроме того, экологически чистая,

Формула изобретения Состав для экранирующих покрытий, включающий полимерное связующее, порошок карбонильного никеля и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения экранирующей способности и упрощения

технологии приготовления состава, он в качестве полимерного связующего содержит водорастворимую метил целлюлозу со средней степенью полимеризации 400-700 при следующем соотношении компонентов, мас.%: водорастворимая метилцеллюлоза со средней степенью полимеризации 400- 700 1,1-2,5; порошок карбонильного никеля 20-50; вода - остальное.

10

а б л и ц о I

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к материалам, предназначенным для изготовления легких электромагнитных экранов и беээховых камер, обеспечения биологической защиты, подавления помех, скрытия сигналов обеспечения электромагнитной совместимости, а также в промышленных установках, использующих СВЧ-энергию. Изобретение позволяет повысить экранирующую способность и упростить технологию приготовления состава для экранирующих покрытий за счет совместного использования, мас.%: водорастворимой метилцеллюлозы со средней степенью полимеризации 400-700 1,1-2.5, порошка карбонильного никеля 20-50 и вода-остальное. 3 табл. С

Предел прочности при сдвиге, НПа

0,82 0,/8 0,76 0,71

0,73

0,71 0,75

ТаблицаЗ