一种电磁屏蔽涂料及其制备方法与流程

本发明涉及吸波材料，具体为一种电磁屏蔽涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代电子信息技术和雷达探测技术的飞速发展，电磁环境日益复杂，对军事装备、航空航天器以及高端电子设备的电磁兼容性与隐身性能提出了更高要求。电磁屏蔽涂料作为一种兼具电磁波吸收/反射调控能力与表面防护功能的功能性涂层材料，广泛应用于雷达隐身、电磁干扰（emi）抑制、信息安全防护等领域。然而，传统电磁屏蔽涂料在实际应用中仍面临诸多挑战。

2、首先，在雷达隐身方面，现有涂料多依赖单一导电填料（如金属粉末、碳系材料等）实现电磁屏蔽，虽具备一定反射损耗能力，但往往存在阻抗匹配不佳、频带窄、吸收效率低等问题，难以满足宽频、高效雷达波吸收的需求。尤其在高频段（如x波段、ku波段），因介电常数与磁导率失配，导致大量电磁波被反射而非有效耗散，反而增强了目标的雷达散射截面（rcs），削弱了隐身效果。

3、其次，在表观性能方面，传统电磁屏蔽涂料常因高填充量的导电或磁性填料导致涂层表面粗糙、光泽度差、颜色单一，甚至出现颗粒团聚、沉降分层等现象，严重影响外观质量和施工性能。此外，部分填料与树脂基体相容性差，易造成涂层附着力下降、开裂或剥落，限制了其在精密装备外表面的应用。

4、再者，在热稳定性方面，许多现有体系采用的有机树脂基体（如环氧、丙烯酸等）耐温性有限，而部分无机填料在高温下易氧化或发生结构转变，导致涂层在高温服役环境下（如高速飞行器表面、发动机舱附近）出现性能退化、屏蔽效能下降甚至失效。因此，亟需开发兼具优异热稳定性的新型电磁屏蔽涂料体系。

5、为此，有必要开发一种电磁屏蔽涂料及其制备方法，提升电磁屏蔽涂料的雷达隐身性能、表观质量及热稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电磁屏蔽涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中所提到的技术问题。

2、实现本发明目的的技术方案是：

3、第一方面的，本发明提供了一种电磁屏蔽涂料，按质量份数计，原料组分包括耐高温丙烯酸共聚物65~75份、吸波剂9~11份、分散剂1.5~2份、消泡剂0.1~0.3份、醛基化纤维素1.9~2份、蒸馏水10~20份。

4、进一步地，所述吸波剂由造粒炭黑、炭黑、石墨按质量比3：（4~6）：（1~3）组合得到。

5、进一步地，所述耐高温丙烯酸共聚物是由丙烯酸与1-(3-(烯丙氧基)苯基)乙烷-1-酮共聚后溴代得到。

6、进一步地，所述醛基化纤维素由丙醛酸与羟乙基纤维素反应得到。

7、进一步地，所述地造粒炭黑为微球状炭黑颗粒，粒径0 .5~0 .8mm。

8、进一步地，所述炭黑为极松散的细粉，表观密度低，为50％的压缩品，电阻率≤3.5ω·m。

9、进一步地，所述石墨的主要成分为微粉石墨，呈乳状态。具有导电、润滑、防腐、耐高温等特点。

10、第二方面的，本发明提供了一种如第一方面所述的电磁屏蔽涂料的制备方法，制备步骤包括：

11、a1.将各原料组分进行称量配料：

12、a2.将耐高温丙烯酸共聚物、醛基化纤维素、蒸馏水、醛基化纤维素质量1.5~1.6倍的氨水微波加热15~25min，关闭微波冷却至室温，得到混料a；

13、a3.将混料a、吸波剂、分散剂、消泡剂搅拌均匀后研磨，降温至5℃以下，然后加入三氯化铁超声分散10~20min，接着保温搅拌研磨4~6h，得到电磁屏蔽涂料。

14、进一步地，所述三氯化铁的添加量为醛基化纤维素质量的0.014~0.015倍。

15、进一步地，所述醛基化纤维素的制备步骤如下：将20质量份羟乙基纤维素与90%的乙醇溶液混合配置成29~31wt%的溶液，然后添加5%氢氧化钠溶液调节ph至8.5~9.5，接着在40~50℃下反应50~70min，然后滴加4~6质量份10wt%的丙醛酸的乙醇溶液，用3%氢氧化钠维持体系ph，反应完毕后用盐酸调节ph至6~7，终止反应并洗涤干燥，得到醛基化纤维素。

16、进一步地，所述耐高温丙烯酸共聚物的制备步骤如下：将6~7质量份耐高温丙烯酸共聚物坯料与40~50质量份水混合，然后升温至50℃滴加21~22质量份48wt%氢溴酸溶液，接着滴加6~7质量份30wt%过氧化氢溶液，搅拌反应110~130min后冷却至室温，接着抽滤、洗涤、干燥，得到耐高温丙烯酸共聚物。

17、进一步地，所述耐高温丙烯酸共聚物坯料的制备步骤如下：将3~6质量份1-(3-(烯丙氧基)苯基)乙烷-1-酮、3~4质量份丙烯酸、90~100质量份二甲基甲酰胺混合搅拌溶解，氮气保护下加入0.006~0.010质量份n,n'-亚甲基双丙烯酰胺和0.012~0.020质量份偶氮二异丁腈，在68~70℃下反应4~6h，得到耐高温丙烯酸共聚物坯料。

18、进一步地，所述微波的功率为125~140w。

19、采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：

20、（1）本发明公开的电磁屏蔽涂料，原料组分包括：耐高温丙烯酸共聚物、吸波剂、分散剂、消泡剂、醛基化纤维素、蒸馏水；其中，耐高温丙烯酸共聚物是由丙烯酸与1-(3-(烯丙氧基)苯基)乙烷-1-酮共聚后溴代得到；醛基化纤维素由丙醛酸与羟乙基纤维素反应得到，制得的电磁屏蔽涂料不仅具有优异的电磁屏蔽效果和较高的热稳定性，而且所形成的涂层表观质量良好。

21、（2）本发明的耐高温丙烯酸共聚物是由丙烯酸与1-(3-(烯丙氧基)苯基)乙烷-1-酮共聚后溴代得到，1-(3-(烯丙氧基)苯基)乙烷-1-酮单元中的苯环具有较高的刚性和热稳定性，可有效限制主链的热运动，提升了丙烯酸共聚物的热稳定性；同时溴代反应在聚合物链上引入的溴原子的引入，进一步提升了丙烯酸共聚物的热稳定性并在耐高温丙烯酸共聚物中形成了α-溴代苯乙酮结构。

22、（3）羟乙基纤维素分子链上含有大量亲水性羟基和羟乙基基团，具有优异的水溶性、增稠性和保水能力；然而，未经改性的羟乙基纤维素在直接加入水中时，由于其遇水迅速溶胀并形成高黏度凝胶层，若分散不充分，极易出现“包芯”结块现象：即外层粉末遇水快速溶解或溶胀，包裹住内部尚未润湿的干粉颗粒，而由于其强增稠作用，水分难以及时渗透至内核，导致内部物料长时间无法完全溶解，严重影响涂料体系的均匀性；在电磁屏蔽涂料的制备过程中，此类结块不仅会干扰其他组分的均匀分散，还可能在成膜后形成表面缺陷，降低涂层的表观质量；本发明通过将羟乙基纤维素与丙醛酸反应，制得醛基化纤维素，使部分羟基被醛基取代，适度降低了其初始亲水性和溶胀速率，同时引入的醛基可与其他组分产生相互作用，改善整体相容性；这种结构调控有效缓解了物料在水性体系中的瞬时溶胀与包裹效应，显著抑制了“包芯”结块的形成，从而确保各组分在涂料中均匀分散，最终获得表面光滑、无颗粒、无缩孔的高质量涂层，显著提升了电磁屏蔽涂料的表观性能。

23、（4）本发明电磁屏蔽涂料制备时，先将耐高温丙烯酸共聚物与醛基化纤维素、蒸馏水混合预反应，耐高温丙烯酸共聚物侧链上的α-溴代苯乙酮结构与醛基化纤维素所携带的醛基在碱性氨水环境下发生多组分缩合反应，原位生成吡咯环结构；α-溴代苯乙酮提供活性亚甲基和羰基，醛基化纤维素提供醛基，在氮源氨参与下闭环形成吡咯单元；随后，再与吸波剂、分散剂、消泡剂等剩余原料共同研磨的过程中，进一步加入三氯化铁作为氧化剂，引发已形成的吡咯单元发生化学氧化聚合，从而在涂层体系中原位构建三维连续的聚吡咯导电网络；不仅显著提高了涂料的电导率，增强对电磁波的反射与吸收能力，还与吸波剂协同作用，优化阻抗匹配，拓宽有效吸收频带；在不额外添加传统导电填料的前提下，实现了电磁屏蔽性能的显著提升。