一种防电磁辐射乳胶漆及其制备方法 【技术领域】
本发明是涉及一种应用于建筑物的内外墙通用防电磁辐射乳胶漆及其制备方法，具体为一种防电磁辐射乳胶漆及其制备方法。
技术背景
随着科技带动电子产品的发展，环境电磁辐射是继大气污染、水污染和噪音污染后具有较大危害性且不易防护的新型污染源，被人们称为“隐形杀手”，对人类的生存和发展已经构成一定程度的危害。长期接触电磁辐射会使人头痛、视力减弱、疲劳乏力、四肢酸痛、心悸、失眠、免疫功能下降，诱发癌变等。电磁辐射污染已经成为社会公害，引起世界上发达国家地足够重视，防电磁污染也成为当今社会研究的一项重要课题。
防电磁辐射金属材料氧化锌晶须(Zinc Oxide Whiskers，简称ZnOw)，在吸波、降噪以及减震等方面具有优异功能。它是氧化锌的单晶体，呈立体四针状，相邻针之间夹角109°。由它组成的复合材料呈各向同性，性能远优于由单一纤维状晶形组成的复合材料，在电磁微波能量照射下，具有极大的活性，能使分子、电子运动加剧，促进磁化、极化和传导运动，使电磁能转化为热能，从而起防电磁辐射功能。
纳米吸波材料在防电磁辐射方面更表现出它独特的优越性：它质量轻、厚度薄、吸收频带宽、吸收能力强，满足了新型吸波材料要求。主要包括纳米碳化硅、纳米金属镍粉等材料。其中纳米碳化硅作为电磁辐射吸波剂不仅具有一定的吸波性能、，还具有耐高温、相对密度小、电阻率高等优点。纳米碳化硅和磁性纳米剂(如纳米金属镍粉)复合后，吸波效果还能大幅度高。纳米金属镍粉具有良好的导电性和导磁性，抗氧化能力非常强，尤其在高频段有良好的屏蔽效果，屏效效果达30～50dB。目前多采用在混凝土里掺入纳米金属镍粉等添料物这一种防辐射材料，使其展蔽效果在VHF频段得到10dB以上的反射衰减。而国防和核工业中一般使用大掺量重晶石(大于70％，作浆体骨料)和高分子材料(如沥青，加量大于10％)经过复杂的多层施工方法，在国防和核工程中的浆体层厚度达数厘米到数十厘米，使用成本高昂，主要用于高放射性建筑物、地下建筑、矿山坑道、核电厂及化工行业。专利号：200510025369.9，一种防辐射型环氧树脂地坪涂料；虽然其具有防辐射效果好，但其为溶剂型双组分涂料，环保性差，其立面和房顶无法施工。专利申请号：200410013678.X，一种用于X、Γ射线工作场所辐射防护的防辐射涂料；其采用钡盐、石英粉、氧化铁红和碳酸钙组成的防辐射主要基料，由水泥和有机聚脂胶粘剂组成的粘接剂属于腻子型多组分涂料，施工使用不方便，同时不便于用来表面装饰和调色。现有的建筑物上防电磁辐射涂料各种性能指标还不够完善，范围也不够广泛、成本也相当昂贵。针对目前防电磁辐射涂料的不足，开发研究一种绿色、安全、环保的水性防电磁辐射涂料具有广阔的发展前景，尤其是对有一定防护效果的低成本材料，更是各国的研究重点。
【发明内容】
本发明一种防电磁辐射乳胶漆，选用水性涂料体系，环保性好；采用具有良好防电磁辐射功能的氧化锌晶须、纳米碳化硅、纳米金属镍粉作为主要防辐射材料，通过优化配方工艺而制造。本发明一种防电磁辐射乳胶漆配方按重量份配比如下：
硅酸钾水溶液 25～35
分散剂 0.2～0.5
消泡剂 0.2～0.4
膨润土 0.3～0.6
二氧化硅 3～8
钛白粉 6～10
丙烯酸乳液 12～18
防腐剂 0.1～0.3
增稠剂 0.2～0.5
氧化锌晶须 15～25
纳米金属镍粉 6.5～8.0
纳米碳化硅 15～25
所述的分散剂为科宁Dispersant 5040、友邦化工DA-40、科莱恩KANALENE 92中的至少一种；
所述的消泡剂为科宁Foamstar 223、德谦Defom W-097、诺普科SN-DEFOAMER328中的至少一种；
所述的膨润土为美国安格的Attagel 50；
所述的丙烯酸乳液为罗门哈斯AC-261、国民淀粉2800、日出TBH-1、保立佳BLJ-961中的至少一种；
所述的防腐剂为索尔Acticde RS、罗门哈斯ROCIMA 551、罗门哈斯的LXE中的至少一种；
所述的增稠剂为科宁DSX3800、洛克伍德OPTIFLO L100、诺普科的SN-THICKENER 612中的至少一种；
所述的氧化锌晶须为成都交大晶宇科技有限公司的AT-86；
所述的纳米金属镍粉为长沙纳诺美斯材料有限公司高活性纳米镍粉；
所述的纳米碳化硅为合肥开尔纳米能源科技股份有限公司的纳米碳化硅。
本发明一种防电磁辐射乳胶漆的制备方法如下：
按重量份配比，将硅酸钾水溶液投入反应釜，在300-500转/分钟转速下，投入分散剂、消泡剂、防腐剂分散均匀；在65℃～85℃条件下保温3～6小时，得到模数级为4.9～5.6的黏稠水溶液；在800～1500转/分钟转速下，投入膨润土、二氧化硅、钛白粉，分散15～45分钟，在400～800转/分钟转速下，投入丙烯酸乳液、增稠剂分散均匀，投入氧化锌晶须、纳米金属镍粉、纳米碳化硅，在400～800转/分钟下，分散15～30分钟，用80-120目滤布过滤即得到成品。
产品特点：
本发明的一种防电磁辐射乳胶漆具有以下优点：
1.选用水性防电磁辐射涂料体系，环保性好，产品不含钡盐等重金属，不含环氧树脂等油性溶剂材料，气味低，对人体和环境影响小。
2.采用氧化锌晶须、纳米金属镍粉、纳米碳化硅等防电磁辐射主材料，对电磁波杂波吸收率高，吸收频带宽。
3.施工简单、方便，还可根据需要调成各种颜色。
具体实施方案：
实施例1
按重量份配比，将硅酸钾水溶液31.7份投入反应釜，在300转/分钟转速下，投入科宁Dispersant 5040 0.5份、科宁Foamstar 223 0.3份、索尔Acticde RS0.2份，分散均匀；在65℃条件下保温3小时，得到模数级为4.9的黏稠水溶液；在900转/分钟转速下，投入膨润土Attagel 50 0.6份、二氧化硅5份、钛白粉8份，分散30分钟，在600转/分钟转速下，投入罗门哈斯AC-261 15份、科宁DSX3800 0.5份，分散均匀，投入氧化锌晶须15份、纳米金属镍粉8份、纳米碳化硅15份，在700转/分钟下，分散20分钟，用100目滤布过滤即得到成品。
实施例2
按重量份配比，将硅酸钾水溶液32.5份投入反应釜，在400转/分钟转速下加入友邦化工DA-40 0.5份、德谦Defom W-097 0.3份、罗门哈斯ROCIMA 551 0.2份，分散均匀；在75℃条件下反应5小时，得到模数级为5.4的黏稠水溶液；在1000转/分钟速下，投入膨润土Attagel 50 0.6份、二氧化硅6份、钛白粉6份，分散30分钟，在700转/分钟转速下，投入国民淀粉2800 12份、诺普科SN-THICKENER 612 0.4份，分散均匀，投入氧化锌晶须15份、纳米金属镍粉8份、纳米碳化硅20份，在800转/分钟下，分散15分钟，用90目滤布过滤即得成品。
实施例3
按重量份配比，将硅酸钾水溶液30.1份投入反应釜，在500转/分钟转速下，投入科莱恩KANALENE 92 0.5份、诺普科SN-DEFOAMER 328 0.3份、罗门哈斯LXE 0.2份，分散均匀；在85℃条件下保温6小时，得到模数级为5的黏稠水溶液；在1400/分钟转速下，投入膨润土Attagel 50 0.6份、二氧化硅7份、钛白粉10份，分散30分钟，在800转/分钟转速下，投入保立佳BLJ-961 18份、洛克伍德OPTIFLO L100 0.3份，分散均匀，投入氧化锌晶须10份、纳米金属镍粉8份、纳米碳化硅15份，在600转/分钟下，分散25分钟，用110目滤布过滤即得成品。
主要原材料名称、技术指标：
1.科宁分散剂Dispersant 5040
固含(％)：43
2.科宁消泡剂Foamstar 223
含水量(％)：0-0.5
3.德谦消泡剂Defom W-097
有效成分(％)：99.5
4.索尔防腐剂Acticde RS
成分：5-氯-2-甲基-4-异噻唑-3-位(CIT)和2-甲基-4-异噻唑-3-位(MIT)混合物
5.罗门哈斯防腐剂ROCIMA 551
成分：甲基异噻唑啉酮与二硫代甲基苯甲酰胺混合物
6.钛白粉
金红石型，细度：800目-1500目
7.罗门哈斯丙烯酸乳液AC-261
固含(％)：52
8.国民淀粉丙烯酸乳液2800
固含(％)：55
9.科宁增稠剂DSX3800
固含(％)：33
10.洛克伍德增稠剂OPTIFLO L100
固含(％)：20
11.氧化锌晶须AT-86
粒径(nm)：5-50
供应商：成都交大晶宇科技有限公司
12.纳米金属镍粉
粒径(nm)：20～80
氧含量(％)：4
供应商：长沙纳诺美斯材料有限公司
13.纳米碳化硅
粒径(微米)：3～50
供应商：合肥开尔纳米能源科技股份有限公司
14.硅酸钾水溶液
级别：工业级
15.膨润土
型号：Attagel 50
供应商：美国安格。
本发明的一种防电磁辐射乳胶漆按国标GB18582-2008、GB/T9756-2001、GB/T9755-2001规定检测，其主要性能指标如下表：
检测项目 标准要求 检测结果 挥发性有机化合物 (VOC)/(g/L) ≤200 20 游离甲醛(mg/kg) ≤0.1 未检出 可溶性铅(mg/kg) ≤90 ＜1.0 可溶性镉(mg/kg) ≤75 ＜1.0
检测项目 标准要求 检测结果 可溶性铬(mg/kg) ≤60 ＜1.0 可溶性汞(mg/kg) ≤60 未检出 容器中状态 无硬块，搅拌后呈均匀状态 符合 施工性 刷涂二道无障碍 符合 耐水性 96h无异常 通过 耐候性 600h无起泡、剥落、裂纹 符合 低温稳定性 不变质 符合 干燥时间(表干)h ≤2 ＜2 涂膜外观 正常 符合
按MIL-STD-285：1956《用于电子试验的电磁屏蔽环境衰减方法》的相关规定，在按照该标准建造的吸波暗室进行，需要信号源，频谱仪，发射接收天线等设备，通过模拟法实验采用中波、短波、超短波、微波对本种防辐射乳胶漆进行测试如下表：
从上表测试数据可以看出使用该防辐射乳胶漆后对电磁辐射能的衰减值在中波至微波频段上衰减量达到27～38dB。