Электропроводящий наполнитель для получения состава экранирующего покрытия

(51) И ИДЕТЕЛ ЬСТВ АВТОРСКОМУ С институт Р,П,Дейч,Мате риа , 1986, с ВЗРЫВА, ы 1 со ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ(56) Авторское свидетельство СССМ 799023, кл, Н 01 В 1/02, 1978.Авторское свидетельство СССМ 525722, кл, С 08 К 5/13, 1976.Пасынков В.ВСорокин В.Слы для электронной техники. М Изобретение относится к электропроводящим материалам и может быть использовано в электронной промышленности вкачестве наполнителя экранирующего покрытия для защиты от электромагнитных излучений деталей приборов, конструкций,установок,Известен электропроводящий наполнитель для получения электропроводящих покрытий, включающий карбонильный никель,Недостатком данного наполнителя являетсято, что он обладает высоким удельным сопротивлением (70 - 110 Ом/10 см),Известен электропроводящий наполнител ь, в состав которого входит мелкодисперсная медь в количестве. мас.%: марганец7-9; окись меди 20-25 и окись никеля 3-8:Однако этот наполнитель отличается многокомпонентностью состава и на его основеневозможно получить тонкие пленки.Наиболее близким к предполагаемомуизобретению по технической сущности и доЫ, 174039(54) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ НАПОЛНИ- ТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВА ЭКРАНИРУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ(57) Изобретение относится к электроп роводящим материалам и может быть использовано в качестве наполнителя для получения состава для экранирующего покрытия для защиты от электромагнитных излучений деталей приборов, конструкций, установок, Изобретение позволяет увеличить электрические свойства наполнителя при сохранении его магнитных свойств за счет использования меди, частицы которой осаждены на карбонильное железо. 42,5-50 мас.% и 50-57,5 мас. ф, карбонильного железа. 3 табл 2 ил. стигаемому результа у является электро- проводящий наполнитель, состоящий из мелкодисперсной меди и наполнитель - карбонильное железо.Недостатком мелкодисперсной меди является малая эффективность экранирования в широком диапазоне частот и большой расход маполнителя (70-80 мас%), что приводит к ухудшению механических свойств покрытий, Кроме того, при использованиимелкодисперсной меди невозможно варьировать в широком диапазоне одновременно и электрические и магнитные свойства покрытий.Недостатком карбонильного железа является более низкая электропроводимость, чем у предлагаемого наполнителя, Это связано с формой частиц карбонильного железа. представляющих собой сферы, которые не позволяют получи ь плотную упаковку электропроводящей цепочки. Кроме того, при больших амплитудах помехонесущего10 15 20 25 ЗО та 35 40 45 50 55 поля магнитный материал (карбонильноежелезо) насы щается и его максимал ьнаяпроницаемость, а следовательно, и экранирующая способность падает.Цель предполагаемого изобретения -увеличение электрических свойств наполнителя при сохранении его магнитныхсвойств.Поставленная цель достигается тем, чтоэлектропроводящий наполнитель для покрытий, содержащий медь, дополнительносодержит карбонильное железо, на частицыкоторого высажена медь, при следующемсоотношении компонентов, мас.0,Медь 42,5-50Карбонильное железо 50-57,5Суть изобретения заключается в том,что применение композиционного наполнителя позволяет получить высокие электропроводящие свойства покрытия за счетповышенной активности поверхности зеренметалла и улучшенную эффективность экранирования при одновременном уменьшении в 1,3-1,7 раз количества введенногонаполнителя,Эффективность экранирования покрытия определяется во многом формой частицнаполнителя, На фиг,1 приведены частицыпорошка карбонильного железа, представляющие собой сферы, Для получения высокой проводимости необходимо ввести,большое количество такого наполнителя,чтобы создать высокую плотность упаковкии соответственно максимальное количествоконтактов.Предполагаемый композиционный материал см.фиг,2) представляет собой частицы карбонильного железа с выделившимисяна их поверхности нитевидными кристаллами меди. Такая форма частиц обеспечиваетраспределение наполнителя в связке в видеотдельных частиц, образующих непрерывные цепочные структуры за счет кристалловмеди.Такой наполнитель обладает хорошейпроводимостью, свойственной меди (удельное электрическое сопротивление меди0,0168 мкОм м) и магнитными свойствами,присущими карбонильному железу магнит, ная проницаемость железа 2000-3000 н/м).Изменяя соотношения между Ее и Сц в процессе осаждения можно соответственно изменять магнитные и электрическисвойства наполнителя,Композиционный наполнитель получили осаждением меди из.водного раствораСц 304 с помощью карбонильного железаСц + Ее-ьСц+Еепри соблюдении следующих условий; Кислотность среды поддерживалась вузком интервале (рН 1,5-2,0),При недостаточной кислотности кинетика осаждения осложняется гидролизом солей железа, продукты которого затрудняют диффузию ионов меди к поверхностиосадителя. При высокой кислотности повышается растворимость железа, что уменьшает поверхность осадителя и соответственно повышает его расход,Для предотвращения побочных реакций допускается минимум содержания окислителей (трехвалентного железа, растворенного кислорода) в исходном продукте, т.к. например, в присутствии кислорода двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, которое как кислота, растворяет медь и железо. Использовался осадитель (карбонильное железо) высокой чистоты, содержащий однородные по крупности частицы с развитой поверхностью. Соблюдался оптимальный гидродинамический режим для достаточной продолжительности контакта раствора с осадителем,Быстро удалялся осажденный наполни- тель из реакционного пространства аппараПолученный таким образом наполни- тель обладает высокой электропроводностью и магнитными свойствами. П р и м е р 1, В термостойкую колбу заливают 450 мл воды, добавляют 80 г СцЯО 4 и перемешивают. Полученный раствор отфильтровывают, затем добавляют 50 мл 2 н, Н 2304, При непрерывном перемешивании постепенно вводят 28 г карбонильного железа, За счет химических реакций раствор нагревается и на поверхности частиц карбонильного железа выделяются нитевидные кристаллы меди, Полученный осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и спиртом, Высушенный при комнатной температуре осадок используют в качестве наполнителя для получения электропроводящих покрытий, Для этого, например, в полимерное связующее, состоящее из полистирола (1 мас.ч,) и растворителя (5 мас.ч.), вводят 5 мас,ч, наполнителя, Смесь перемешивают до однородной консистенции, а затем напылением или другим путем наносят на подложку из пластмассы. Испытания высушенных при комнатной температуре в течение 2-3 ч образцов показывают, что электросопротивление полученного слоя составляет 0,045 Ом, эффективность экранирования в диапа1740395 45 50 55 зоне частот 65-1000 МГц составляет 65-68 дБ, адгезия удовлетворительная.Остальные примеры, выполненные согласно примеру 1, но отличающиеся соотношением компонентов, приведены в табл.1 и 2. Исследование электропроводящих свойств проводилось на терромметре универсальном (ГОСТ 9763-67). Эффективность экранирования (ЭЭ) определялась в рабочем проеме испытательной экранированной камеры по известной методике проверки ЭЭ сооружений стандартной измерительной аппаратурой.Из табл,1 видно. что при недостатке восстановителя (Сц; Ее=55,6:44,4) не обеспечивается полнота осаждения меди из раствора и часть меди находится в свободном состоянии, Избыток восстановителя (Сш Ее=36,4;63,6) приводит к избыточному содержанию железа в растворе и, как следствие к неполному покрытию поверхности частиц железа медью, С наибольшей скоростью протекает процесс осаждения меди при соотношении Сц;Ее=(40-52,6):(60-47,4) (мас.), при этом же соотношении вся поверхность частиц Ее покрыта слоем Сц,Как следует из табл.2, цель изобретения достигается при введении в композиции 5- 10 мас,ч, наполнителя, полученного при соотношении Сц: Ее=44,4:55,6 (мас./,), Использование наполнителя, полученного при соотношении СшЕе=40:60 (мас, ) приводит к падению электропроводности и экранирующей способности (по электрической составляющей), что связано с избытком частиц железа в наполнителе и соответственно в экранирующем слое,Использование наполнителя, полученного при соотношении Со;Ее=52.6:47.4 (мас. ), приводит к падению электропроводности и экранирующейспособности (помагнитной составляющей).При использовании в качестве наполнителя карбонильного железа в количестве 55 мас.ч, эффективность экранирования составляет 16 дБ, 10 мас,ч. - 19 дБ в диапазоне65-1000 МГц, что значительно ниже, чем упредлагаемого наполнителя. Использование 5 мас,ч. наполнителя при соотношении10 Сц:Ее=44,4:55,6 нецелесообразно, т.к, эффективность экранирования ниже, чем упрототипа,Удельное электросопротивление покрытия на основе полистирола растворите 15 ля Р 647 при введении 5 мас,ч.карбонильного железа равно 5,9 Ом, привведении 10 мас.ч, - 4,2 Ом, Увеличениесодержания наполнителя свыше 10 мас,ч,приводит к падению проводимости и экра 20 нирующей способности, т,к. увеличиваетсявязкость массы, что не позволяет получитьоднородное покрытие, Снижение содержания порошка менее 5 мас,ч. приводит к резкому падению проводимости из-за25 разрывов в электропроводящей цепочке,Оптимальная голщина наносимой пленки 150-250 мкм, Г 1 рименение предполагаемого наполнителя позволит увеличитьэффективность экранирования на 10-14,30 Формула изобретенияЭлектропроводящий наполнитель дляполучения состава экранирующего покрытия, включающий карбонильное железо, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличе 35 ния электрических свойств наполнителя присохранении его магнитных свойств. он дополнительно содержит медь. осажденнуюна частицы карбонильного железа, при следующем соотношении компонентов, мас,:40 Медь42,5-50Карбонильное железо 50 - 57,51740395Таблица 1Составы компонентов для получения наполнителяабвойства покрытийост1740395 10. Составы и свойства покрытий. Удельнаяповерхность,см 2/г Наполнител,ь рН воднойвытяжки Состав Степеньдисперсностимкм 2000021500 20003000 3000 2,0 1-3,5 5800 22300 3500 50:50 42,5:57,5 5670 44,4:55,6 5100 8 П родолжение табл.3 Объемное удельное электрическое сопротивление Ом м Состав Индукциянасыщениять Коэрцитивная сила,А/м 0.110 2,18 6 4 3 6,242,18 7 8 50 Прототип (карбонильное железо) С, 05110- 60,05-100,087,10-0.096 ф 10 ь0 084 100,08210Продолжение табл.2 Таблица 3 Магнитная проницаемость М в Ммакс 3500 22000 3100 : 21500, Сам еда хан Производственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2050 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5