ЛАКОКРАСОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
VARNISH AND PAINT COMPOSITION

Изобретение относится к составам лакокрасочных материалов, предназначенным для нанесения покрытий, отличающимся физическими свойствами (C09D 5/00); а более конкретно к краскам, поглощающим излучения (C09D 5/32). По химическому составу предложение соответствует группе изобретений, в которых решение технической задачи осуществляется за счет использования неорганических или низкомолекулярных органических веществ в качестве компонентов композиций на основе высокомолекулярных соединений (С08К 3/00), причем этими компонентами являются углерод (C08K 3/04) в форме графита и волокна (C08K 7/02).
Уровень техники
Известен состав покрытия, включающий металлические пигменты в форме порошка, который имеет размер частиц 50÷190 мкм, олигомерное и/или полимерное связующее, которое является химически сшиваемым и/или сшиваемым под действием тепла, инфракрасного излучения, ультрафиолетового излучения и/или электронного излучения, причем эти металлические пигменты присутствуют в количестве 0,5÷15 мас.%, предпочтительно 1÷12 мас.% в расчете на общую массу состава покрытия. (Заявка на патент РФ об изобретении №2006122222, МПК. C09C 1/62, опубл. 2008.01.27).
2
3
Известна лакокрасочная композиция, содержащая полимерное связующее и промышленно выпускаемые порошки карбонильного железа с содержанием примесей (углерод, азот и кислород) в количестве 1,30÷3,55 мас.%, удельной поверхностью 0,18÷0,25 м/г, размером сферических частиц 1,5÷10 мкм и насыпной плотностью 2,8÷3,2 г/см (Патент РФ 2107705, МПК C09D 5/32, опубл. 27.03.1998). Использование промышленных марок порошков карбонильного железа позволяет получать композиты, имеющие значения тангенса угла магнитных потерь в СВЧ диапазоне не более 0,6 (на частотах порядка 6 ГГц) при концентрации порошка около 40 об.%.
Известна лакокрасочная композиция для экранирования электромагнитного излучения (ЭМИ), содержащая полимерное связующее, выбранное из группы, включающей полиолефин, полистирол, фторопласт, ПВХ-пластизоль и электропроводящий наполнитель - графит, модифицированный концентрированными серной и/или азотной кислотами (Пат. РФ 2243980, МПК C08L 23/00, C08L 25/06, опубл. 2005.01.10). Покрытие из известного композиционного материала характеризуется уменьшением коэффициента прохождения от -40 до -85 дБ в диапазоне длин волн 2÷5 см при толщине материала не более 0,1 мм. Уровень снижения величины прошедшего сигнала весьма значительный, что свидетельствует о высокой степени наполнения и приводит к недопустимому возрастанию коэффициента отражения.
Недостаток известной композиции - ограниченная область применения вследствие узкого диапазона частот (длина волны 2÷5 см), в котором происходит снижение коэффициента прохождения ЭМИ.
Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение - создание лакокрасочной композиции с относительно малой плотностью, нанесение которой на разного рода конструкции (стеклопластиковые, картонные, бумажные и др.) позволяет достичь значительного поглощения ЭМИ (или уменьшения уровня мощности прошедшего через «конструкцию» сигнала) в широком частотном диапазоне (1,5-30 ГГц).
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известной лакокрасочной композиции для экранирования электромагнитного излучения, содержащей полимерное связующее и электропроводящий наполнитель, согласно предложению имеется два компонента, соединяемых перед нанесением лакокрасочной композиции на поверхность изделия, один из которых отвердитель эпоксидной смолы, а второй является композицией на основе эпоксидной смолы и содержит два дисперсных электропроводящих наполнителя различных по форме частиц, пластификатор и термопластичный полиуретан, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
графит
50÷70
углеродное волокно
1÷5
пластификатор
0,2÷1
термопластичный полиуретан
0,2÷1
эпоксидная смола
остальное до 100
В качестве одного электропроводящего наполнителя используют измельченное (резанное) углеродное волокно со средней длиной частиц менее 300 мкм и отношением длины к толщине 15÷30.
В качестве второго электропроводящего наполнителя используют порошок графита с размером частиц 3÷15 мкм.
Отвердитель эпоксидной смолы используется в соответствии с известными рекомендациями ее производителей (Сырье и полупродукты для лакокрасочных материалов; Справочное пособие. / Под ред. М.М.Гольдберга. М.: Химия, 1978. 512 с).
При предложенном соотношении компонентов лакокрасочная композиция для экранирования электромагнитного излучения обладает способностью поглощать излучение и уменьшать уровень мощности прошедшего через «конструкцию» сигнала в широком частотном диапазоне (1,5-30 ГГц) на 20÷30 дБ или в 100÷1000 раз.
Фиг.1. Схема экрана, покрытого лакокрасочной композицией, используемого при испытании ее поглощающих (защитных) свойств
Проверка защитной функции композиции осуществляется следующим образом.
Смешивают ингредиенты предлагаемой лакокрасочной композиции для экранирования электромагнитного излучения, входящие во второй компонент, и добавляют любой отвердитель эпоксидной смолы в требуемом соотношении согласно техническим условиям (или рекомендациям по применению) на используемый отвердитель.
Вырезают картонные полосы размером 25×400 мм. Вручную окунают каждую полосу в емкость с предлагаемой лакокрасочной композицией. Удаляют излишки рецептуры с полос самотеком, для этого выдерживают их на воздухе в подвешенном состоянии 10 минут.
Проводят сушку (отверждение) предлагаемой лакокрасочной композиции на полосах картона в термическом шкафу при температуре 80°C в течение 30 минут.
Собирают защитный экран в виде открытых прямоугольных ячеек (сот), который характеризуется размером ячейки 10×10×25 мм (фиг.1).
Защитный экран устанавливают перед дверью СВЧ - печи, на расстоянии 150 м фиксируют антенну АП ГГЛЭ-1 измерителя плотности потока энергии П 3-19. Включают СВЧ-печь и измеряют плотность потока энергии.
2
2
Плотность потока энергии экранированной СВЧ-печи равна 1,9 мВт/см. Плотность потока энергии неэкранированной СВЧ-печи составляет 38,9 мВт/см, т.е. снижена в 20 раз.
Изобретение иллюстрируется примерами состава предлагаемой лакокрасочной композиции, методикой ее приготовления и отверждения.
Пример 1
Порошок графита марки С-3, резаное углеродное волокно марки «Углен-9» со средней длиной волокон 250 мкм, пластификатор - диоктилфталат и эпоксидную смолу Э-41 смешивают в течение 30 мин при температуре 20-25°C в соотношении, приведенном в таблице 1.
Таблица 1.
Состав лакокрасочной композиции по примеру 1
Ингредиенты
Количество (мас.ч.)
графит марки С-3
52,7
углеродное волокно "Углен-9"
2,6
диоктилфталат
0,5
полиуретан
0,5
эпоксидная смола Э-41
43,7
Итого ингредиентов, мас.ч
100
Добавляют полиамидный отвердитель №2 (ТУ 6-101279-72. Раствор низкомолекулярных полиамидов в смеси растворителей, содержащей изопропанол и толуол в массовом соотношении 1÷1) из расчета 165,2 мас.ч. отвердителя №2 на 100 мас.ч. эпоксидной смолы, входящей в состав композиции, т.е. 72,2 мас.ч. (или на 100 мас.ч. эпоксидной смолы, входящей в состав композиции, 50,8 мас.ч. низкомолекулярных полиамидов). Перемешивают механической пропеллерной мешалкой в течение 10 минут. Проводят испытание защитных свойств лакокрасочной композиции. Ослабление излучения печи составляет 19 раз.
Пример 2.
Лакокрасочная композиция по примеру 1, но содержит в качестве электропроводящего наполнителя порошок графита марки С-1 и резаное углеродное волокно марки «Углен-9» со средней длиной волокон 295 мкм, в качестве пластификатора - дибутилфталат и в качестве эпоксидной смолы - эпоксидную смолу марки ЭД-20. Отверждается лакокрасочная композиция добавлением 3,4 г отвердителя №1 (50%-ный раствор гексаметилендиамина в этаноле).
Таблица 2.
Состав лакокрасочной композиции по примеру 2
Ингредиенты
Количество (мас.ч.)
графит марки С-1
65
углеродное волокно "Углен-9"
5
дибутилфталат
1
полиуретан
1
эпоксидная смола ЭД-20
28
Итого ингредиентов, мас.ч
100
Проводят испытание защитных свойств лакокрасочной композиции. Ослабление излучения печи составляет 25 раз.
Пример 3. Лакокрасочная композиция по примеру 1, но отверждается добавлением 5,8 г полиэтиленполиамина.
Таблица 3.
Состав лакокрасочной композиции по примеру 3
Ингредиенты
Количество (мас.ч.)
графит марки С-1
50
углеродное волокно "Углен-9"
1
дибутилфталат
0,2
полиуретан
0,2
эпоксидная смола ЭД-20
48,6
Итого ингредиентов, мас.ч
100
Проводят испытание защитных свойств лакокрасочной композиции. Ослабление излучения печи составляет 20 раз.
Пример 4. Лакокрасочная композиция по примеру 1 имеет состав первого компонента, приведенный в таблице, и отверждается добавлением 5,2 г полиэтиленполиамина.
Таблица 4.
Ингредиенты
Количество (мас.ч.)
графит марки С-1
50
углеродное волокно "Углен-9"
1
дибутилфталат
0,2
полиуретан «Витур 3113»
0,2
эпоксидная смола ЭП-16
48,6
Итого ингредиентов, мас.ч
100
Проводят испытание защитных свойств лакокрасочной композиции. Ослабление излучения печи составляет 21 раз.