Экранирующая полимерная пленка и способ ее получения

Изобретение относится к средствам для снижения уровня электромагнитного излучения и может использоваться в различных отраслях промышленности для снижения уровня как электромагнитного излучения, так и радиочастотных помех. Описана экранирующая пленка, включающая полимер и углеродные нанотрубки, распределенные в нем, причем полимером является поливинилиденфторид, а углеродные нанотрубки являются одностенными и содержатся в количестве 0,01-10 мас.%, где пленка дополнительно содержит растворитель, выбранный из ряда этиленкарбонат, пропиленкарбонат, а отношение длины к диаметру углеродных нанотрубок составляет не менее 3000. Также описан способ получения экранирующей пленки. Технический результат: повышение способности к экранированию от электромагнитного излучения и прочности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к средствам для снижения уровня электромагнитного излучения. Оно может использоваться в различных отраслях промышленности для снижения уровня как электромагнитного излучения, так и радиочастотных помех.

Эффективный способ, который позволяет обеспечить требования электромагнитной безопасности, снизить до приемлемого уровня естественные и искусственные помехи при работе радиоэлектронных систем, основан на применении экранирующих материалов и покрытий.

Экранирующие покрытия, в частности, электропроводящие полимерные пленки, находят применение в дисплеях, электронных измерительных приборах, при экранировании помещений. Экранирующие покрытия могут быть использованы для защиты компьютерных систем обработки информации от несанкционированного доступа, в космической технике и пр.

В настоящее время известны технологии получения экранирующих материалов на основе тонких пленок аморфного гидрогенизированного углерода с наночастицами металлов (Ni, Со, Fe и др.), нанесенных методом ионно-плазменного магнетронного напыления на гибкие подложки. Известна пленка EDF50-150, основным назначением которой является защита от электромагнитных излучений в высоком диапазоне частот - свыше 30 МГц [http://izlucheniya.m/shop/plenka-ekraniruyushhaya/]. Эта пленка имеет коэффициент экранирования от электромагнитного излучения 20 дБ на частоте 1 ГГц, толщина пленки равна 30 мкм. При этом, светопропускание пленки составляет лишь 50%. Пленка имеет серый цвет со стальным оттенком.

Также известен композит, содержащий полиуретан и многостенные углеродные нанотрубки [Han-LangWu,Chen-Chi М. Ma, Yu-TingYang, Hsu-ChiangKuan, Cheng-ChienYang, Chin-LungChiang, Morphology, Electrical Resistance, Electromagnetic Interference Shielding and Mechanical Properties of Functionalized MWNT and Polyureaurethane Nanocomposites. Journal of Polymer Science №7, April 2006, p. 1096 - 1105]. Недостатком данного композита является то, что величина электромагнитного экранирования составляет менее 20 дБ при достаточно большой толщине его образца, равной 0,7 мм.

Известен пленочный композит, включающий в себя, по крайней мере, две электропроводящие пленки, содержащие углеродные нанотрубки [Патент США №8,520,406, МПК H05K 9/00]. Данный композит обладает высокой величиной электромагнитного экранирования, достигающей 100 дБ в диапазоне частот 2-18 ГГц, но при этом имеет существенные недостатки. Во-первых, композит включает в себя большое количество углеродных нанотрубок - 10-65%. Во-вторых, многослойность пленочного композита влияет на его толщину, за счет чего толщина пленки достигает 1000 мкм.

В качестве прототипа изобретения принята полимерная пленка, содержащая полимер и многостенные или одностенные углеродные нанотрубки [Международная заявка WO №2018/027092 А1, МПК C08J 5/18, C08J 3/205].

Прототип имеет ряд недостатков.

При создании пленки для получения дисперсии применяют ультразвук либо используют мешалку с большими сдвиговыми усилиями. Обработка ультразвуком не позволяет получить необходимые параметры дисперсии, поскольку при применении ультразвука нанотрубки сильно дробятся, что ухудшает их качество и, следовательно, качество дисперсии, за счет чего в последствии не обеспечивается требуемая величина экранирования.

Изобретение решает задачу создания экранирующей полимерной пленки, обладающей высокой способностью к экранированию от электромагнитного излучения и не требующей применения ультразвука при ее производстве, способной проводить электрический ток, а также обладающей небольшой толщиной при повышенной прочности.

Поставленная задача решается тем, что предлагается экранирующая пленка, содержащая полимер, распределенные в нем углеродные нанотрубки и растворитель, выбранный из ряда этиленкарбонат, пропиленкарбонат. Полимером является поливинилденфторид, углеродные нанотрубки являются одностенными (далее ОУНТ), содержатся в пленке в количестве 0,01-10%.

Поставленная задача решается также тем, что предлагается способ получения экранирующей полимерной пленки, в соответствии с которым, ОУНТ диспергируют в растворителе с получением дисперсии, которую смешивают с поливинилиденфторидом, затем полученную смесь наносят на подложку с последующим ее высушиванием и отделением от подложки, при этом названную дисперсию смешивают с поливинилиденфторидом таким образом, чтобы после высушивания содержание углеродных нанотрубок в смеси составляло 0,01-10 масс. %. Растворитель выбирают из ряда этиленкарбонат, пропиленкарбонат, а смешивание его с углеродными нанотрубками осуществляют при помощи микрофлюидного процессора.

Отношение длины ОУНТ к их диаметру составляет не менее 3000.

Пленка имеет высокую прочность на разрыв. Прочность на разрыв пленки, имеющей толщину 11-110 мкм, составляет не менее 50 МПа. При такой прочности пленки для ее намотки может использоваться оборудование, предназначенное для намотки фольги. Коэффициент экранирования пленки составляет 2-74 дБ.

Поверхностное сопротивление пленки составляет не более 200 кОм/□ при толщине 11 мкм.

Пленка предназначена для экранирования электромагнитного излучения.

Предлагаемую пленку получают описанным ниже способом.

ОУНТ предварительно смешивают с одним из растворителей из ряда: этиленкарбонат или пропиленкарбонат, с получением дисперсии. Смешивание осуществляется с использованием микрофлюидного процессора.

Подготовленную таким образом дисперсию ОУНТ смешивают с поливинилиденфторидом, который может быть предварительно смешан с растворителем. Концентрация ОУНТ в полученной смеси составляет 0,01-10 масс. %.

Полученную смесь наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию до полного высыхания. Высушенную пленку отделяют от подложки.

Полученная в соответствии с предлагаемым способом экранирующая полимерная пленка является электропроводящей, имеет небольшую толщину при повышенной прочности, а также высокую способностью к экранированию электромагнитного излучения.

При этом, небольшое содержание углеродных нанотрубок позволяет обеспечить прозрачность пленки, а также возможность ее окрашивания

Особенности предлагаемого изобретения описаны более подробно в следующих примерах, которые иллюстрируют, но не ограничивают собой предлагаемое изобретение.

Пример 1

Для изготовления полимерной пленки растворитель диметилформамид (990 г) смешивают с ОУНТ (10 г) в высокоскоростном смесителе при 10000 об/мин в течение 10 минут. 1 г полученной дисперсии разбавляют 999,9 г 10% раствора поливинилденфторида в диметилформамиде до содержания ОУНТ 0,01 масс. % по отношению к сухому веществу. Полученную дисперсию наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию на воздухе при нагреве инфракрасной лампой до полного высыхания. Полученную пленку отделяют от подложки.

Полученный образец представляет собой пленку с прочностью на разрыв, не ниже, чем у чистого полимера (50 МПа). Поверхностное сопротивление полученного образца составило 33000 Ом/□. Величина электромагнитного экранирования на частоте 4 ГГц составила приблизительно 2 дБ при толщине пленки 30 мкм.

Пример 2

Для изготовления полимерной пленки растворитель NMP (996 г) смешивают с ОУНТ (4 г) в высокоскоростном смесителе при 10000 об/мин в течение 10 мин. Получают дисперсию ОУНТ 0,4 масс. %. Данную дисперсию далее смешивают с растворенным 10% поливинилиденфторидом (7,96 кг). Получают дисперсию с содержанием ОУНТ 0,5 масс. % по отношению к сухому веществу. Вязкость дисперсии составляет до 20*103 сПуаз. Полученную дисперсию наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию на воздухе при температуре 40°С до полного высыхания. Пленку отделяют от подложки.

Полученный образец представляет собой пленку прочностью на разрыв не менее прочности чистого полимера (50 МПа). Поверхностное сопротивление полученного образца составило 45 Ом/□. Величина электромагнитного экранирования на частоте 4 ГГц составила 26 дБ при толщине пленки 110 мкм.

Пример 3

Для изготовления полимерной пленки растворитель диметилсульфоксид (990 г) смешивают с ОУНТ (10 г) в высокоскоростном смесителе при 10000 об/мин в течение 10 мин. Получают дисперсию с содержанием ОУНТ 1 масс. %. Данную дисперсию далее смешивают с растворенным 10% поливинилиденфторидом (3233 г). Получают дисперсию с содержанием ОУНТ 3 масс%. по отношению к сухому веществу. Вязкость раствора составляет до 50000 сПуаз. Полученную дисперсию наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию на воздухе при температуре 140°С до полного высыхания. Пленку отделяют от подложки.

Полученный образец представляет собой пленку прочностью на разрыв 70 МПа. Поверхностное сопротивление полученного образца составило 37 Ом/□. Величина электромагнитного экранирования на частоте 4 ГГц составила 40 дБ при толщине пленки 27 мкм.

Пример 4

Для изготовления полимерной пленки растворитель диметилсульфоксид (995 г) смешивают с ОУНТ (5 г) в высокоскоростном смесителе при 10000 об/мин в течение 10 мин. Получают дисперсию ОУНТ 0,5 масс. %. Данную дисперсию далее смешивают с растворенным в диметилсульфоксиде 10% поливинилиденфторидом (1616,5 г). Получают дисперсию с содержанием ОУНТ 3 масс. % по отношению к сухому веществу. Полученную дисперсию наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию в печке на воздухе при температуре 140°С до полного высыхания. Пленку отделяют от подложки.

Полученный образец представляет собой пленку с прочностью на разрыв 50 МПа. Поверхностное сопротивление полученного образца составило 9,3 Ом/□. Величина электромагнитного экранирования на частоте 4 ГГц составила 55 дБ при толщине пленки 108 мкм.

Пример 5

Для изготовления полимерной пленки растворитель диметилацетамид (990 г) смешивают с ОУНТ (10 г) в высокоскоростном смесителе при 10000 об/мин в течение 10 мин. Получают дисперсию ОУНТ 1 масс. %. Данную дисперсию далее смешивают с растворенным в диметилацетамиде 10% поливинилиденфторидом (0,9 кг). Получают дисперсию с содержанием ОУНТ 10 масс. % по отношению к сухому веществу. Полученную дисперсию наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию на воздухе при температуре 160°С до полного высыхания. Пленку отделяют от подложки.

Полученный образец представляет собой пленку с прочностью на разрыв не менее прочности чистого полимера (50 МПа). Поверхностное сопротивление полученного образца составило 4,1 Ом/□. Величина электромагнитного экранирования на частоте 4 ГГц составила 56 дБ при толщине пленки 11 мкм.

Пример 6

Для изготовления полимерной пленки растворитель NMP (980 г) смешивают с ОУНТ (20 г) в высокоскоростном смесителе при 10000 об/мин в течение 10 мин. Получают дисперсию ОУНТ 2 масс. %. Данную дисперсию далее смешивают с растворенным 10% поливинилиденфторидом (1,8 кг). Получают дисперсию с содержанием ОУНТ 10 масс. % по отношению к сухому веществу. Полученную дисперсию наносят на подложку методом скользящего ножа, а затем подвергают высушиванию на воздухе при температуре 200°С до полного высыхания. Пленку отделяют от подложки.

Полученный образец представляет собой пленку прочностью не менее прочности чистого полимера (50 МПа). Поверхностное сопротивление полученного образца составило 2,1 Ом/□. Величина электромагнитного экранирования на частоте 4 ГГц составила 56 дБ при толщине пленки 11 мкм.

Данные по примерам 1-6 приведены в Таблице.

1. Экранирующая пленка, включающая полимер и углеродные нанотрубки, распределенные в нем, причем полимером является поливинилиденфторид, а углеродные нанотрубки являются одностенными и содержатся в количестве 0,01-10 мас.%, отличающаяся тем, что пленка дополнительно содержит растворитель, выбранный из ряда этиленкарбонат, пропиленкарбонат, а отношение длины к диаметру углеродных нанотрубок составляет не менее 3000.

2. Пленка по п. 1, отличающаяся тем, что она имеет толщину 11-110 мкм.

3. Способ получения экранирующей пленки, в соответствии с которым одностенные углеродные нанотрубки диспергируют в растворителе с получением дисперсии, которую затем смешивают с поливинилиденфторидом таким образом, чтобы после высушивания содержание углеродных нанотрубок в смеси составляло 0,01-10 мас.%, полученную смесь наносят на подложку с последующим ее высушиванием и отделением от подложки, отличающийся тем, что растворитель выбирают из ряда этиленкарбонат, пропиленкарбонат, смешивание его с углеродными нанотрубками осуществляют при помощи микрофлюидного процессора, а отношение длины к диаметру углеродных нанотрубок составляет не менее 3000.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что поливинилиденфторид перед смешиванием с дисперсией предварительно смешивают с растворителем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к композиционным вибропоглощающим полимерным материалам, предназначенным для эксплуатации при температурах от минус 60°С до плюс 80°С в гражданском строительстве, вагоно-, автомобиле-, судостроении, авиации и других областях техники, где требуется защита от вибрации.
Настоящее изобретение относится к способу получения многослойного покрытия на металлической подложке, включающему, в заданном порядке, получение слоя поливинилхлоридного пластизоля на металлической подложке, включающее нанесение материала поливинилхлоридного пластизоля на металлическую подложку, получение термоотверждаемого и/или термопластичного слоя отделочного покрытия непосредственно на слое поливинилхлоридного пластизоля, включающее нанесение термоотверждаемого и/или термопластичного материала покрытия непосредственно на отверждённый слой поливинилхлоридного пластизоля, где как материал поливинилхлоридного пластизоля, так и термоотверждаемый и/или термопластичный материал покрытия содержат слоистый двойной гидроксид, причем по меньшей мере один слоистный двойной гидроксид представляет собой гидротальцит.

Изобретение относится к порошкообразной смеси, используемой в различных областях, включая составы для нанесения покрытий. Порошкообразная смесь содержит, мас.%: 20-90 одного или нескольких органических пероксидов в виде порошка и 10-80 сульфата бария со средним размером частиц (d50) в диапазоне 0,5-3 микрон.

Изобретение может быть использовано при изготовлении трикотажа, постельных принадлежностей, хозяйственных товаров, автомобильной продукции, мебели, труб, профилей и одежды.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности, в производстве строительных материалов, полимеров, бумаги. Гематитовый пигмент характеризуется тем, что сумма значений а* при лаковом тестировании в чистом цветовом тоне и в разбеле составляет от 58,0 до 61,0 единиц CIELAB, размер частиц пигмента составляет от 0,1 до 0,3 мкм, а содержание воды в пигменте 1,0% масс.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для внутреннего слоя уплотнительных элементов в составе водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к резиновой промышленности и может быть использовано для внешнего слоя уплотнительных элементов в составе водонабухающих пакеров, применяемых в нефтегазодобывающей промышленности.

Изобретение относится к термопластичным полимерным частицам, применяемым в процессе стирки. Предложены термопластичные полиамидные частицы, содержащие по меньшей мере один полиамид и по меньшей мере один неорганический наполнитель в виде частиц с плотность по меньшей мере 2,5 г/см3, при этом термопластичные полиамидные частицы имеют плотность по меньшей мере 1,65 г/см3, предпочтительно по меньшей мере 1,9 г/см3, эллипсоидную или почти эллипсоидную форму с наибольшим диаметром 1-100 мм, предпочтительно 2-10 мм, более предпочтительно 3-8 мм, где по меньшей мере один неорганический наполнитель выбран из металлов, оксидов металлов, солей металлов и их смесей, предпочтительно из BaSO4, TiO2, ZnS, Al2O3 и их смесей.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении углепластиков с улучшенными прочностными свойствами. Сначала проводят плазмохимическую обработку наполнителя из углеродных волокон.

Изобретение может быть использовано при окрашивании изделий из поливинилхлорида. Пигмент содержит по меньшей мере одно неорганическое соединение, выбранное из группы оксидов железа.
Изобретение относится к разработке многослойных слоев покрытия, пропускающих и отражающих свет, для систем электронных устройств с задней подсветкой. Предложенное многослойное покрытие содержит первый слой покрытия и нанесённый поверх него второй слой покрытия. Первый слой покрытия получен из композиции, содержащей плёнкообразующую смолу, сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента. Сшитые органические частицы и частицы неорганического пигмента имеют показатель преломления, отличающийся от показателя преломления плёнкообразующей смолы. Разность между показателем преломления указанных частиц и плёнкообразующей смолы может составлять от 0,01 до 0,2. Второй слой покрытия получен из композиции, содержащей плёнкообразующую смолу и отражающие и/или просвечивающие частицы, предпочтительно частицы алюминия, слюды или их смеси. Изобретение обеспечивает светопропускающее и светооражающее покрытие подложки с повышенной укрывистостью при сниженных энергозатратах. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.
Изобретение относится к полиамидной композиции, пригодной для получения изделий, обладающих повышенной химической стойкостью. Полиамидная композиция содержит: (а) по меньшей мере одну полиамидную смесь, образованную (i) по меньшей мере одним полиамидом 6,6, количество концевых аминогрупп (AEG) которого больше количества концевых карбоксильных групп (CEG), и (ii) по меньшей мере одним длинноцепочечным полиамидом, представляющим собой полиамид 6,10, (b) по меньшей мере один армирующий наполнитель, (с) по меньшей мере один термостабилизатор, (d) стеарат алюминия и необязательно (е) по меньшей мере одну добавку. Полиамидную композицию можно успешно использовать для получения изделий, обладающих повышенной химической стойкостью, в частности стойкостью к растрескиванию в присутствии соли CaCl2, таких как нижняя емкость радиатора в автомобиле. Технический результат – обеспечение удовлетворительной стойкости полиамидной композиции к растрескиванию в присутствии солей, особенно в отношении соли CaCl2, по сравнению с полиамидными композициями, содержащими соли металлов, отличных от стеарата Al, без ухудшения других механических и термических свойств. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 табл., 5 пр.

Изобретение относится к средствам для снижения уровня электромагнитного излучения и может использоваться в различных отраслях промышленности для снижения уровня как электромагнитного излучения, так и радиочастотных помех. Описана экранирующая пленка, включающая полимер и углеродные нанотрубки, распределенные в нем, причем полимером является поливинилиденфторид, а углеродные нанотрубки являются одностенными и содержатся в количестве 0,01-10 мас., где пленка дополнительно содержит растворитель, выбранный из ряда этиленкарбонат, пропиленкарбонат, а отношение длины к диаметру углеродных нанотрубок составляет не менее 3000. Также описан способ получения экранирующей пленки. Технический результат: повышение способности к экранированию от электромагнитного излучения и прочности. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Наверх