Магнитодиэлектрическая композиция

Магнитодиэлектрическая композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

„„SU„„1742868 А I

СООЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Sl) 5 Н 01 F 1/22

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 (54) МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОМПОЗИ-.

ЦИЯ

Изобретение относится к области хи- ций, которые наносят по лаковой техно" .мии и металлургии, в частности к соз- логии на пластмассовые подложки или данию магнитодиэлектрических компози- .мз. которых формуют изделия, и может

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1(21) 4835273/07 (22) 05.06.90 (Ч6) 23.06.92. Ьюл. N 23 (71f Институт коллоидной химии и химии воды им. А.8. Думанского (72) Т.И. Филь, Л.С, Радкевич, Т.С. Мусина, M.À, Пашков и А.М..Савицкий (53) 621.315(088.8) (56) Патент СНА N 4414339, кл. (21 К 1/10, Q 21 F 1/ 10,.

523/137, опублик. 08.11.83.

Пластины и массса магнитодиэлект" рическая марок М-1, М-2, M-3 (ТУ 6-05-5037-74).

Заявка Японии Р 60-Ч569, кл. С 09 Э 5/00, 5/24, опублик, 11.01.85.

Филь Т.И., Химченко 10.И. Получение ультрадисперсных порошков электроосаждением на графитовом катоде - Порошковая металлургия, 1988, N 7, с. 6-.}.

Практикум по коллоидной химии и

1 электронной микроскопии. " 11;: Химия, 1974, 199. с.

Химченко Ц.И. Филь Т.,И. Кацюк О.А.

Новые электролитические методы получения. высокодис персных металлических .; порошков " Порошковая металлургия, 1983, 1} 6, с. 5-9.

Гроднев И.И. Кабели связи. - М.е °

Л.; Энергия, 1. }65, 279 с. (57) Использование: в радиотехнической-и электронной промышленности для экранирования от электромагнитных волн. Сущность изобретения: с целью повышения экранирующей способности композиции путем повышения магнитной проницаемости композиция содержит раствор 8-11 мас.ч. сополимера метилметакрилата и бутилметакрилата, взятых в молярном соотношении 1:3, в ксилоле или толуоле. В нее вводят порошки карбонильного никеля 28-32 мас.ч.; железа карбонильного с размером частиц 1-45 мкм 26,0-30,5 мас. ч.; железа электролитического с размером час" тиц 0,5-1,0 мкм, 1,0-4,0 .мас.ч. Получают .композицию с начальной магнитной проницаемостью при 50 МГц 4,5-6,6 и конечной проницаемостью при .1200 МГц

8,0-11;b. 2 табл.

3 17428ЬЬ 4 быть использовано в радиотехнической ного оборудования, которая содержит и электр электронной промышленнос™, вычисли полимер и наполнитель, в состав кототельной технике, например, для обес- рого входит 80,0-99,5 ч, карбонильнопечения эффективного экранирования от 5 ro никеля с размером частиц (5 мкм действия. электромагнитных волн, или в виде чешуек диаметром а80 мкм

Известна композиция низкой. tlJloTHoc» и 0, 5-20, 0 ч. технического углерода ти поглощающая электромагнитное излу- с размером частиц .. 1 мкм и/или

1 чение содержащая 90-15 ч ° твеРдого. графита с размером частиц 10 мкм, Ф термопластичного синтетического ди" 10 На образцы иэ АБС-пластика наносят электрика ТСД, сополимер стирола и композицию, полученную смешением Я г бутилакрилата) и 10-85 ч смеси кол- органического растворителя, 18 ч. лоидно-диспергированного в ТСД погло- полимерного пленкообразующего, 2 ч. тителя электромагнитного излучения технического углерода (размер частиц (ЗИИ) с размером частиц 0,01 0 7 sKw f5 0,1 мкм) и 98 ч, никеля карбонильноокись магнитного металла (FeqOy) и го (размер частиц 2,5 мкм) . После о порошка с размером частиц л -чО мкм, сушки в течение 24 ч при 20 C получарассеивающего ЭИИ, например карбо- ют покрытие толщиной 0 мкм с хорошей нильное железо.. адгезией и экранирующей способностью. указанная композиция имеет плот",20 Согласно известной рецептуре, была ность 1,j-3,0 г/см, тангенс угла маг приготовлена композиция, содержащая нитных потерь tgpy0,0), магнитная 18 г полимерного связующего - полипроницаемость р (2,5 при частоте стирола, являющегося хорошим пленко1О9 Г образующим и наиболее совместимым по

Недостатком известной композиции 25 физико-химическим свойствам с ЯБСявляется невозможность получения боль- пластиком, представляющим собой сопошого значения величины магнитной про- лимер стирола с акрилонитрилом и 1,3ницаемости, что не может обеспечить бутадиеном, 2 ч. технического углероэшфективное экранирование обьекта. да (размер частиц 0,5 мкм)., 98 ч.

Известна магнитодиэлектрическая 30 карбонильного никеля (размер частиц масса, представляющая собой композицию 2,5 мкм) и 50 г толуола, что составферромагнитного порошка (карбонильно- ляет в пересчете на масД: го железа) со связующим диэлектриком Полистирол 11,0 на основе полистирола, полиизобутиле- Технический углерод 1, О на и пластификатора. Иагнитодиэлект- Карбонильный никель р8,0 ричес ая масса предназначена для изго35

Толуол 30,0 товления деталей, применяемых в радио- После нанесения композиции .кистью аппаратуре, методом горячего прессо- на образцы из.АБС-пластика и сушки вания при 14 -160 С, удельном давле- при 20+2 С в течение 24 ч получили нии 200-300 кгс/см,. с воздушным ох- ® покрытие толщиной р0 мкм, значение лаждением до комнатной температуры. величины магнитной проницаемости

Значения величины магнитной проницае- p= 2,2-3,2 при частоте 50-1200 ИГц. мости магнитодиэлектрической массы, Недостатком известной композиции исследуемой при частоте 3 10 Гц, ле- является невозможность достижения жат в пределах = ?,5-3,2, диэлект- „ больших значений величины магнитной рическая проницаемость F =8-22; проницаемости в широком диапазоне

tg p= д,4-0,9, тангенс угла диэлект- частот.. рических потерь tg Е = 0,01-0,08. Цель изобретения - повышение экраКак видно из представленных данных, нирующей способности композиции пуизвестная магнитодиэлектрическая масса,® тем повышения магнитной проницаемостакже не позволяет получать материал ти последней. с высоким значением величины маг и Пос та we í на я цел ь дости га етс я ной проницаемости даже при высокой тем, что магнитодиэлектрическая ком" частоте (3е 109 Гц),что ограничивает . позиция содержит сополимер метилмеее использование в качестве экранирую. такрилата и бутилметакрилата с молярщего материала в широком диапазоне

S5 ным соотношением 1:3, ферромагнитные частот, порошки металлов - карбонильный ни"

Известна композиция для защиты от кель с размерам частиц 1 "30 мкм, кар. электромагнитного излучения электрон- бонильное железо с размером частиц! /428ЬЬ

1,0-4,0 l 4) мкм, электролитическое железо с размером частиц 0,5-1,0 мкм и кси" лол и/или толуол при следующем соотношении компонентов, мас. 3:

Карбонильный никель 28-32

Кзрбонильное железо с размером частиц

1-4) мкм 26,0-30,5

Электролитическое ( желеэо с размером частиц 0,5-1,0 мкм

Сополимер метилметакрилата и бутилметакрилата с молярным соотношением 1:3 8-11 Ксилол и/или толуол Остальное

В магнитодиэлектрической композиции используют в качестве дисперсного наполнителя ферромагнитные порошки. меметаллов различной природы, дисперсности и формы частиц, которые после введения их в раствор сополимера метилметакрилата и бутилметакрилата с молярным соотношением 1:3 образуют композицию, не требующую введения других компонентов для отверждения или структурирования и высокотемпе" ратурной сушки.

Использование в качестве дисперсных наполнителей именно трех ферромаг" нитных порошков металлов различной природы Рез,1, Ре карр vl Ni„»g, Дис персности (размер частиц Ре 0,51,О мкм, Niка рр 1-30 мкм, Рекар1, 1

4> мкм) и формы (частицы Ре денд- ритной разветвленной формы, Ч1 8-. бесформенные агрегаты, Ре„д 8 круглой формы ), спас обст вует боле е р а вномерному распределению их в полимерном связующем - сополимере метилметакрилата и бутилметакрилата, который пол" ностью изолирует металлические частицы одна от другой. При нанесении компози" ции на пластмассовые подложки (АЬСпластик, ударопрочный полистирол, полиметилметакрилат, МСН-сополимер и др. ) происходит набухание и растворение поверхностного слоя .подложки и благодаря хорошей совместимости связующего - сополимера метилметакрилата и бутилмета крила та с ма те ри алом подложек за счет взаимного проникновения их поверхностей обеспечивается прочное сцепление и высокая адгезия. При высыхании композиция. не претерпевает химических превращений и образует маг-. нитодиэлектрическое покрытие в результате физического процесса — испарения органического растворителя. Испарение растворителя в процессе сушки приводит к обрразованию плотноупакованной

5 коагуляционной структуры, которая обеспечивает сплошное, ровное покрытие, дающее высокие значения величины магнитной проницаемости р =6,b-11,6 при частоте 50-1200 МГц.

Композицию готовят путем смешения ферромагнитных наполнителей - порошков металлов (Ni кдря, Fe „ p5 и Fe я ) различного состава с последующим введением их в раствор сополимера метил15 метакрилата и бутилметакрилата с мо-, лярным соотношением }:3 в ксилоле при определенном соотношении компонентов. до образования суспензии и доведением ее до условной вязкости 20"30 с добав 0 ле ни е м толу ола и/или ксилола .

Композицию наносят без дополнительной обработки на пластмассовые подложки (например АБС-пластик) намаэыванием кистью или пневматическим распы 5 лением. Сушку осуществляют при комнатной температуре (20+2 С) в течение

1-3 ч и выдерживают..12 ч до проведения электрофизических измерений. После высыхания получают однородное, ров30 уое, сплошное, матовое магнитодиэлектрическое покрытие: черного цвета, прочно прилегающее к поверхности пластмассовой подложки.

Предлагаемый интервал содержания

35 и гредиентов, входящих в состав ком позиции, выбран из условий, обеспечивающих получение маг нитодиэлект рического материала, имеющего повышенные значения магнитной проницаемости О (табл, 1, примеры 1"8).

При содержании Й . ц ниже предла" гаемого предела,.например 25 мас.Ф (табл. 1, пример 11), или выше (пример 12) при содержании Ре „врр и . Ре 5 в предлагаемых пределах значения величины магнитной проницаемости находятся на уровне значений р извест ной композиции.

Содержание Ре кцр выше (пример 10)

5 или ниже (пример 9J предлагаемых количеств при предлагаемом содержании

И кцр и Реэд прИводят к ухудшению качества покрытий .- появляются неровности, шероховатость, а также пониже-.

55 ние значения магнитной проницаемости. .Электролитическое железо благодаря высокой удельной поверхности (56 м /г) и малому размеру частиц

7 174286 (0,5-1,0 мкм) выполняет шункцию структурирующего агента, повышающего вязкость композиции, предот вращает быстрое ее расслоение, улучшает качество

5 покрытия, Поэтому снижение содержания

Fe>>, например, до 0,5 мас. i при сохранении концентраций Ni« Fe „ (пример 13) ускоряет расслаивание ком" позиции .в процессе ее нанесения и уменьшает значение p . Повышение содержания Fe, например, до 4,5 мас.3 при сохранении содержаний Ni yap

Ре „аРБ. (пример 14) приводит также к снижению величины р . 15

Использование сополимера метилметакрилата;) с бутилметакрилатом при запредельных значениях концентраций, например 7 и 12 мас.3 при сохранении предлагаемых содержаний ферромагнитных наполнителей не обеспечивает дос" таточную изоляцию металлических частиц в случае понижения содержания со попимере (тебп. 1, пример 15) и зие;чение величины магнитной проницаемости 2 не повышается, в случае роста содержания сополимера (пример 16) значительно повышается вязкость композиции, что ухудшает ее реологические свойства, понижается содержание, металлических наполнителей по отношению к сополимеру и значение величины магнитной проницаемости.

Выбор ферромагнитных порошков карбонильного железа и никеля и электро- . литического железа различной дисперс-- 3> и ности, обусловлен получением равномерного, гладкого, сплошного покрытия из композиции, не оседающей в процессе нанесения, а также способствует повышению значений величины магнитной проницаемости покрытий, что подтверждается данными табл. 2.

При использовании Ре с размером частиц ниже предлагаемых (0,2-0,5 мкм) при сохранении дисперсности Ге„ар и

Яд,ц ухудшается качество покрытий, так как появляется растрескивание, и понижается значение р (табл. 2, при-. мер 6). Увеличение размеров частиц щ

Ре до 1-2 мкм при сохранении дисперсности1 Ре„аР приводит к расслоению композиции, ухудшению качества покрытий и понижению значения tU (табл. 2, пример 7).

При использовании Fe® с размером частиц ниже предлагаемого предела, например 0,2-1,0 мкм, при сохранении интервалов дисперсности Ni„, и

Ь .

Fe q не происходит роста значения (11 (табл, 2, пример 2), Использование

Ге аРБс размером частиц выше предла-,. гаемого предела (45-100 мкм) при сохРанении РазмеРов частиц РекаР и

Ге >и (табл, 2, пример 3) приводит к ухудшению качества композиции, покрытия иэ нее получаются неровные, шероховатые, магнитная проницаемость невысокая, Запредельные значения размеров частиц NiKäð 0,2-1,0 и 30-60 мкм при сохранении дисперсности ГеКа Ьи Реэл (примеры Ч и 5 соответственно) приводят к ухудшению качества покрытий ввиду комкуемости очень мелких частиц и шероховатости и неровности крупных и к понижению значения Pl.

Композицию готовят следующим об" разом.

Для приготовления 100 г композиции берут 13,7 г 653-ного раствора сополимера метилметакрилата и бутилметакрилата с молярным соотношением 1:3 в. ксилоле, добавляют 24,8 г толуола и вводят в последний тщательно перемешанные порошки Ni кар, Ре карБ и Ре >h в. количестве 28,0; 30,5 и 3е0 г соответствейно. Равномерно все переме- вмешивают сначала агатовым пестиком,а затем с помощью магнитной мешалки, получают композицию при следующем содержании компонентов, мас.4:

Карбонильный никель 28,0

Карбонильное железо с размером частиц

1-45 м:(м 30,5

Электролитическое железо с размером частиц

0,5-1 мкм 3,0

Сополимер метилметакрилата в бутилметакрилата с мольным соотношением.

1:3 9,0 ксилол и толуол 29,5 .

Условную вязкость композиции опреде" ляют по вискоэиметру ВЗ-4 (9 сопла

4 мм), она составляет 20 с.

Композицию наносят беэ дополнительной обработки на пластмассовые подложки из АБС-пластика намазыванием кистью. Сушку осуществляют при комнатной температуре (20+2 С) в тече"

we 3 ч и выдержке 12 ч перед проведением измерений толщины магнитодиэлектрического покрытия и его электрофиэичес ких хара ктерис тик. Толщина слоя

40 мкм, адгезия покрытия к пластмас" совой подложке. 1 балл. Магнитная проИагнитодиэлектрическая композиция, . содержащая термопластичное полимерное связующее, наполнитель - карбонильный никель и растворитель, о т л и ч а ю.щ а я с я тем, что, с целью повыше- 2S ния экранирующей способности компози".

Та 6 ли ца 1

f I 1 к (50 ИГЦ) 1цк

1200 (Игц) Толщина покС оста в компози ции, нас. 3

Пример

ПолиТехнический

Толуол

Соло" лимер

"корВ рытия, мкм е арф стиуглерод. рол

26

30,5

28,0 гь 30,5

29,5

27,0

29,5

24,5

31 5

30,5

26,0

29,5

26,0

29,5

29,5

8,,0

11,5

11,2

11,0

11,6

11;0

11,3

3,2

3,5

3,6

3,4

3,4

3,3

3,5

3,2

3.5

4и

40 . 40

11,0 50

4 5

6,5 ь,г

6,0

6,6

6,5 .6,0 б,г

2,3

2,5

2,5

2,4

2,4

2,3

2,4

2,2

2,4

11,5

1и

1О

11.

10,0

10,0

10,0

10,0

11,0

11,О

7,о

1Z,Î

37

iz,5

30,0

29,0

29,5

29,0

29,0

30,0

31,5

z8,5

30,5

28,0

29,5

30,5

33,0

28,0.

1 28

2 Зг

3 30

4 32

5 28 ь г8,5

7. 31,0

8 29,5

9. 32

10 28

11 25,0

12 33,0

13 29,5

14 28,0

15 29,5

16 29,5

17 58,0 (известная композиция ) 1

41

3

3 г

1

2,0

z,î

4.0

3 о от 5

4,5

1,О

1,0

1,0

9 . " 1742868 10 ницаемость при частоте 50 ИГц состав- ции путем повышения магнитной прони-, ляет 6,0, а при частоте 1200 ИГц . цаемости, она дополнительно содержит

11,0, тангенс угла магнитных потерь ферромагнитные порошки железа карбоtgp = 0,38 - 0,4 соответственно, по е,нильного с размером частиц 1-4 мкм и верхностное сопротивление покрытия железа электролитического с размером

24 10 Ом. частиц О, 5-1 мкм, а в качестве палиПредлагаемая композиция позволяет мерного связующего - сополимер метилполучать магнитодиэлектрическое пок- метакрилата и бутилметакрилата с мо-. рытие, обеспечивающее защиту от элект-1О лярным соотношением 1:3 и в качестве ромагнитного излучения электронного растворителя-ксилол и/или толуол при оборудования, при этом по сравнению с следующем содержании компонентов, известной композицией увеличивается, " мас. 6: значение величины магнитной проницае-. Карбонильный никель 28-32 мости с 2,4 и 3,5 до 6,6-11,5, т.е. в 15 Железо карбонильное три раза, и повышается степень nor- . с рззмерои частиц лощения. 1-45. мкм . .. 26, 0-30, 5

Железо электролитиФ о р мула и з о б р е т е í ц я ческое с размером

20 частиц 0,5-1,0 мкм 1,0-4,0

Сополимер метилметакрилата и бутилметакрилата с моля рным соотношением 1: 3 8-11

Ксилол и/или толуол . Остальное

1742868

Таблица 2

Pu 4к (рО МГц) (1200 МГц) Дисперсность!, ферромагнитных Тол01ина наполнителей, мкм покрытия, Феееэе ---------- мкм 14(ар6 Fe карЕ Fe >a

Пример

П р и м е ч а н и е. Состав: композиций, мас.4: Nj я32; Ре>а 3; сополи" аР мер 10; толуол 29,0.

Составитель Т,. Филь

Техред Д,Олийнык

Редактор В. Петраш

Корректор А. Обручар

Заказ 2288 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101

2

4

6

130.

1-30

l " "30

0,2"1,0

30-60

1-30

1-30

I»

1 "45

0,2-1,0

45" 100

1-4

1-45

1-45

1 "45

0 В.)-1

О, 5" l

О, 5-1

0,5-1

0,5"1

0,2-0,5

1,0-2,0

6,0

2,2

2,>

2, 2,6

2,g

2 3

11,0

3,2

3,6

3,4

3,6

3 5

3,4