Композиція для одержання електропровідного покриття

Композиция д ля получения э лектропро вод ящ его покрытия, включающая полис ти рол, никель карбонильный и рас творитель, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она с одержит Изобретение относится к облас ти химии и металлургии, в час тнос ти к созданию э лек тропровод ящ их покрытий, э краниру ющих электромагнитное излучение, и может быть использовано в рад иотехнике, э лектротех нической, э лектронной промыш леннос ти, а также в с редс твах связи. Известен состав [1], содержащий в качестве пленкообразующего полистирол, токопроводящ его наполнителя - порошкообразный никель карбонильный, в качестве органического растворителя - четыреххлорис тый углерод и метилметакрилат при следующем соотношении компонентов, мас.%: Полис тирол 6, 0-9, 8 Метилметакрилат 16, 9-28,9 Порошкообразный карбонильный никель 25, 4-35, 4 Четырехх лорис тый углерод 25,9-51, 7 в качес тве никеля карбонильного - порошок ник еля карбонильного, мод ифицированный олеиновой кис лотой в количес тве 0,0250,075% мае. от масс ы порошка, в качес тве рас творителя - смесь толуола и бензилового спирта в с оотнош ении 6:1 и д ополнительно содержит диокс ид кремния при с ледующем соотнош ении компонентов, мас. %: полистирол порош ок никеля карбонильного, модифицированного олеиновой кислотой диокс ид кремния смесь толуола с бензиловым спиртом в соотношении 6:1 O-IU 46-48 0, 5-1.0 остальное Покрытие из данного сос тава направлено на повыш ение качес тва защиты изделий электронной тех ники от дейс твия с татического э лектричес тва (таблица, пример 20). Нами проведены исследования по установлению э ффек тивнос ти экранирующего действия извес тного состава от электромагнитного излучения с последующей гальванической металлизацией по электропроводящ ему покрытию на под ложках их вторичного полис тирола. Эффек тивнос ть экранирования от дейс твия электромагнитных волн х арактеризу ется коэффициентом экранирования, поверхностным и удельным обьемным элек тросопротивлением. Чем меньіііе величина электросопротивления и чем выше значение коэ ффициента экранирования, тем над ежнее и э ффективнее защита изд елий от действия электромагни тн ых волн. При ис поль з ова ни и С > w со to о 13372 известного состава, содержащего, мас.%: полистирола - 9,8, порошка никеля карбонильного - 35,4, метилметакрилате - 28.9, четыреххлористого углерода - 25,9, и нанесенного на подложки из вторичного полистирола толщиной 40 и 100-150 мкм, получены результаты, представленные в таблице (примеры 20, 21). Как следует из приведенных данных покрытия из известного состава, нанесенного на подложки из вторичного полистирола, имеют достаточно высокие значения удельного поверхностного сопротивления и невысокие значения коэффициента экранирования, соответствующие 26,3 и 28,7 дБ, что является недостаточным для обеспечения надежного и эффективного экранирования от действия электромагнитных волн. Как показали наши исследования, на электропроводном покрытии из известного состава толщиной как 40 мкм, так и 150, нанесенном на вторичный полистирол, трудно осуществить и качественную гальваническую металлизацию, т.к. из-за неравномерности покрытия на местах стыков образуются трещины и металл отслаивается. Таким образом, известная композиция требует усовершенствования в направлении повышения эффективности и надежности экранирования от действия электромагнитного излучения на изделиях из вторичного полистирола за счет снижения значений RQ , р* и повышения коэффициента экранирования. В основу изобретения поставлена задача разработать такой состав композиции для получения электропроводящего покрытия, в котором использование модифицированного порошка карбонильного никеля, нового растворителя, диоксида кремния позволило бы достигнуть низких значений поверхностного и удельного обьемного сопротивления покрытий и высоких значений коэффициента экранирования, хорошую адгезию к материалу подложки, что обеспечило бы надежную и эффективную защиту изделий из вторичного полистирола с нанесенным покрытием из заявляемой композиции от действия электромагнитных волн. Для решения поставленной задачи предложена композиция для получения электропроводящего покрытия, включающая полистирол, никель карбонильный и растворитель, которая согласно изобретению, содержит в качестве никеля карбонильного - порошки никеля карбонильного, модифицированного олеиновой кислотой, в количестве 0,025-0,075 %мас. от массы порошка, в качестве растворителя - смесь то луола и бензилового спирта в соотношении 6:1 и дополнительно содержит диоксид кремния при следующем соотношении компонентов. мас.%: 5 Полистирол 8-10 Порошок никеля карбонильного, модифицированного олеиновой кислотой 46-48 10 Диоксид кремния 0,5-1,0 Смесь толуола с бензиловым спиртом в соотношении 6:1 остальное В качестве модификатора выбрана не15 предельная органическая кислота - олеиновая, так как она, благодаря наличию двойной связи и растворимости в толуоле, за счет адсорбционного взаимодействия с поверхностью частиц никеля карбонильного, защи20 щает последние от поверхностного окисления. Другие жирные кислоты невозможно использовать с целью модификации никеля карбонильного, так как они не взаимодействуют с поверхностью металличе25 ских частиц. Использование двух растворителей легколетучего и труднолетучего предусматривает более равномерное и медленное испарение растворителя, не увеличивая общий 30 процесс сушки (15 мин), и обеспечивает качественное покрытие с высокой экранирующей способностью. Присутсівие диоксида кремния является необходимым для улучшения качества композиции благодаря ее 35 структурирующим и тиксотропным качествам, вязкость композиции повышается, и она не очень быстро оседает в процессе нанесения и сушки. При нанесении композиции на подложки из ударопрочного поли40 стирола происходит набухание и подрастворение поверхностного слоя подложки и, благодаря хорошей совместимости связующего и подложки, за счет взаимного проникновения их поверхностей происхо45 Дит равномерное растекание композиции по поверхности полистирола, образуя при этом качественное (без пор и включений) покрытие, обеспечивающее высокую электропроводность, прочное сцепление, надежное и 50 эффективное экранирование и способность к гальванической металлизации по токопроводящему слою. Это особенно важно при использовании изделий из вторичного ударопрочного полистирола. 55 Для получения композиции используют: - промышленный порошок никеля карбонильного марки ПНК-УТЗ (ГОСТ 9722-79). Порошок с размером частиц не более 10 мкм модифицируют олеиновой кислотой обра 13372 боткой на магнитной мешалке в течение 3-4 ч, присутствие олеиновой кислоты на частицах порошка определяют ИК-спектроскопией; - полистирол ударопрочный марки УПМ- 5 0508 (ТУ 6-05-1604-72), - толуол, ГОСТ 5789-69, "чда"; - бензиловый спирт, ГОСТ 8751-58, "чда"; - диоксид кремния (аэросил А-380, ТУ 10 18-160-78). В качестве подложки используют вторичный ударопрочный полистирол, который получают из отходов и вторичного сырья сначала дроблением, затем прессованием в 15 заготовки и механической обработкой. Композицию готовят путем механического смешения и тщательного перемешивания диоксида кремния и никеля карбонильного, предварительно модифици- 20 рованного олеиновой кислотой, в растворе, полиМерного связующего в смеси органических растворителей определенного соотношения до об разования суспензии и доведения ее до условной вязкости 15-20 с 25 добавлением растворителей. Композицию наносят без дополнитель ной обработки на подложки из вторичного ударопрочного полистирола пневматиче ским распылением или с помощью кисти, 30 или окунанием, или поливом (в зависимости от профиля детали). Сушку осуществляют при комнатной температуре - (20 ±2)°С в течение 15-30 мин. После высыхания пол учают однородное, ровное, сплошное элект- 35 ропроводящее покрытие черного цвета, прочно прилегающее к поверхности вторич ного полистирола, обладающее экранирую щей способностью от электромагнитных помех. 40 Эффективность экранирования при оп ределенной частоте определяется произве дением коэффициента, равного 20 на десятичный логарифм отношения измерен ной напряженности электрического поля 45 без экрана к напряженности поля с экраном. Единицей эффективности экранирования (затухания экрана) является децибел (дБ). 40 дБ соответствует уменьшению напряженно сти поля в 100 раз. 50 Гальваническую металлизацию, например, нанесение сплава олово-висмут, по токопроводящему слою из композиции проводят из электролита следующего состава, г/л: 5-8 смачиватели ОП-7; 0,5-5 мездро- 55 вого клея, 45-60 сернокислого олова, 100130 серной кислоты, 0,3-1.5 азотнокислого висмута, 0,2-0,5 хлористого натрия. Режим злектроосаждения сплава: температура электролита 18-25°С, плотность тока Д(с=0,5 а/дм . Толщина покрытия 3-1? мкм. Использование заявляемой композиции для создания токопроводящего слоя позволяет сеткографией или другими методами формировать защитную топологию, в том числе для последующего гальванического наращивания. Установлено, что заявляемый интервал содержания ингредиентов, входящих в состав композиции, выбран из условий обеспечивающих надежное экранирование изделий из вторичного полистирола от электромагнитного излучения, которое достигается путем создания требуемой электропроводности покрытий и гальванической металлизацией по токопроводящему слою (таблица, примеры 1-10). При содержании модифицирующей добавки (олеиновой кислоты) на поверхности частиц никеля карбонильного выше заявляемого предела, например, 0.085 мас.% (таблица, пример 18). величина электрического сопротивления покрытий увеличивается, что сказывается на электропроводности покрытий и их экранирующей способности. Содержан ие оле иновой кислоты ниже заявляемого предела (0,01 мае %). При содержании модифицированного карбонильного никеля ниже заявляемого предела, например, 45 мас.% (таблица, пример 11). значение электрического сопротивления повышается, а экранирующие свойства ухудшаются. Использование никеля карбонильного выше заявляемого предела, например 49 мас .% (пример 12), ухудшает качество композиции - она наносится, покрытие неравномерное, что также сказывается на электрических параметрах/1 Применение полимерного связующего полистирола при запредельных значениях, концентраций, например 7 и 11 мас.%, при сохранении заявляемых содержаний никеля карбонильного ухудшает реологические свойства композиции при ее нанесении, не обеспечивает требуемую электропроводность покрытий, а поэтому ослабляет экранирующий эффект (примеры 13 и 14). Равномерность и тиксотропность композиции достигается использованием добавки структурирующего компонента диоксида кремния. Запредельное повышение содержания диоксида кремния (пример 16) повышает значение условной вязкости композиции, что сказывается на технологии нанесения последней и на качестве покрытии ввиду появления трещин и рыхлости. Содержание Диоксида кремния ниже заявляемого предела, например 0,4 мас.%, недостаточно для загущения до нужной условной 7 13372 8 Гальваническую металлизацию (нанесевязкости (15-20 с) композиции, при этом происходит ее расслаивание в процессе на- ние сплава висмут - олово) осуществляли по несения, ухудшаются экранирующие свойства методике, описанной выше, толщина покрытия - 10 мкм. покрытий (пример 15). Пример конкретного выполнения. 5 Адгезия покрытия из сплава к токопроДля получения 100 г композиции берут 48 г водящему слою 1 балл. никеля карбонильного, модифицированного Преимущества предлагаемой композиолеиновой кислотой (0,05 г), 0,5 г диоксида ции по сравнению с известной (прототип) кремния и вводят в предварительно состоят в следующем. Покрытия на основе растворенный полистирол (8 г полистирола 10 предлагаемой композиции имеют - низкие значения поверхностного (RQ= в 37.30 г толуола и 6,2 г бензилового спирта). Все ингредиенты тщательно перемешивают сначала =0,7-1,25 ом) и удельного объемного элект агатовым пестиком, затем на магнитной росопротивления^ =2,8 • 10"3—5 • 10"3Омх мешалке, после чего получают композицию х см), что в 14 раз ниже значений RQ и при следующем содержании 15 /v покрытий, полученных при использова компонентов, % мае: нии известной композиции той же толщи ны; Полистирол 8 - высокие значения коэффициента экра Никель карбонильный 48 нирования (45,2-60,9 дБ) в частотном диапаДиоксид кремния 0,5 зоне 50+500 МГц, что в 1,7+2,3 раза выше Толуол и бензиловый спирт 43,5 20 Условную вязкость композиции определяют по значений коэффициента экранирования по крытий, полученных при использовании из вискозиметру ВЗ-4, она составляет 18 с. Композицию наносят на корпус из вторичного вестной композиции в том же частотном полистирола распылением из крадиапазоне Эти преимущества обеспечивают высоскораспылителя (давление 4 атм) без 25 кую надежность и эффективность экраниропредварительной подготовки поверхности подложки. Сушат при комнатной температуре вания от действия электромагнитного (20 ± 2)°С в течение 15 мин, наносят в 2 слоя, излучения на вторичном полистироле, что не толщина покрытия 40 мкм, адгезия покрытия достигается известной композицией. к корпусу из вторичного полистиро- 30 ла 1 балл. Кроме того предлагаемая композиция Удельное электрическое сопротивление обеспечивает осуществление локальной покрытия 3 • 10"3 Ом • см, экранирование гальванической металлизации по токопродостигает 52.6-60,8 дБ при частоте 50-500 водящему слою, что также невозможно осуМГц (таблица, пример 1). 35 ществить на основе композиции, выбранной в качестве прототипа. Размер частиц N1 карб. £10 мкм. Толщина покрытий 40 мкм. Состав композиции . % • п/п к-та, NI K., SiO2 Раство стирол %м Поли Р.. Олеин. Ом Коэффициент экранирова Адгезия, Ом- см ния, дБ балл % 50 МГц 100 МГц Примечание 500МГц ритель Предлагаемая композиция 1 2 3 4 5 48 47 46 47 47 0,5 0,5 0.5 0,75 1,0 8 9 10 *9 9 43.5 43,5 43,5 43,25 43,0 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,75 0,8 1,0 1,25 1,25 3 3-Ю' 52,6 54,4 60,8 1 Обеспечивает 3 50.0 50,2 54,5 1 ся надежное 3 48,1 50,4 51,0 1 экранирование 3 45,4 47,8 48,6 1 3 45,2 45,6 46,8 1 3 45,2 47,4 48,6 1 3 45,0 47,2 48,4 1 3 45,4 48,0 49,0 1 -" 3 52,8 54,6 60.9 1 -" 3 52,0 52,2 53.5 1 2 28,9 28,4 28 2 1-2 2 29,2 29,0 28,8 1-2 Покрытие не 1-2 равномерное Ненадежное 3,2-10" 4,0-10" 5,0-10" 5,0-1 О* 6 48 1,0 8 43,0 0,05 1,2 4,8-10" 7 46 0,5 8 45,5 0,05 1,1 4,4-10" 8 9 10 47 48 48 0,5 0,5 0,5 8 8 8 44,5 43,5 43,5 0,05 0.025 0,075 1,2 0,7 0,9 4,8-10' 2,8-10' 3,6-10' со со Запредельные значения 11 12 13 45 49 47 0,5 0,5 0,5 9,0 9,0 7,0 44,5 41,5 45,5 0,05 0,05 0,05 1,88 1,54 2,45 5,2-10" 6,0-10" 2 9,0-10" 28,4 29,2 29,8 .........------ экранирование 14 15 47 47 0,5 0,4 11,0 9,0 41,5 43,6 0,05 0,05 3.0 2,6 2 27,6 27,0 26.9 1-2 _»_ 2 28,0 27,6 26,9 1-2 Быстрое 1,2-10" 9.8-1О' і расс.сэчие ; і композиции і Продолжение таблицы Состав композиции, % Олеин. п/п х-та, N11С, SIO2 Раство стирол %м Поли Коэ ффициент экранирова Ом Адгезия, ния, дБ балл Ом* см % 50 МГц Примечание 100 МГц 500МГц ритель Запред ельные значения 2 28,0 27,6 26,8 9,6 W" 2 28,1 28,0 27,6 1-2 9,0-10" 2 28,2 27,8 27,6 1-2 16 47 1,1 9,0 42,9 0,05 2,6 9,8-10' 17 47 0,5 9,0 43,5 0,01 2,4 18 47 0,5 9,0 43,5 0,085 2,26 1-2 Появляется рыхлая структура Не защищает от окис ления Уменьш ает электропроводнос ть Прототип со Nixap, п/п Поли- . Метил ССІ4. Толщи- Электро Уд.об.эл. сопротивление, Значе Адге % стирол, метакрилат, % на по- сопротивкрытия. ляение, Ом* см ния экранирования, дБ зия, балл 1 Антистатическое покрытие 26,3 28,7 2-3 2 Покрытие неравномерное Покрытие неравномерное % 19 20 21 9.8 9.8 9,8 35,4 35,4 35,4 % 28,9 28,9 28,9 мкм 25,9 25,9 25,9 Ом/О 100-150 0,7 10 0,9 40 150 3 (7-Н 0)-10* 3 40-10" 3 13,5-Ю" Примечание из-за деформации подложки Аналог Частицы слюды по SIO2 Смола, п/п крытые никелем частей 22 500 100 Раство- Уд.об.эл. :опоотивление, Значения экранис ритель Ом-см рования, дБ Адге Примечание зия, балл і МО" 2 СО 45 Композицию невозмож но нанес ти на вторичный полистирол 13372 Упорядник Замовлення 4112 Техред М.Моргентал 'Корек тор $. Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101