電磁屏蔽涂料

1、精選文檔.4電磁屏蔽涂料1. 4. 1電磁屏蔽涂料的組成及分類 電磁屏蔽涂料按其組成及導(dǎo)電機(jī)理可分為本體型和復(fù)合型兩大類。本體型電磁屏蔽涂料是指涂料中成膜高分子化合物本身具有導(dǎo)電性，無需再添加其他導(dǎo)電性組分。導(dǎo)電高分子化合物具有質(zhì)量輕、可通過分子設(shè)計進(jìn)行電阻率調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，由于合成及加工困難，成本高，應(yīng)用受到限制，在現(xiàn)階段僅限于實(shí)驗(yàn)室研究，尚未有商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)。 目前，所說的電磁屏蔽涂料通常是指復(fù)合型電磁屏蔽涂料。它由成膜物質(zhì)(粘結(jié)劑)、填(顏)料、助劑及溶劑組成，其中至少有一種組份是具有導(dǎo)電性能。一般采用絕緣高聚物為成膜物，.加入導(dǎo)電填料提供自由載流子而使其具有導(dǎo)電性。常用的樹脂有環(huán)氧樹脂、聚

2、胺脂、酚醛、聚酞亞胺和丙烯酸樹脂等。1.4.2電磁屏蔽涂料用填料 由1.4.1可知，電磁屏蔽涂料其組分中起屏蔽作用的為導(dǎo)電填料粒子，導(dǎo)電填料又稱為導(dǎo)電劑，是電磁屏蔽涂料的重要組成部分。導(dǎo)電填料的種類可以作為屏蔽涂料的一個分類依據(jù)。常見的一些導(dǎo)電填料及性能見表1.3 a 從表1.3中可以看出:金屬系填料相比其他填料具有電阻率低、導(dǎo)電性能好、屏蔽效能(SE)較高、外觀具有金屬光澤等優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用也存在一些的問題，下面分別進(jìn)行分析。 1.金、銀填料 銀是最早使用的導(dǎo)電填料。銀的優(yōu)點(diǎn)是電阻率低，導(dǎo)電性好，氧化速度慢，而且銀的氧化物也具有導(dǎo)電性。使用金、銀作為導(dǎo)電填料主要有兩個問題:其一是價格

3、昂貴，其二是由于貴金屬密度大在途層內(nèi)產(chǎn)生遷移帶來的弊端。銀的遷移現(xiàn)象是當(dāng)銀作為電極使用時，從陰極來的銀在陽極成樹枝生長，導(dǎo)致短路現(xiàn)象42。 2。銅填料 銅是容易被氧化的金屬，其氧化物是絕緣體。若不做特殊處理，銅是不能用作達(dá)導(dǎo)電填料的。這是因?yàn)橥繉拥碾妼?dǎo)率會隨時間延長，氧化程度增加，電阻增大。目前的防氧化技術(shù)主要有如下幾種: （1）表面鍍金屬; （2）加入還原劑將銅粉表面的氧化銅還原為銅; (3)有機(jī)磷化物處理:用有機(jī)磷化物先將銅粉進(jìn)行預(yù)處理，再與基料混合制成涂料; (4)聚合物稀溶液處理。 但是無論采用哪種處理方式，都將增加電磁屏蔽涂料的處理成本，填料電磁屏蔽穩(wěn)定性降低。 3.鎳填料 鎳粉價格

4、適中，性能與銀基本接近，穩(wěn)定性介于銀粉和銅粉之間。在實(shí)際使用過程中，也存在由于鎳粉在涂層中遷移所導(dǎo)致的導(dǎo)電性下降問題。目前，由于鎳基涂料價格適中，屏蔽效果好，抗氧化能力比銅強(qiáng)，因而成為當(dāng)前歐美等國電磁屏蔽用涂料的主流。其主要缺點(diǎn)有:（1）鎳基屏蔽涂料在低、中頻段效果好，在高頻區(qū)電磁屏蔽效果不理想【43】（2）鎳基屏蔽涂料的導(dǎo)電性(從某種程度來說也就是其屏蔽效能)受導(dǎo)電鎳粉的大小、形狀、含量以及成膜樹脂的種類以及固化條件等影響較大;（3）鎳粉在空氣環(huán)境中與銅粉一樣，也存在著氧化腐蝕，從而降低乃至最后喪失其導(dǎo)電性能;（4）在涂料儲存過程中金屬填料的沉降問題。1.4.3金屬導(dǎo)電填料對涂料導(dǎo)電性能的影

5、響 影響電磁屏蔽涂料導(dǎo)電性的因素很多，主要有三大方面的因素:組分材料的影響、復(fù)合狀態(tài)的影響、使用環(huán)境條件的影響。其中起決定作用的是組分材料的影響，而組分材料中導(dǎo)電填料的性質(zhì)從某種程度來說決定了涂料的導(dǎo)電性能。 金屬系填料從形態(tài)上又可以分為金屬粉末、金屬纖維和金屬合金。常見金屬的導(dǎo)電性能見表1.4'0 (1)金屬粉末 金屬粉末粒徑的密度、大小以及形狀對導(dǎo)電復(fù)合材料的電阻率影響較大。在相同的條件下，金屬粉末粒徑越小，越易形成導(dǎo)電通道，達(dá)到相同電阻率所需金屬粉的體積含量越小。但金屬粉末含量一般在50%以上時，才會使材料電阻率達(dá)到導(dǎo)電復(fù)合涂料的要求，這必然會對復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度產(chǎn)生影響。另外，

6、由于金屬的密度遠(yuǎn)大于聚合物基體的密度，因此在復(fù)合涂料的成型過程中容易出現(xiàn)分層或不均勻現(xiàn)象，影響材料質(zhì)量穩(wěn)定性。 (2)金屬纖維 金屬纖維與金屬粉相比，金屬纖維的應(yīng)用更為廣泛。它具有質(zhì)量輕、易加工等特點(diǎn)。金屬作為導(dǎo)電復(fù)合材料的導(dǎo)電體也存在一些問題，金屬填料的密度較高，按球形粒子考慮，理論上的滲濾闡值為Qc=0.38，加入如此多的量，復(fù)合材料的密度將顯著提高。有些問題是聚合物及填充劑本身帶來的，例如銅會催化一些聚合物降解，鐵、銅、鋁的顆粒表面容易迅速氧化，所形成的氧化層是非導(dǎo)電體，因而在很大程度上破壞了復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，而且顆粒越小，這種影響就越嚴(yán)重，因?yàn)榧?xì)小顆粒的氧化層遠(yuǎn)大于大尺寸的顆粒。據(jù)P

7、rosvirin和Savitskii報道as:氧化鋁的電阻率高達(dá)1護(hù)O-cm. Schee:也報道鋁顆粒表面的氧化層會使金屬顆粒的芯部絕緣，一旦顆粒表面被氧化，即使加入大量的金屬填料，復(fù)合材料仍然是不導(dǎo)電的。為減少填充金屬的量并增加導(dǎo)電復(fù)合體系的強(qiáng)度，常使用金屬纖維、鍍金屬纖維、薄片狀金屬和帶狀金屬作填料;為增強(qiáng)填料與基體的相容性，常將纖維狀金屬與粉末狀金屬并用。金屬鎳的氧化速率慢，通常將鍍鎳粒子和鍍鎳?yán)w維作為導(dǎo)電體使用。1.4:4低頻磁場屏蔽涂料的電磁屏蔽特點(diǎn) 一般來說，電磁屏蔽涂料按電磁場的不同分為電場屏蔽涂料、平面波電磁場屏蔽涂料、磁場屏蔽涂料三類，其中磁場屏蔽涂料又可以分為【伺:低頻磁

8、場屏蔽涂料、頻磁場屏蔽涂料以及交變電磁場屏蔽涂料。 對于電場屏蔽，主要選擇電導(dǎo)率高的導(dǎo)電體作為導(dǎo)電填料，電導(dǎo)率越高電磁屏蔽效果越好，因此主要選擇高電導(dǎo)率材料，如銅、鋁、金等良導(dǎo)體;當(dāng)屏蔽體至源的距離:，不論源的性質(zhì)(電場或磁場)如何，均屬平面波，對于平面波的屏蔽也是要求材料的電導(dǎo)率高、磁導(dǎo)率低，因此電場屏蔽材料如銅、鋁、金等完全適用于平面波的屏蔽;對于磁場屏蔽主要采用高磁導(dǎo)率的材料，由于高磁導(dǎo)率材料中的磁阻很小，用高磁導(dǎo)率材料作屏蔽，可使磁場壓縮在屏蔽體內(nèi)，因?yàn)槠浯艑?dǎo)率很大，雖然電導(dǎo)率很小，但的乘積卻提高，這樣吸收損耗也很大。其中低頻磁場的電磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)率的材料(如鐵、鎳鐵合金、坡莫合金

9、)構(gòu)成磁力線的低磁阻通路，磁導(dǎo)率越高，則磁阻越低，使大部分磁場“包封”在屏蔽體內(nèi)，起到了磁隔離的作用。 由上面分析可知，屏蔽高頻電磁波，需要用高電導(dǎo)率的金屬材料，如:銅、銀等，低頻磁屏蔽則需要高磁導(dǎo)率的軟磁材料，然而低頻磁屏蔽有其復(fù)雜的一面。磁屏蔽需要高磁導(dǎo)率材料，但磁導(dǎo)率并不是固定不變的，它會隨外加磁場、頻率等而變化。隨著頻率增大，磁導(dǎo)率會急劇下降，如圖1.1。磁導(dǎo)率還與外加磁場強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)外加磁場強(qiáng)度較低時，磁導(dǎo)率隨著外加磁場的增加而升高，當(dāng)外加磁場強(qiáng)度超過一定值時，磁導(dǎo)率急劇下降，這是稱材料發(fā)生了飽和。材料一旦發(fā)生飽和，就失去了磁屏蔽的作用。材料的磁導(dǎo)率越高，越容易飽和。 由圖1.1，坡莫合金在低頻磁場區(qū)，尤其是在<<1KH