電磁屏蔽材料的開發(特別是輕量化產品)具有十分重要的意義。吸波型電磁屏蔽涂料以其涂敷方便、導電性能和吸波性能好、工藝簡單和容易調節而受到重視,并已取得長足進展,正向著質地輕薄,寬頻帶吸波,可噴涂、熱性能、穩定性能良好的方向發展。增加碳纖維含量和鍍鎳,可以提高屏蔽紙的屏蔽效果,但是此種屏蔽效果的提高必然導致屏蔽紙力學性能的下降,為此考慮用涂布的方式來提高其屏蔽效能。
1 涂層對碳纖維屏蔽紙屏蔽性能的影響
電磁屏蔽涂料的屏蔽效果主要取決于體積電阻率,即涂層的導電性越好,涂層的電磁波屏蔽性能也越好。因此須對影響電磁波屏蔽涂料的導電性的因素進行研究。
1.1 填料含量的影響
根據高分子基體中的導電填料粒子之間實現電子傳輸而導電的隧道效應機制,作為單純的共混體系,導電填料的用量必須增大到足夠的填充量或某一臨界值即“滲濾閾值”時,才能形成接觸間隔,涂層的導電率才能急劇增加而發生突變,形成導電通路。由圖1可以看出,填料含量為65%左右時,涂層的導電性最好,相應的其電磁屏蔽效能也好。
![]() 圖1 填料含量與體積電阻率的關系
1.2 成膜樹脂的影響
由圖2可以看出,當丙烯酸樹脂含量在1.0g時,電阻率最低,導電效果最好。由此可知,對于本體系來說,當填料與基料樹脂的比在3:1左右時,達到了滲濾閾值的極限,超過此質量比值,導電性不會有提高,反而呈下降趨勢,影響涂層的其他物理和機械性能。
圖2 丙烯酸樹脂用量與體積電阻率的關系
1.3 偶聯劑表面處理的影響
注:偶聯劑的用量是相對于填料的質量 ![]() 圖3 偶聯劑用量與體積電阻率之間的關系
由圖3可以看出,用偶聯劑處理填料,制成的涂料的電阻率隨著加入量的增加而降低,這說明了偶聯劑的加入使得金屬填料粉和高分子樹脂相互結合在一起,增加了二者的凝聚力,同時偶聯劑的加入也有分散填料的作用,因此增加了涂料的導電性能。從圖中還可以看出,最佳的偶聯劑用量為2.5%。
1.4 固化工藝的影響
由涂層的形成過程可知,固化溫度和時間對涂層中填料接觸狀態有很大的影響。針對本涂料體系,確定固化溫度為50℃。圖4可知,最佳固化時間為在40min。
![]() 圖4 固化時間對體積電阻率的影響
1.5 涂層厚度的影響
按照上述最佳條件制備導電涂料,考察不同厚度對涂層性能的影響。結果如圖5所示。從導電性、附著力及成本方面考慮,本體系的涂層在110μm比較合適。
![]() 圖5 涂層厚度對體積電阻率的影響
2 涂料的屏蔽性能測試
從圖6中可以看出,鐵硅鋁粉的屏蔽效果較好,可以達到25dB。隨著頻率的升高,屏蔽效能逐漸提高,當在800MHz~1GHz的頻段范圍時,屏蔽效果基本上處于較佳階段。鐵硅鋁粉的電導率和磁導率都較高,在600 MHz~1.2 GHz頻段的屏蔽效能比其他頻率段的效果好,達到20dB以上。這說明了對于電導率高、磁導率也較高的電磁屏蔽材料來說其反射損耗和吸收損耗都較高。
![]() 圖6 硅鋁粉涂料的屏蔽性能 |