2011年8月9日星期二

新型电磁屏蔽材料

一、导电玻璃纤维镀铝玻纤主要用在导电高分子材料的填充物:

 
根据用途不同可分类:抗静电材料,导电材料,电磁屏蔽材料。

 
镀铝玻纤采用热浸镀法制备,品种有三种:
半包覆型 铝层占纤维外层面积的40%(民用)
全包覆型(民用)
中空型 (军品成本极高)

 
玻璃成分:E玻璃
直径:25-35 微M
铝层厚度:2-7 微M
直流比电阻:小于3.5欧.CM
铝含量:40-50%
纤维比重:2.7克/立方厘米
分散率:70%
抗拉强度54000 KN/m*2
耐温:700摄氏度
玻纤长度:大于1MM 可由需要裁剪为任意长度
在复合导电高分子材料中填充比例为: 15-35%(重量比)

 
适用范围:
可与各种树脂复合,如聚乙烯,聚酯,尼龙,聚氯乙烯,聚丙烯,聚苯乙烯,硅树脂,氟树脂等等。

 
可按不同用途添加:
硅酸脂,钛酸脂等偶连剂,表面活性剂,也可与其他导电填料混合在基本树脂内。

 
二、银系导电填料 

 
银是最早开发的导电填料。银导电漆(市场销售代表型号有:NX-101银导电漆)的导电性最好,氧化 速度慢且氧化产物可导电,导热性好,耐介质性能极佳, 屏蔽效果极佳( 表面电阻率低于0.010Ω/cm,可在高达10GHz的范围内达75dB以上)。但银作为导电填料也存在着一些问题:价格昂贵,限制其只在屏蔽要求极其严格的环境下使用;银的迁移会给电子产品小型化带来困难。所谓银的迁移,是当银作为电极而有直流电流流过时,从阳极来的银在阴极呈树枝状生长,导致短路的现象。防止银迁移的最有效的方法是尽量减少涂层中的水分。
 
 
三、铜系导电填料

 
铜粉的价格适中,导电性也极好,但因在空气中易被氧化,且氧化物不导电而受到制约。现阶段铜粉抗氧化技术取得了很大的进步,是目前最具商业价值的导电填料。目前铜粉抗氧化的技术主要有:(1)表面镀覆惰性金属(Ag、Al、Ni等)(2)加入还原剂将铜粉表面的氧化铜还原;(3)有机磷化物处理;(4)聚合物稀溶液处理;(5)用偶联剂处理。实际应用时,为了达到较好的抗氧化效果,可以综合运用上述方法。表面用银包覆为现阶段应用最广泛的方法,其表面电阻率可达0.075~0.10Ω/cm,在超过1GHz的范围内屏蔽性能可达75dB。现广泛应用的就是使用表面镀银的银包铜粉(市场销售代表型号有:NX-503银包铜粉)作为填料的银铜导电漆(市场销售代表型号有:NX-202银铜导电漆)。

 
 
四、镍系导电填料

 
镍粉的价格也比较适中,其抗氧化性介于银粉和铜粉之间,因此在使用过程时无需作抗氧化处理,良好的硬度给涂膜提供了优异的耐久性能。镍的导电性能较银、铜低,其表面电阻率为1Ω/cm,屏蔽效果最高可达60~65dB(5~1800 MHz),镍导电漆(市场销售代表型号有:NX-401镍导电漆)在低频区(低于30MHz)的屏蔽效果不如铜导电漆(市场销售代表型号有:NX-203铜导电漆)。但镍导电漆(市场销售代表型号有:NX-401镍导电漆)导磁率高,磁矢量的衰减幅度大,吸收电磁干扰能力强。镍具有优良的抗氧化性、抗化学腐蚀性等完全可以满足应用要求,因此镍导电漆(市场销售代表型号有:NX-401镍导电漆)在涂料类中占有较大的比重。美国Acheson公司生产的Electrodag 550 型镍基屏蔽涂料已应用达20 年之久。近年来,国内四川大学对镍系导电涂料进行了大量的研究,取得了极大的进展。

 
五、碳系导电填料

 
碳类导电填料主要包括炭黑和石墨。按形状划分,主要有粉体和纤维两大类。在制造导电涂料时,常将石墨与炭黑混合使用或将性能不同的炭黑混合使用,以满足不同的使用要求。由于碳类导电填料属于半导体,所形成的涂料的导电率远小于金属类填料形成的导电涂料,其表面电阻率为30~50Ω/cm,屏蔽效果最高可达30~50dB(50~450MHz),仅在对屏蔽要求较低的环境使用以节省成本。但近年来,对超细炭黑的研究取得了一系列成果,大大改善了其屏蔽性能。美国已开发出一种超细炭黑,可用于制造电磁屏蔽材料。如Cabot公司的“Super-Conductive”炭黑和哥伦比亚化学公司的“Conductex40-220”炭黑。日本三菱人造丝公司研制的超细碳黑/PP,其密度为118g/cm3,其屏蔽效果达到40dB,被誉为世界上最轻的电磁屏蔽材料。

 
 
六、复合导电填料

 
为了降低导电填料的成本,提高导电性能,常采用复合导电填料。复合导电填料按形状可分为复合粉末和复合纤维。根据芯核物质的不同,金属包敷型复合粉末可分为金属-金属(如Ag/Cu)、金属-非金属(如Cu/石墨)和金属-陶瓷(如Ag/SiO2)3 种类型。此外还有金属氧化物包敷型复合粉末。复合纤维有多种,如尼龙、玻璃丝、碳纤维等镀敷金属或金属氧化物等。此类导电填料一般作为上述几种主要填料添加成分使用,对导电涂料的屏蔽性能进行微调,以灵活适应各种情况的需要。

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