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電機理可分為本體型和復合型兩大類。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電性，無需再添加其他導電性組分。導電高分子化合物具有質量輕、可通過分子設計進行電阻率調節等優點，由于合成及加工困難，成本高，應用受到限制，在現階段僅限于實驗室研究，尚未有商業化產品出現。 目前，所說的電磁屏蔽涂料通常是指復合型電磁屏蔽涂料。它由成膜物質(粘結劑)、填(顏)料、助劑及溶劑組成，其中至少有一種組份是具有導電性能。一般采用絕緣高聚物為成膜物，.加入導電填料提供自由載流子而使其具有導電性。常用的樹脂有環氧樹脂、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電填料粒子，導電填料又稱為導電劑，是電磁屏蔽涂料的重要組成部分。導電填料的種類可以作為屏蔽涂料的一個分類依據。常見的一些導電填料及性能見表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、導電性能好、屏蔽效能(SE)較高、外觀具有金屬光澤等優點，但是在實際工業應用也存在一些的問題，下面分別進行分析。 1.金、銀填料 銀是最早使用的導電填料。銀的優點是電阻率低，導電性好，氧化速度慢，而且銀的氧化物也具有導電性。使用金、銀作為導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產生遷移帶來的弊端。銀的遷移現象是當銀作為電極使用時，從陰極來的銀在陽極成樹枝生長，導致短路現象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，銅是不能用作達導電填料的。這是因為涂層的電導率會隨時間延長，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)有機磷化物處理:用有機磷化物先將銅粉進行預處理，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，填料電磁屏蔽穩定性降低。 3.鎳填料 鎳粉價格

4、適中，性能與銀基本接近，穩定性介于銀粉和銅粉之間。在實際使用過程中，也存在由于鎳粉在涂層中遷移所導致的導電性下降問題。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，因而成為當前歐美等國電磁屏蔽用涂料的主流。其主要缺點有:（1）鎳基屏蔽涂料在低、中頻段效果好，在高頻區電磁屏蔽效果不理想【43】（2）鎳基屏蔽涂料的導電性(從某種程度來說也就是其屏蔽效能)受導電鎳粉的大小、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金屬導電填料對涂料導電性能的影

5、響 影響電磁屏蔽涂料導電性的因素很多，主要有三大方面的因素:組分材料的影響、復合狀態的影響、使用環境條件的影響。其中起決定作用的是組分材料的影響，而組分材料中導電填料的性質從某種程度來說決定了涂料的導電性能。 金屬系填料從形態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、大小以及形狀對導電復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，越易形成導電通道，達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到導電復合涂料的要求，這必然會對復合材料的力學強度產生影響。另外，

6、由于金屬的密度遠大于聚合物基體的密度，因此在復合涂料的成型過程中容易出現分層或不均勻現象，影響材料質量穩定性。 (2)金屬纖維 金屬纖維與金屬粉相比，金屬纖維的應用更為廣泛。它具有質量輕、易加工等特點。金屬作為導電復合材料的導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電體，因而在很大程度上破壞了復合材料的導電性能，而且顆粒越小，這種影響就越嚴重，因為細小顆粒的氧化層遠大于大尺寸的顆粒。據P

7、rosvirin和Savitskii報道as:氧化鋁的電阻率高達1護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，復合材料仍然是不導電的。為減少填充金屬的量并增加導電復合體系的強度，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纖維作為導電體使用。1.4:4低頻磁場屏蔽涂料的電磁屏蔽特點 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，主要選擇電導率高的導電體作為導電填料，電導率越高電磁屏蔽效果越好，因此主要選擇高電導率材料，如銅、鋁、金等良導體;當屏蔽體至源的距離:，不論源的性質(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率高、磁導率低，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率的材料，由于高磁導率材料中的磁阻很小，用高磁導率材料作屏蔽，可使磁場壓縮在屏蔽體內，因為其磁導率很大，雖然電導率很小，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率的材料(如鐵、鎳鐵合金、坡莫合金

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