輕質電磁波屏蔽復合涂料的制備及性能研究.pdf

1、電磁波既會引起人體器官傷害,也會使電子儀器無法正常工作,電磁污染已被列為第四大污染.通常可以采用電磁屏蔽涂料,涂覆于電磁波發(fā)生源或需保護的物體表面,來消除或減弱電磁波的影響.但是,所用的涂料中通常含高密度的銀、鎳、銅等金屬粉末,不但使涂料密度增加,也由于金屬粉末容易沉降而導致均勻性下降;另一方面,電磁波與材料之間的相互作用效應及其作用機理,也正在成為目前材料科學研究中的重要內(nèi)容. 本文采用平均粒徑為50-100μm,堆積密度為0

2、.3g/cm<'3>的空心玻璃微珠粉末為核心,通過粉末化學鍍的方法,在空心玻璃微珠表面鍍覆導電性優(yōu)異的銀、磁性優(yōu)良的鐵鎳合金,制備輕質的導電和磁性粉末.在此基礎上,進一步在輕質導電粉表面鍍覆鐵鎳合金,以及在輕質磁性粉末表面鍍覆銀,制備出新型的兼有導電與磁性的輕質復合粉末.并通過掃描電子顯微鏡、能譜成分分析、X射線衍射儀、GM-Ⅱ型多功能電阻率檢測儀、VSM振動磁強計、甘氏比重瓶密度測定等手段,對輕質導電和磁性粉末的制備方法,影響空心玻璃

3、微珠化學鍍銀及化學鍍鐵鎳的因素,以及影響復合粉末密度、粉末電阻率、粉末表面形貌及成分、相組成等的因素進行研究. 對上述四種銀/微珠、銀/鐵鎳/微珠、鐵鎳/微珠、鐵鎳/銀/微珠復合粉末,分別與丙烯酸樹脂混合,制備輕質的屏蔽涂料.用平板玻璃條涂敷法測定涂料的導電性,用Agilent S參量8720ET矢量網(wǎng)絡分析儀和Agilent E 8363 PNA網(wǎng)絡分析儀測定不同頻率下涂料的電磁波反射、屏蔽性能,以及涂料在不同頻率下的介電常數(shù)

4、和磁導率,對復合粉末種類、體積含量、涂層厚度等與涂料電磁波屏蔽及反射效能進行了探討. 在空心玻璃微珠化學鍍銀的研究中,確定了以下的最優(yōu)鍍液組成和鍍覆工藝參數(shù):17.5g/L,硝酸銀、100mL/L氨水、7g/L,氫氧化鈉、11.0ml/L甲醛,溫度為室溫,銀氨溶液的滴加時間為90min.該鍍液中銀析出率能夠達到85﹪左右.通過裝載量的調整,可以制備出不同銀含量的輕質復合導電粉末,當銀含量為30wt﹪時粉末具有優(yōu)良的導電性,導電粉

5、末的密度為0.75g/cm<'3>粉末電阻率為0.0023Ω·cm.在空心玻璃微珠化學鍍鐵鎳的研究中,確定了以下的最優(yōu)鍍液組成和鍍覆工藝參數(shù):17.0g/LNiCl<,2>·6H<,2>O、7.8/L FeSO<,4>(NH<,4>)<,2>SO<,4>·6H<,2>O、37.OmL/L氨水(等分成兩份)、60.0g/L,酒石酸鉀鈉(C<,4>H<,4>KNaO<,6>O4H<,2>O)、29.0/L次亞磷酸鈉(NaH<,2>PO<,2

6、>·H<,2>O)(等分成兩份),反應溫度為75℃,取其中一份氨水和次亞磷酸鈉混合配制成滴加液滴加,滴加時間為60min,總反應時間為90min.該鍍液中鐵鎳的析出率能夠達到90﹪左右.通過裝載量的調整,可以制備出不同鐵鎳含量的輕質復合磁性粉末,其中鐵/鎳質量比為1:6,當鐵鎳含量為32wt﹪時,磁性粉末密度0.80g/cm<'3>,粉末具有優(yōu)良的磁性能,剩磁為2.5eu/mL,矯頑力為0.8kOe(63.6kA/m),飽和磁化強度為5

7、.9emu/mL. 在兼有導電和磁性復合粉末的制備研究中,通過鍍鐵鎳粉末的化學鍍銀得到了含銀34Wt﹪含鐵鎳29Wt﹪密度為0.98g/cm<'3>的銀/鐵鎳/微珠復合粉末,通過鍍銀粉末的化學鍍鐵鎳得到了含鐵鎳29wt﹪含銀21wt﹪密度為0.88g/cm<'3>的鐵鎳/銀/微珠復合粉末,前者的電阻率為0.12Ω·cm,矯頑力0.9kOe,飽和磁化強度1.2emu/mL,后者的電阻率0.19Ω·cm,矯頑力同為0.9kOe,飽和

8、磁化強度3.0emu/mL. 在屏蔽涂料的制備及性能研究中,發(fā)現(xiàn):復合粉末在體積含量為40vol﹪時,涂料具有優(yōu)良的涂覆性、導電性,其中銀/微珠復合粉末涂料和銀/鐵鎳/微珠復合粉末涂料的電阻率分別為和0.42Ω·cm和0.9Ω·cm.用導電性的銀/微珠和銀/鐵鎳/微珠復合粉末一丙烯酸樹脂涂料的電磁波屏蔽性能優(yōu)異,在涂層厚度為1mm時即能達到-35dB的屏蔽效能,其屏蔽效能和涂料厚度有關,2mm時達到一43dB. 另一方面

9、,鐵鎳/微珠和鐵鎳/銀/微珠復合粉末粉末涂料的屏蔽性能不如鍍銀粉末涂料,但是其具有一定的電磁波吸收效能,其中鐵鎳/銀/微珠復合粉末-丙烯酸樹脂涂料的屏蔽效能強于鐵鎳/微珠復合粉末.丙烯酸樹脂涂料,1mm鐵鎳/銀/微珠復合粉末涂料的屏蔽效能為-16.5dB,1mm鐵鎳/微珠復合粉末涂料的屏蔽效能為-13dB,另外可以根據(jù)反射強度反映出涂料的電磁波吸收能力,1mm鐵鎳/銀/微珠復合粉末涂料和鐵鎳/微珠復合粉末涂料的反射強度分別為-1.0dB