【科普知识】碳纤维屏蔽纸-特种纸家族中的佼佼者

电磁屏蔽材料的开发（特别是轻量化产品）具有十分重要的意义。吸波型电磁屏蔽涂料以其涂敷方便、导电性能和吸波性能好、工艺简单和容易调节而受到重视，并已取得长足进展，正向着质地轻薄，宽频带吸波，可喷涂、热性能、稳定性能良好的方向发展。增加碳纤维含量和镀镍，可以提高屏蔽纸的屏蔽效果，但是此种屏蔽效果的提高必然导致屏蔽纸力学性能的下降，为此考虑用涂布的方式来提高其屏蔽效能。

电磁屏蔽涂料的屏蔽效果主要取决于体积电阻率，即涂层的导电性越好，涂层的电磁波屏蔽性能也越好。因此须对影响电磁波屏蔽涂料的导电性的因素进行研究。

根据高分子基体中的导电填料粒子之间实现电子传输而导电的隧道效应机制，作为单纯的共混体系，导电填料的用量必须增大到足够的填充量或某一临界值即“渗滤阈值”时，才能形成接触间隔，涂层的导电率才能急剧增加而发生突变，形成导电通路。由图1可以看出，填料含量为65%左右时，涂层的导电性最好，相应的其电磁屏蔽效能也好。

图1 填料含量与体积电阻率的关系 

由图2可以看出，当丙烯酸树脂含量在1.0g时，电阻率最低，导电效果最好。由此可知，对于本体系来说，当填料与基料树脂的比在3:1左右时，达到了渗滤阈值的极限，超过此质量比值，导电性不会有提高，反而呈下降趋势，影响涂层的其他物理和机械性能。

    图2 丙烯酸树脂用量与体积电阻率的关系

注：偶联剂的用量是相对于填料的质量

图3 偶联剂用量与体积电阻率之间的关系

由图3可以看出，用偶联剂处理填料，制成的涂料的电阻率随着加入量的增加而降低，这说明了偶联剂的加入使得金属填料粉和高分子树脂相互结合在一起，增加了二者的凝聚力，同时偶联剂的加入也有分散填料的作用，因此增加了涂料的导电性能。从图中还可以看出，最佳的偶联剂用量为2.5%。

由涂层的形成过程可知，固化温度和时间对涂层中填料接触状态有很大的影响。针对本涂料体系，确定固化温度为50℃。图4可知，最佳固化时间为在40min。

图4 固化时间对体积电阻率的影响 

按照上述最佳条件制备导电涂料，考察不同厚度对涂层性能的影响。结果如图5所示。从导电性、附着力及成本方面考虑，本体系的涂层在110μm比较合适。

图5 涂层厚度对体积电阻率的影响 

从图6中可以看出，铁硅铝粉的屏蔽效果较好，可以达到25dB。随着频率的升高，屏蔽效能逐渐提高，当在800MHz～1GHz的频段范围时，屏蔽效果基本上处于较佳阶段。铁硅铝粉的电导率和磁导率都较高，在600 MHz～1.2 GHz频段的屏蔽效能比其他频率段的效果好，达到20dB以上。这说明了对于电导率高、磁导率也较高的电磁屏蔽材料来说其反射损耗和吸收损耗都较高。

图6 硅铝粉涂料的屏蔽性能

文章来源：浆纸技术；作者：曹建武，张美云，董艳晖 陕西科技大学