聚乳酸导电高聚物复合纤维膜电磁屏蔽性能研究文献综述

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1、文献综述聚乳酸/导电高聚物复合纤维膜电磁屏蔽性能研究一、前言部分随着现代电子工业的高速发展,以及各种商用和家用电子产品数量的急剧增加,尤其是随着电子线路和元件的微型化、集成化、轻量化和数字化,导致日常使用的电子产品易受外界电磁波干扰（即EMI）而出现误动、图像障碍以及声音障碍等。同时,这些电子产品本身也向外发射电磁波,从而形成了电磁波公害的问题。如国外曾发生电子游戏机妨碍警察通讯袖珍电子计算机造成民航导航装置发生误动,以及电脑控制的流水生产互失控、机械手乱动作伤人等事件,重则导致机毁人亡。为此,世界上一些经济发达国家及有关国际组织先后制订了防止

2、电磁干扰的各种法规,以限制电子公害的发展。其中较著名的法规包括国际无线电抗干扰特别委员会颁布的CISPR国际标准美国联邦通讯委员会的FCC规定,德国的VDE法规,以及英国、加拿大和日本等国的规定等。在已经实施有关法规的国家中,凡电磁波干扰的控制达不到标准的电子电气产品不允许出厂和进口。另一方面,电子产品的壳体材料已由大量的塑料或类似的高分子材料取代了原来的金属或其它有效屏蔽材料。例如1980年金属壳体的使用量占60%,塑料只占40%。而1986年金属材料所占的比例降至35%,塑料则达到65%，塑料壳体以每年10%的速度递增而且其所占比例仍在继续

3、上升。由于普通塑料材料对电磁波几乎不能吸收和反射,毫无防护能力。因此,电磁屏蔽材料的开发与应用变得十分迫切[1]。变得十分迫切。二、主题部分2.1聚吡咯1977年,Shirakawa等发现含交替单键和双键的聚乙炔经过碘掺杂后,其电性能不仅由绝缘体(10-9S/cm)转变为金属导体(103S/cm),而且伴随着掺杂过程,其薄膜颜色也由银灰转变为含有金属光泽的金黄色。从此,打破了聚合物都是绝缘体的观念,标志着新一代功能材料———本征型导电聚合物的诞生。导电聚合物由于其独特的电磁学性能而受到国内外极大的关注。目前,最典型的电磁导电聚合物有PPy、聚苯

4、胺(PANI)、聚苯乙炔(PPA)、聚噻吩(PTh)和聚对苯撑乙烯(PPP)等,都可广泛用于纳米复合材料的导电基。而在这些导电聚合物中,PPy6由于具有较高的电导率、耐环境稳定性好、易于氧化合成等优点,用其制备的多功能型复合材料可以广泛应用于各种电子器件,如二次电池、电磁干扰、二极管、化学生物传感器、导电复合材料等,具有潜在的应用价值和广阔的应用前景。掺杂态的本征型导电聚合物的电磁性能和力学性能均不是很突出,纯PPy很难溶于常用的有机溶剂,为了改善PPy的这些性能,导电聚合物/纳米复合材料引起了人们极大的兴趣,因为其产生导电聚合物不具备的新的物

5、理化学性能,以及使导电、导热、力学性能、加工性能等得到改善,还可集高分子自身的导电性和纳米级别颗粒的功能于一体。这种复合材料具有很广阔的应用前景,将会迅速成为纳米复合材料领域的研究热点[2]。2.2静电纺丝法2.2.1原理静电纺丝是通过在聚合物溶液中施加外加电场来制造聚合物纤维的纺丝技术(即聚合物喷射静电拉伸纺丝法),是一种制造超细纤维的重要方法。该方法与传统的方法明显不同,首先将聚合物溶液或熔体带上几千至上万伏高压静电,带电的聚合物液滴在电场力的作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速。当电场力足够大时,聚合物液滴可克服表面张力形成喷射细流。

6、细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化,最终落在接收装置上,形成类似非织造布状的纤维毡(如图1所示)。静电纺丝能使纤维变成纳米级的原因主要是在强电场作用下,流体从Taylor锥中被顶出,形成射流,直径变小[3]。图1　静电纺丝原理图2.2.2影响因素影响静电纺丝过程的因素主要有两个方面,一为溶液性质,包括粘度、电导率、表面张力等;二为纺丝设备参数,例如毛细管中的流体静压、毛细管尖的电位以及尖端和收集装置之间的距离[3]。除此之外还包括温度、湿度、纺丝室的气流速度等一些环境参数的影响[4]。2.3电磁屏蔽材料国内外研究进展6目前,国外发达国家电磁屏蔽材料

7、发展很快,特别是美国、英国、日本等已经形成生产各种类别和系列规格的屏蔽材料产业,至上世纪80年代末,美国生产屏蔽材料的公司就已超过25家,年销售额以每年50%的增长率增长。国内在电磁屏蔽材料领域相对滞后,开发应用的品种较少,屏蔽性能低,未能形成产品的系列化和产业化。研究较多限于频率1GHz以上的屏蔽材料,而10kHz～1GHz范围内屏蔽材料的研究起步较晚,仅有少数研究单位进行研究,至今国内使用的高档屏蔽材料主要依靠国外进口[5]。统计表明,在美国使用电磁屏蔽涂料方法占各种屏蔽方法的80%以上。目前,国外开发重点为填充型复合材料[6].电磁屏蔽主

8、要用来防止高频电磁场的影响,从而有效地控制电磁波从某一区域向另一区域进行辐射传播。其基本原理是:采用低电阻的导体材料,并利用电磁波在屏蔽导体表面的反射