镀铝玻璃纤维复合材料的电磁屏蔽性能研究.pdf

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1、徐铭，等：镀铝玻璃纤维复合材料的电磁屏蔽性能研究l5镀铝玻璃纤维复合材料的电磁屏蔽性能研究徐铭马眷荣鲍红权(中国建筑材料科学研究总院．北京100024)摘要以镀铝玻璃纤维(GF)为导电填料，填充热固性酚醛树脂(PF)制备出PF电磁屏蔽复合材料，并测试了其体积电阻率和电磁屏蔽效能。结果表明，一定长度下以镀铝GF作为导电填料仍然具有渗滤性质，且其质量分数大于40％后材料的屏蔽效能开始保持稳定，同时用经典的同轴线模型公式估算了相同体积电阻下材料的屏蔽效能，发现其值与实测值具有一定偏差，分析了偏差的原因，最后指出材料自身结构亦是获得较高屏蔽效能的重要手段之‘一O关键词电磁

2、屏蔽复合材料镀铝玻璃纤维随着社会的发展及各种电气设备的大量运用，散要求，且可重复使用。引起了诸如电磁辐射、电磁泄密和电磁污染等一系1．4性能测试列社会及安全问题，已经严重影响人们的生活和电磁屏蔽效能按GB／T6113—1995测试；工作，因此与之密切相关的电磁屏蔽材料成为当今导电性能按GB／T6146～1985测试；材料研究热点之一。以镀铝玻璃纤维(GF)为导电采用SEM对材料微观结构进行观察并拍照。填充物、酚醛树脂(PF)为基体的电磁屏蔽复合材2结果与讨论料，具有导电性能好，屏蔽效能高，质轻价廉等特点。2．1镀铝GF用量与材料导电性能及电磁屏蔽效笔者采用镀铝GF

3、和PF树脂为主要材料，通过热压能的关系的方法获得了PF树脂基镀铝GF电磁屏蔽复合材填充型电磁屏蔽材料具有一个重要的参数是渗料，研究了镀铝GF组成成分及材料结构与屏蔽效滤阈值，它决定了材料突变为导体性质时的最小能的关系，同时证明了实测结果与经典的传输线原填料用量。然而大于阈值点后，随着导电纤维用量理模型具有一定偏差。的提高，材料的导体性能并不是立即趋于稳定的，它1实验部分经历了一个“形成一饱和一稳定”的过程，此间其电1．1主要原材料磁屏蔽效能亦作相应的改变而最终达到稳定。此外镀铝GF：镀铝层厚度2～3txm，直径20m，中作为电磁屏蔽用材料，最重要的指标还是其电磁屏

4、国建筑材料科学研究总院；蔽效能，而优良的导电性能只是材料具有较高电磁改性镁PF树脂：固含量为60％，秦皇岛科诚复屏蔽效能(电磁反射)的充分条件，在相同体积电阻合材料有限公司。情况下材料的结构组成亦是取得较高屏蔽效能的重1．2主要设备、仪器要原因之一。方块电阻测试仪：sT一20型，安和盟公司；增加镀铝GF用量达到其渗滤阈值的阶段，是矢量网络分析仪：HP8753ES型，美国安捷伦公材料开始具有导体性质的初始阶段，Miyasaka认为司；这个阶段实际上是一个相变的过程，是由于相变扫描电子显微镜(SEM)：S一3500N型，日立公导致了体积电阻的突变。为了获得本材料的渗滤

5、阂司。值，笔者选取了若干可能出现渗滤阈值的用量作为1．3试样制备观察对象，以镀铝GF用量为横坐标，为了方便表采用溶液混料法，将长GF裁成2—4mm的小示，同时取体积电阻率P的对数lgP作为纵坐标，得段，选用丙酮作为树脂溶液稀释剂，将纤维和已经稀到如图1所示的曲线。从图1可以看到，当镀铝GF释过的树脂溶液混合并充分搅拌，随后抽滤、干燥，质量分数低于9％时材料具有很大的电阻值，处于最后在180~C下热压成型。最终试样外观为圆饼状完全绝缘的阶段；当镀铝GF质量分数高于13％后，板材，厚度均为2mm，直径为115mm。本实验中物料体系的粘度可调，可满足不同用量GF的均匀分

6、收稿日期：2Ol1一o1．1716工程塑料应用2011年，第39卷，第4期材料的电阻率降到了较低水平，此时材料表现出了料表现出的屏蔽效能差异却很大。随着镀铝GF用导体的性质；所以，在镀铝GF质量分数为9％～量的继续增加，实际上提高了形成导电网络需要的13％内，材料的体积电阻率发生了急剧的变化，其渗有效接触点的几率，之后材料内部导电网络结构更滤阈值约为11％。加完善，其体积电阻率的梯度变得较小，最终材料的平均电阻率更接近极值，所以屏蔽效能的差异也更小。图2中虚线表示的是在镀铝GF质量分数为55％时，通过测定体积电阻率并运用经典同轴线模型经验公式计算出的S曲线J。从图

7、2可以看出，计算值与SE实测值存在偏差，特别是频率较高时，实测值高于公式模型计算值。图1材料体积电阻率随镀铝GF用量的变化由于在绝大多数情况下仍然运用经典的同轴线虽然材料在镀铝GF质量分数约为11％时就已模型来处理电导率高的填充型屏蔽材料，因而体积表现为导体的性质，但此时材料的屏蔽效能还是很电阻率成为了衡量屏蔽效能的唯一指标，忽略了材低的，如图2所示，其中，．s为材料的屏蔽效能为料自身结构等因素带来的影响，以上计算结果就证频率。明了频率较高时，在相同体积电阻率下，有着特殊结构的填充型电磁屏蔽复合材料相对于无限大且处处连续导电的平板结构屏蔽材料具有屏蔽效能增益的优势

8、。2．2材