导电高分子在电磁屏蔽材料中的应用

1、导电高分子作为电磁屏蔽涂料的应用导电高分子作为电磁屏蔽涂料的应用一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理二、电磁屏蔽涂料的种类二、电磁屏蔽涂料的种类三、电磁屏蔽涂料的应用三、电磁屏蔽涂料的应用引言引言 电磁屏蔽技术通常使用金属及其复合材料电磁屏蔽技术通常使用金属及其复合材料, , 它们具有较好的屏蔽效能它们具有较好的屏蔽效能, , 但是存在笨重、效能但是存在笨重、效能难以调节、需要二次加工、生产效率低和成本高难以调节、需要二次加工、生产效率低和成本高等缺点。而导电高分子材料具有电磁屏蔽性能好、等缺点。而导电高分子材料具有电磁屏蔽性能好、质量轻、电导率容易调节、易成型、生产效率高质量轻、电导率容易调节、

2、易成型、生产效率高和总成本低等优点。和总成本低等优点。2020世纪世纪8080年代以来年代以来, ,导电高分导电高分子材料在电子计算机和一些电子设备外壳材料上子材料在电子计算机和一些电子设备外壳材料上的广泛应用的广泛应用, ,使它成为一种非常有发展前途的新型使它成为一种非常有发展前途的新型电磁屏蔽涂料。电磁屏蔽涂料。一、电磁屏蔽原理一、电磁屏蔽原理 电磁屏蔽是指电磁波的能量被材料吸收或反射后所造电磁屏蔽是指电磁波的能量被材料吸收或反射后所造成的衰减成的衰减 , , 通常以屏蔽效能通常以屏蔽效能( (SESE) )表示。所谓屏蔽效能是表示。所谓屏蔽效能是指未加屏蔽时某一观测点的电磁波功率密度与经

3、屏蔽后同指未加屏蔽时某一观测点的电磁波功率密度与经屏蔽后同一观测点的电磁波功率密度之比一观测点的电磁波功率密度之比, ,即屏蔽材料对电磁波的即屏蔽材料对电磁波的衰减值为衰减值为: : SE = 20 SE = 20 lglg( P( Pi i / /P P0 0 ) ) 式中式中: : P Pi i 和和P P0 0 分别表示入射和透射电磁波的分别表示入射和透射电磁波的功率密度功率密度; ; 屏蔽效能的单位为屏蔽效能的单位为dBdB。衰减值越大。衰减值越大, ,表明屏蔽表明屏蔽效果越好。效果越好。 二、电磁屏蔽涂料的种类电磁屏蔽涂料的种类 1 1、复合型电磁屏蔽涂料复合型电磁屏蔽涂料 主要是由

4、树脂、稀释剂、添加剂及导电填料等主要是由树脂、稀释剂、添加剂及导电填料等组成。根据填料种类不同组成。根据填料种类不同, 可分为金属系和碳系可分为金属系和碳系电磁屏蔽涂料电磁屏蔽涂料。 2 2、结构型电磁屏蔽涂料结构型电磁屏蔽涂料 主要是以导电聚合物与其它树脂混合组成复合主要是以导电聚合物与其它树脂混合组成复合涂料。典型代表物有聚苯胺（涂料。典型代表物有聚苯胺（PAN）、聚吡咯）、聚吡咯（PPy）、聚噻吩（）、聚噻吩（PTh）、聚乙炔（）、聚乙炔（PA）等。）等。 三、电磁屏蔽涂料的应用三、电磁屏蔽涂料的应用 1 1、复合型电磁屏蔽涂料、复合型电磁屏蔽涂料 (1)(1)金属填充电磁屏蔽涂料金属填

5、充电磁屏蔽涂料 银系导电涂料、铜系导电涂料、镍系导电涂银系导电涂料、铜系导电涂料、镍系导电涂料。使用最多的是银系导电涂料。银系涂料性能料。使用最多的是银系导电涂料。银系涂料性能稳定稳定, ,屏蔽效能极佳屏蔽效能极佳, ,但其成本太高。镍系涂料价但其成本太高。镍系涂料价格适中格适中, ,屏蔽效果好屏蔽效果好, ,抗氧化能力比铜强抗氧化能力比铜强, , 但镍系但镍系涂料在低频区的屏蔽效果不如铜系涂料。铜系涂涂料在低频区的屏蔽效果不如铜系涂料。铜系涂料虽然屏蔽效果好料虽然屏蔽效果好, ,但抗氧化性差但抗氧化性差。 (2)(2)碳填充电磁屏蔽涂料碳填充电磁屏蔽涂料 碳类导电填料属于半导体碳类导电填料属

6、于半导体, , 所形成的涂料导电所形成的涂料导电率远小于金属类填料形成的导电涂料。但碳类填料率远小于金属类填料形成的导电涂料。但碳类填料价廉价廉, , 质轻质轻, ,通过一些改进通过一些改进, , 可以提高其电导率和可以提高其电导率和电磁屏蔽效能。电磁屏蔽效能。 例如：以涂银碳纳米管、涂镍碳纳米管及碳纳例如：以涂银碳纳米管、涂镍碳纳米管及碳纳米管作为导电填料，可以大大提高碳纳米管的导电米管作为导电填料，可以大大提高碳纳米管的导电性。性。2 2、结构型导电高分子材料、结构型导电高分子材料 （1 1）聚苯胺）聚苯胺 聚苯胺是导电高分子领域最具应用价值的品种聚苯胺是导电高分子领域最具应用价值的品种,

7、 兼具兼具金属的导电性和塑料的可加工性及金属和塑料所欠缺的化金属的导电性和塑料的可加工性及金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能。同时还具有溶液加工性学和电化学性能。同时还具有溶液加工性, 能与其它树脂能与其它树脂进行掺和进行掺和, 其电导率可以通过化学或电化学方法来加以调其电导率可以通过化学或电化学方法来加以调节节, 可广泛应用于电子化学、船舶工业、石油化工、国防可广泛应用于电子化学、船舶工业、石油化工、国防等诸多领域。等诸多领域。 例如：以樟脑磺酸（例如：以樟脑磺酸（CSA）掺和聚苯胺）掺和聚苯胺, 制得聚苯胺制得聚苯胺-聚氨醋（聚氨醋（PANI-PU）纳米复合涂料；以十二烷基苯磺酸）纳米复合

8、涂料；以十二烷基苯磺酸（DBSA）掺和聚苯胺（）掺和聚苯胺（PANI）, 再与乙烯再与乙烯-醋酸乙烯酯共醋酸乙烯酯共聚物混合的复合涂料；以过硫酸铵、苯胺等为原料合成聚聚物混合的复合涂料；以过硫酸铵、苯胺等为原料合成聚苯胺苯胺,并用甲苯磺酸（并用甲苯磺酸（TSA）掺和聚苯胺粉末）掺和聚苯胺粉末, 与聚丙烯酸与聚丙烯酸醋混合醋混合, 辅以一定的溶剂以及助剂辅以一定的溶剂以及助剂, 得到了聚苯胺得到了聚苯胺-聚丙烯聚丙烯酸醋复合涂料。酸醋复合涂料。 (2) (2)聚吡咯聚吡咯(PPy)(PPy) 在诸多的导电聚合物中在诸多的导电聚合物中, 聚毗咯具有质轻聚毗咯具有质轻, 环境稳定性环境稳定性和温度稳

9、定性好和温度稳定性好, 有相对较高的电导率有相对较高的电导率, 易于电化学制备成易于电化学制备成膜、无毒等优点。掺杂膜、无毒等优点。掺杂PPy作为一种新兴的导电材料作为一种新兴的导电材料, 已广已广泛应用于传感器、固态电池、电磁屏蔽、泛应用于传感器、固态电池、电磁屏蔽、LEO显示器及电解显示器及电解电容器的制造。电容器的制造。 例如：将萘磺酸（例如：将萘磺酸（NSA）掺和聚吡咯）掺和聚吡咯, 醌蒽磺（醌蒽磺（AQSA）掺和聚吡咯掺和聚吡咯, 聚吡咯聚吡咯-金属银金属银-钯混合物涂在织物表面钯混合物涂在织物表面, 得到功得到功能性的纺织品。能性的纺织品。 参考文献 导电高分子材料在电磁屏蔽的效能分析 梁韶华 钦州