电磁辐射与电磁屏蔽涂料的应用

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技术交流 化学与粘合 2000 年第 4 期 ?189 ?
文章编号 :1001 - 0019 (2000) 04 - 0189 - 02
电磁辐射与电磁屏蔽涂料的应用
李 勇
( 上海交通大学 高分子材料研究所 ,上海 200240)
摘要 : 综述了电磁辐射引起的影响及能屏蔽电磁辐射涂料的组成与应用 。屏蔽涂料可用金属导电粉为填料与高分子材 料混合而构成 。介绍了导电涂料在电磁屏蔽领域里的应用与发展趋势 。 关键词 : 屏蔽涂料 ; 导电涂料 ; 电磁辐射 中图分类号 : TQ 63017 + 9 文献标识码 : A
Application of Electromagnetic R adiation and Electromagnetic Shield Coatings
LI Y ong
( Polymeric Materials Research Institute , Shanghai jiaoTong University , Shanghai 200240 , China)
Abstract :The effect of electromagnetic radiation ,the composition and application of electromagnetic shield coatings were discussed. Electromagnetic shield
coatings were prepared by blending of metal powders and resins. The developments and advances of composites of electro - magnetic shield coatings were introduced in detail .
Key words :electromagnetic shield coatings ;conductive coatings ;electromagnetic radiation
前 言
我们生活的环境中实际上充满了形形色色的电 磁辐射 ,一般说来这种看不见的电磁射线对正常人 的影响是微不足道的 ,但随着科学技术的日益发展 ,
制订了防止电磁干扰的各种法规 , 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 , 美国联邦通迅委员会的 FCC 规定 , 德国 的 VDE 法规等 。在已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 ,用以限制电磁辐射的影响 。因此能屏 蔽电磁辐射的各类涂料也随之发展起来 。
越来越多迹象表明这些电磁辐射确实对人体有害 。 有报导说美国电磁场学专家历时 9 年完成的关于电 磁场对人体健康的影响的报告指出 , 数以百万计的 人们由于长期暴露在较强的电磁场线的辐射中而患 癌症和退化性疾病的危险正在增加 。同时也提出高 频电磁波直接对生物肌体细胞产生 “加热” 作用 。由 于它是穿透生物表层直接对内部组织加热 , 而生物 体内部组织散热又困难 , 所以往往肌体表面看不出 什么 ,而内部组织已严重 “烧伤” 。因此有科学家称 这种电磁辐射为人类的无形杀手 , 但电磁辐射对人
1 电磁屏蔽涂料的组成
通常高分子材料的体积电阻率约在 1

010 ～ 1020 Ω? 之间 , 在这种情况下只能作为电气绝缘材料 cm 使用而无法用作为具有导电功能的电磁屏蔽材料 。 目前为适应电子工业发展的需求已经发展了一些带 有导电性能的高分子材料 , 这类高分子材料的体积 电阻率小于 1010Ω? ,但要能作为较好屏蔽材料的 cm 高分子材料 ,这类材料的电阻率一般需要求小于 10° Ω? ,要制成这种电阻率的高分子材料 , 大致可用 cm 合成法与复合法两大类 ,合成法是 70 年代以后开发 的 ,用电解聚合法合成的分子结构本身或经过掺杂 处理之后具有导电功能的共轭聚合物 , 其中最典型 的代表是聚乙炔 、 聚吡咯 、 聚对苯撑等 。复合法制得 的导电材料是以高分子材料为基体加入各种导电物
类影响的程度至今还在进一步探索之中 。 电磁辐射对电子产品同样有着不可低估的影 响 。随着电子产品的微型化 ,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 而出现误动 、 图像障碍以及声音障碍等 。如果影响 严重则会产生民航导航失误及电脑控制的生产流水 线失控等事件 。为此有关国际组织及发达国家先后
收稿日期 :1999 - 11 - 20 作者简介 : 李勇 (1959 - ) ,男 ,上海市人 ,学士学位 ,工程师 ,主要从事导电涂料的制备 、 表征和应用 。
Technique exchange
Chemistry and Adhesion № 2000 4 ?190 ?
质经过分散复合 , 层压复合等方法处理后而具有导 电功能的多相复合体 。它既具有导电功能 , 同时又 具有高分子材料的许多优异性 。 目前常用的屏蔽涂料主要是以复合法制得的 , 它是由树脂 、 稀释剂 、 添加剂以及导电性填料等所组 成 。树脂具有粘接性 , 常用的有环氧树脂 、 聚氨酯 、 酚醛 、 聚酰亚胺 、 丙烯酸等树脂 。使用时可根据其固 化条件 ,耐温 、 耐磨 、 硬度 、 挠曲等要求加以选择 , 也 可将各类树脂混合使用以获得综合性能 。稀释剂和 添加剂用以降低树脂的粘度 ,浸润填充物 ,常用的有 甲基溶纤剂 、 松木油 、 乙二醇丁醚醋酸酯等 , 稀释剂 一般不采用溶剂型的 , 以避免发生气泡而降低导电 性和粘接性 。添加剂是用来改进导电胶的性能 , 如 分散剂能使导电填料充分分散 。补强剂能增大附着 力等 。导电性填料一般是金 、 、 、 银 铜 镍等金属粉末 和碳 、 石墨等非金属粉末 。金粉的导电性最高 ,化学 稳定性好 ,但价格昂贵 ,以致使用受到限制 。银粉的 导电性也很优良 ,价格较金粉为低 ,虽然配胶后易沉 淀 ,有 “迁移” 现象 , 但还是较为普遍采用 。铜 、 镍的 性能与银相近 ,价格比银低得多 , 但易氧化 , 导电性 不稳定 ,配胶的耐久性差 。碳 、 石墨粉末作为导电填

料 ,其分
散性好 ,价格低廉 ,但导电性较差 ,用作电磁 屏蔽是较为理想的材料 。
表1 屏蔽涂料用填料的分类
体系 类别 炭黑 炭系 品种 乙炔炭黑 油炉法炭黑 热裂法炭黑 槽法炭黑 天然石墨 人造石墨 铜、 、 、 镍 铁 铝 银等 主要特点 导电性好 、 纯度高 导电性能较好 导电性差 、 成本低 导电性差 、 粒径小 、 可用于着色 导电性较小 、 难粉碎 导电性较小 易氧化变质 价格较昂贵 导电性较差
方早在 60 年代就将它用作电磁屏蔽材料 ,银系涂料 β 性能稳定 ,屏蔽效果极佳 ( 可达 65d 以上 ) , 但由于 其成本太高 ,只能适合于某些特定的场合 ,镍系涂料 价格适中 ,屏蔽效果好 , 抗氧化能力比铜强 , 因而成 为当前欧美等国电磁屏蔽用涂料的主流 。其涂层厚 μ μ 度为 50 m～70 m 时体积电阻率为 10 - 3Ω? , 屏蔽 cm β 效果可达 30～60d ( 500～1000HE) 。例如 TBA 公司 开发的 ECP 502X 和 ECP 503 ,Acheson Colloids 公司 的 Elecotrody 440 S 以及 BEE 化学公司的 Isolex R65 等均 为 镍 系 产 品 涂 料 , 但 镍 系 涂 料 在 低 频 区 ( < 30MHZ) 的屏蔽效果不如铜系涂料 。 铜系涂料导电性好 , 但抗氧化性差 。随着近年 抗氧化技术的发展 , 铜系涂料的开发与应用也逐渐 增多 。如日本昭和电工公司的铜/ 丙稀酸树脂 ( 牌号 为 Copalex100) 由于对铜进行了特殊处理 , 导电性能 比较稳定 ,其用量仅为镍系涂料的一半 。由于铜的 体积电阻率比镍小 ,因此在涂层厚度相同时 ,铜系涂 料的表面电阻率比镍系涂料低 。铜系涂料的其他产 品如 TBA 公司的 ECP 510 ,Acheson Colloids 公司的 Elecotrody 437 ,BEE 化学公司的 lsolex R73 以及化成 工业公司的 ES 3000 等 。目前主要采用如下两种处 理技术来防止铜粉的氧化 , 一是用抗氧剂对铜粉进 行处理 ,或有较不活泼金 ( 如 Ag ,Al ,Sn 等) 包覆铜粉 表面 。其中抗氧剂包括有机胺 、 有机硅 、 有机钛 、 有 机磷等化合物 。另一种方法是在制备铜系涂料过程 中 ,加入还原剂或其他添加剂等成分 ,从而制得具有 抗氧化的导电涂料 。铜粉表面镀银后体积电阻率可 达 10 - 2Ω? , 与银系涂料相当 , 屏蔽效果良好 。涂 cm m m 层厚 30 μ 的屏蔽效果相当于 60 μ 厚的镍系涂 料 ,价格较低 ,因此可以作为一般工业用电磁屏蔽材 料。 对于石墨和碳黑等碳素系导电涂料 , 需要用高 电导性和高结构性的碳黑作填料才能使其体积电阻 Ω cm 降至 10° ? 以下 , 最低可达 10 - 2Ω? 左右 。由 cm 于碳系涂料的导电性相对较差 , 用作电磁屏蔽材料 的效果比其他金属填料要差一些 。但碳系涂料具有 耐环境性好 ,密度小 ,价格低等特殊优点 。 近年来国外正致力于发展复合型导

电填料 , 这 种导电填料以一种价廉 、 质轻
的材料 ( 如玻璃 、 、 云母 石墨等) 作为基底或芯材 ,在其表面包覆一层或几层 化学稳定性好耐腐性强 , 电导率高的导电物质 ( 如 银 、 、 ) 而得到复合材料 。目前导电云母以其 镍 铜等 比重小 、 导电性好 、 有光泽 、 颜色可调等优点而受到 ( 下转第 194 页)
石墨
金属粉
ZnO 、 、 2 、 PbO TiO V VO 金属系 金属氧化物 SnO 、2O3 、 2 、 Sb2O 、 2O3 等 ln 镀金属玻璃纤维 、 无机材料 玻璃微珠 、 、 云母 炭纤维等
加工时存在变质问题
2 屏蔽涂料的开发应用
屏蔽涂料是将合成树脂 、 导电填料 、 溶剂配制而 成 ,将其涂覆于基材表面形成一层固化膜 ,从而产生 导电屏蔽效果 。涂覆方法主要采用喷涂 、 、 刷涂 浸涂 和辊涂等方法 。导电涂料作为电磁屏蔽材料的最大 优点是成本低 ,简单实用且适用面广 ,使用最多的是 银系导电涂料 , 也是开发最早的品种之一 。美国军
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212 定量分析
C%=
表1
样号
1 2
# #
采用外标法定量 ( 单点校正)
A2 ×P A1
3 实样分析 ( 见表 2)
表2
样号
99 - 10 - 2 99 - 11 - 7
C%— 样品中 N - PMI 的含量
标样含 量/ %
0140 1114
A1 A2 ( 标样峰面积) ( 样品峰面积) 13689 91015 13924 89874
样品含 量/ %
0141 1113
A1 — 标样峰面积平均值 A2 — 样品峰面积平均值 P— 标样的百分含量
4 结 论
213 精密度和回收率
N - PMI 的 含量/ % 0164 1104
取标样进行分析 ,取平行测定 3 次的结果见表 1 。
加标 量/ %
0112 0125
本工作建立了控制生产 N - PMI 反应的气相色 谱分析方法 ,在实践应用中该法是可行的 ,取得了满 意的结果 。
参考文献 :
[1 ] 陈平轩 1N - 苯基马来酰亚胺的合成 [J ] 1 江苏化工 1998 ; 26 [2 ] 李云 1N - 苯基马来酰亚胺的开发 [J ] 1 兰化科技 ,1987 ;5 (2) : [1 ] 雀部博之 1 导电高分子材料 [M] 1 北京 : 科学出版社 ,19891 1994 ;25 (6) :4921 (11) :19 - 211 114 - 1171 [2 ] 杜仕国 1 电磁屏蔽材料的现状与发展 [J ] 1 化工新型 材料 [3 ] 贺福 1 屏蔽电磁干扰的新型材料 [J ] 1 化工新型材料 ,1988 , (9) :1 - 61 [5 ] 杨丽梅 1 导电云母粉的制法及其应用 [J ] 1 涂料工业 ,1998 ,
测量 值/ %
0174 1130
回收 率/ %
100178 97137
CV / % 413 211
从表 1 看 ,变异系数在 5 %以内 ,符合文献 [ 3 ] 要求 , 从回收率看 ,准确度也是可行的 。
( 上接第 190 页)
各国的重视 ,导电云母可获得永久的导电性 ,其表面 电阻在 102 - 1012Ω 之间 ,可用于电磁屏蔽材料 ,导电 云母的制法多样 , 通常的方法是化学镀及化
学共沉 淀

。化学镀是在金属的催化作用下 , 通过可控制的 氧化还原反应产生金属沉淀的过程 , 它也称为自催 化镀及无电镀 。化学共沉淀是用一种或多种金属盐
3 展 望
目前屏蔽涂料主要是以复合型导电涂料为主要 发展方向 ,尤其是美国和日本都很重视复合型屏蔽 涂料的开发和应用 。虽然我国也于 1988 年 6 月颁 布了 “信息技术设备的无线电干扰极限值和测量方 法” 的标准 ,但我国在这方面的研究报告并不很多 , 与国外的发展水平差距较大 ,应加强这方面的研究 。
参考文献 :
溶液通过化学反应形成沉淀物 , 然后脱除溶剂并加 热分解而制得的产品 。通常 , 在导电云母用于制备 导电涂料时 ,一般将导电云母用偶联剂处理后分散 在树脂基料的有机溶液中 , 导电云母与树脂配比为 1 :115～1 :118 。在 50μ 厚涂层对 50 - 1000 MHZ 的 m β 电磁波的屏蔽值为 30～50 d 。也有以云母为基材 ,
包覆无机氧化物 , 如云母片上包覆掺杂氧化锑的氧 化锡 。或者先包覆一层二氧化钛 , 接着包覆一层很 薄的二氧化硅和掺有氧化锑的导电氧化锡 。所得的 导电云母与其他颜料配用可以获得各种不同颜色的 导电涂料 。
2001 年 《精细石油化工》 征订启事
《精细石油化工》 是经国家科委批准 , 由中国石化天津石化公司主办的国内外公开发行的技术刊物 ( ISSN 1003 - 9384 ; CN12 - 1179 ; 广告经营许可证号 :
1201094000008) ,属化工类核心期刊 。主要报道油田化学品 、 日用化工产品 、 纺织染整助剂 、 催化剂 、 胶粘剂 、 表面活性剂 、 合成材料助剂 、 炼油精细化学品 ,及有关中
间体等方面的市场动向 ,生产应用进展和科技成就 。设有 “专辑” “研究与开发” 综述” 分析与测试” 国内外动态” , “ 、 “ 、 “ 、 等栏目 ,是从事精细石油化工的科技人员 、 经营管理干部以及院校师生必不可少的 、 适应性强的科技读物 。本刊欢迎国内外厂商刊登广告 ,价格优惠 。 《精细石油化工》 为双月刊 ,大 16 开 64 页 ,每本定价 5100 元 ,全年 6 期 30100 元 。本刊邮发代号 18 - 125 ,列入邮局全国期刊征订目录河北省栏 ,全国各地邮局 编辑部地址 :天津大港区天津石化公司内 《精细石油化工》 编辑部 。 :300271 : (022) 63804759 : (022) 25990909 邮 编 电 话 传 真
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[3 ] 吉林化学工业出版社 1 气相色谱实用手册 [ M] 1 北京 : 化学工
[4 ] 张雄伟 1 高分子复合导电材料及应用发展趋势 [J ] 1 功能材料 ,
业出
版社 ,19801

11995 , (4) :12 - 161
(6) :14 - 161

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