熱塑性導電塑料在屏蔽電磁波干擾中的應用
多個有關電磁兼容性的國家標紀還公布了I電lishiu申請專利多篇。reserved,http://www.cnki.net EMI/RF丨屏蔽概述電磁干擾(EMI)及無線電波干擾(RFI)是一種電磁輻射現象,它能直接或間接引發電子設施產生誤操作或系統失靈。一般EMI/RFI發作的電磁波頻率在10kHz至10GHz之間,這些電磁波干擾來自于電路截斷器、計算機、汽車的點火裝置、汽車通訊系統、搖控器、電視、手提電話等。而會受到EMI/RFI影響的產品有商用機器、家用電子產品、收音機、計算機等。
隨著電子產品的小型化及高速運算電子組件需求的增加,關于電磁波干擾EMI、無線電波干擾RFI及靜電放電(ESD)的防護日益重要。小型化、高密度化的電子組件,最易受電子噪聲干擾及靜電毀壞,因而須要停止電磁波屏蔽及靜電防護解決,并且電子組件從制造、儲存、運輸到產品使用過程中均須要采納防靜電材料。
在電子產品組件日漸小型化的趨勢下,各國對EMI/RFI屏蔽的需求都十分器重。歐洲經濟獨特體(EC)和美國聯邦通訊委員會(FCC)的電磁兼容(EMC)規定,要求相關電子產品的消費廠家及銷售公司確認其產品在使用期限內滿足EMI屏蔽技術要求,并必需帶有CE標記方能在市場上銷售。
日本通產省商檢局也于1984年9月制定商品電磁兼容性管理方法,并別離從1986年元月1日至1987年1月明確規定復印機、打字機、電視機、監視器、終端機、錄放機、文字解決機、鍵盤、磁盤驅動器等40項計算機信息產品,還有微波爐、音響、家電產品等均要納入EMC管制范圍。我國自20世紀80年代以來,也由國家質量技術監視局組織制訂了70磁兼容認證管理方法,規定在中國境內銷售使用列入電磁兼容性平安認證產品目錄中的產品的企業,應申請電磁兼容性認證。可見,為了防止電磁干擾的影響,必需創造電磁兼容(EMC)環境,以降低電子電器產品的電磁干擾,進步電子電器產品的電磁耐受性。
EMI/RFI屏蔽技術現狀2.1EMI/RF丨屏蔽屏蔽材料愈厚,體積電阻愈小,屏蔽成效愈大,因而從體積電阻可預測大略的屏蔽成效。若要有充分的屏蔽成效,最小需cm以下的體積電阻。屏蔽成效受頻率影響很大,一般來說,具30~60dB的屏蔽成效就可供實用。屏蔽成效評價見表1.表1屏蔽成效評價屏蔽成效/評價簡直無屏蔽成效屏蔽成效的最低下限均勻值均勻值以上90以上最佳屏蔽成效化學專業碩士,復旦大學高分子科學系博士,多年從事高分子共混合金及功能高分子材料的鉆研、開發和消費應用工作,負責開發的多個項目已獲國家級新產品或上海市新產品稱號。目前已發表學術論文陳永生等。熱塑性導電塑料在屏蔽電磁波干擾中的應用設計各種復雜形狀觀及低本錢見圖的,她hSft質褓膣8對兩的屏蔽效率停止對比。結22常用屏蔽方法概述塑料由于具有密度小、容易加工、耐腐蝕及優良的物理機械性能,因而被寬泛應用于電子電氣行業作為殼體、底板等構造件但由于塑料是電絕緣體因而電磁波很容易穿過塑料件,所以必需對絕緣的高分子材料停止導電性解決,使之具有一定的EMI屏蔽防護才干。使用的解決方法一般分為內部添加及外部解決2方面。外部解決包括采納導電漆及外表金屬化解決(電鍍、真空蒸著)甚至以金屬薄片或金屬網貼合解決;內部添加則是在塑料、橡膠基材中參與高導電性的材料如金屬以防止電荷形成侵害及產生電子噪聲。添加的導電填充劑及導電纖維包括導電炭黑、銅、鎳等金屬碎片或粉末及不銹鋼絲、碳纖維、石墨纖維、銅纖維、鍍鋁玻纖等。導電填充劑中的導電炭黑主要用于ESD防護方面,導電纖維可用在EMI/RFI屏蔽方面。
(1)外部解決:化學鍍、濺鍍、真空蒸鍍、電弧外表解決等金屬化,銀、銅及鎳之導電涂層。
⑵內部添加:銅、鎳等金屬粉末、不銹鋼絲、碳纖維、石墨纖維、銅纖維、鍍鋁玻纖等。
目前EMI屏蔽方法仍以外部解決為主(見表表2美國EM丨屏蔽市場14屏蔽方法市場份額,金額/106美圓導電漆、涂料化學電鍍金屬內襯真空蒸鍍金屬導電復合物其他塑料屏蔽合計塑料屏蔽占整個屏蔽市場比率屏蔽市場總計只管內部添加方法通常有以下之毛病,如須要高的添加量、分散不均、加工艱難及易影響物性,而常形成塑料材料脆裂等,但比起以金屬做為電磁干擾屏蔽及靜電消散等,有質量輕、容易加工成型,能因而是將來的研發方向。
目前使用在EMI/RFI屏蔽方面的導電纖維主要為3種:導電碳纖維、鍍鎳的石墨纖維及不銹鋼絲,其中約60%的市場份額被不銹鋼絲纖維壟斷。
各種EM丨屏蔽方法本錢對比117注:材料為ABS/NCG纖維熱塑性共混物,混合方式為干混;尺12.7mm;屏蔽要求為100MHz1GHz范圍為40dB外表電阻為小于1V塊3種主要導電纖維復合材料性能對比表3是導電碳纖維、鍍鎳的石墨纖維及不銹鋼纖維的復合材料性能對比。由表3可見,不銹鋼纖維的參與對基體樹脂的外觀顏色、機械性能、加工性能影響最為細微,而且抵達雷同屏蔽效率時所需的添加量最少。但另一方面,不銹鋼纖維卻不能象碳纖維及鍍鎳的石墨纖維那樣對基體樹脂同時起到加強的作用。
表3主要EM丨屏蔽纖維復合材料對比品種添加材料質對基體樹脂的影響量百分數,顏色機械性模塑加工性碳纖維不銹鋼纖維鍍鎳碳纖維注:H為重大影響;L為細微影響;M為影響程度適中。
表4是鍍鎳碳纖維與不銹鋼纖維熱塑性復合材料的性能對比。由表4可見,2種導電纖維在雷同樹脂基體、雷同添加量的狀況下,導電性能與屏蔽成效簡直雷同,但不銹鋼纖維對基體材料的性能影響較小。由表4可見,不銹鋼纖維對基體材料性能如收縮率、強度、模量影響較小;鍍鎳的石墨纖維對基體材料同時有加強作用;低添加量時不銹鋼纖維屏蔽效率較高,高添加量時鍍鎳的石墨纖維及屏蔽效率較高。碳纖維、鍍鎳碳纖維別離與ABS共混,采納Brabender塑化儀混合(240G30r/min)得到熱塑性導電復合材料。當纖維含量別離為10%,20%,果發現鍍鎳碳纖維導電復合材料的屏蔽效率比碳纖維導電材料高40 50%表4鍍鎳碳纖維與不銹鋼纖維聚碳酸酯復合材料性能對比111項目纖維含量,%收縮率,拉伸強度/MPa彎曲強度/MPa彎曲模量/MPa zod沖擊強度/(°m缺口無缺口屏蔽效率/dB約30注:C為聚碳酸酯;NCG為鍍鎳碳纖維;SS為不銹鋼纖維;混合方式為干混。
4加工方法的影響41Brabender密煉與雙螺桿擠出的對出1718關于ABS度鎳碳纖維及ABS/碳纖維熱塑性復合材料體系,在纖維含量別離為10%、20%、30%時,假如米用Brabender塑化儀(240G30r/min)混合方式,則纖維的長度能堅持在臨界長度200um以上,屏蔽效率在10~47dB;而當采納雙螺桿擠出機停止混合時,纖維的長度僅僅為50效率簡直為零。
2干混與雙螺桿擠出的對出1是加工方法對NCG纖維/PC復合材料性能的影響。
加工方法對NCG纖維/PC復合材料性能的影響注:CG纖維/PC復合材料體系,纖維含量10%;為雙螺桿擠出與干混時的性能比值。圖中灰色為干混黑色從可見,當鍍鎳碳纖維NCG的含量為10%,以采納干混混合方式時復合材料的物性值為基準,則采納雙螺桿擠出混合時,材料的強度、韌性、模量、屏蔽效率降低約10%~20%.在纖維含量更低(約5%)寸,假如采納雙螺桿擠出的混合方式,則簡直使復合材料失去EMI的屏蔽才干。
由此可見,適宜的加工設施與正確的加工方法對纖維導電復合材料各項性能具有重要的影響。
5結語各種導電纖維的導電性能均不雷同,例如要抵達雷同的屏蔽成效,需添加導電碳纖維15%、不銹鋼絲只有4%、鍍鎳的石墨纖維須要8%.不銹鋼纖維通常有較好的性質、較少的添加量及好的加工方式。
導電纖維添加劑的使用必需留神添加量及加工方法,才干具有好的EMI屏蔽特性,不致影響樹脂基體的機械、加工性能。
因而,綜合思考本錢、加工方便、性能的長期堅持性、環保及回收等因素,將來EMI屏蔽材料的研發方向是以內部添加導電填充劑的開發為主,以降低添加量、進步導電才干、降低對基體材料物性的影響及改善加工適應性為主要的鉆研開發熱點。