屏蔽电磁波干扰的塑料

是给各种电子机器、仪器施 加屏蔽。 良好的屏蔽材料能将绝大部分入射的电磁波反 射回去，小部分被屏蔽材料 吸收和在多次反射过程 中耗尽 ，极少量电磁波透过屏蔽进入机体 内部 已不 足为患，因此电子机器、仪器可安全可靠地工作． 电磁波干扰实质上属 于噪音干扰，其计量单位 为分贝 (dB)。国外对 电子机器，仪 器 的屏 蔽效果 (sE)也是以dB值的大小 区分等级：0～ ldB为几 乎没有屏蔽效果；l0～ 30dB为较小的屏 蔽效果； 30～ 60dB为中等屏蔽效果；60～ 9odB为 中上等 屏蔽效果；90dB以上为最佳屏蔽效果。 应用导电性能优良的纯金属可取得 最佳屏 蔽 效果。含金 属填料 的复合 屏蔽 材料 一般 可 达 到 30～ 70dB(相 当于 lO_。～ lO Q．cm 的 体 积 电 阻 )． 国外，一般要求屏蔽效果达到 30～ 35dB以上 (按电阻率计，体积电阻达到 i0 Q．cm,面电阻 达到 1D／cm：以下)。 现在应用较多的主要是填充型屏蔽塑料 与敷层 屏蔽塑料，下面将重点加以介绍。 2 常用的屏蔽塑料 填充型复合屏蔽塑料 · 30 · 填充型复合屏蔽塑料由电绝缘性能好的合成树 脂与具有 优良导 电性 能的金属填料及其他助剂组 成。组成物用注射成型，挤出成型和压塑成 型等成 型方法翩成各种壳体、框体、隔板等抗干扰屏蔽塑料 {IiI品。 合成树脂多采用 ABS、PPO、尼龙、PC、PP和热 塑性聚酯 (PAT)等． 导电填料有银、铜、镍等金属和金属 氧化物 (如 氧化镉等)以及非金属 导电材料 (如炭黑、石墨等)． 屏蔽效果好坏取决于 导电填料 的 导电率和含 量． 银、铜、金、铝等金属 导电性能好，是理 想的导 电材 料。除了导电性能外还要 考虑金属的防老化 问． 例如，镍的导电率较低，价格 比铜贵，但它不象铜那 样容易生锈。因此，作 为导电填料能长期地保持导 电性能，现在用量仍大大的高于铜。近几年铜 的防 氧化处理技术取得显著进展之后，用量 已有 明显的 增加．而银属于贵重金属，多在飞机、雷达系统等军 工方面及宇航、高级无线电、电子计算机等高技术领 域应用。近来采用铁、铁镍合金和不锈钢纤维等做 金属填料，制造复合屏蔽塑料也得到开发应用。 2．1．1 金属纤堆填充复合塑料 应用铜、铁和不锈钢等金属纤维做 导电填料和 A日S、PC、PPo、尼龙等树脂{右j成的复合屏蔽塑料，SE 均好． (1)铜纤维填充复合塑料 日本钟纺公司借助微振动切割技术制成黄铜纤 维，用做尼龙、ABS、PP、PC等树脂的填料 制成屏蔽 塑料．用微振动切割法制得的黄铜纤维价格低廉而 且用较少的填充数量即可得到较佳的屏蔽效果。 日本东芝化学公司开发长铜纤维 (长度为 2～ 5mm)与合成树脂复合屏蔽塑料，先将 长铜纤维与 ABS或 PI，o制成高密度填充的基料，成 型时再 与未 填充的树脂按一定 比例混合制成所需长铜纤 维填充 率的屏蔽塑料制品．此法的特点是能避免在混炼过 程中使铜纤维折断。这种材料适用于制作各种 电子 机器和仪器的抗干扰屏蔽外壳。 (2)铁纤维填充复合塑料 铁纤维填充屏蔽塑料的特点是综合性能优 良， 成型加工性能好，屏蔽效果佳。 铁纤维与尼龙、PC、Pp等树脂复合，各具特色， 如铁纤维／尼龙复合塑料的韧性好，铁纤 维／PC复合 塑料的尺寸稳定性好，铁纤维／PV复合塑料则具有质 量 轻 的特 点。 (3)不锈钢纤维填充复合塑料 不锈钢纤维填充的屏蔽塑料有很 好的屏蔽 性 《化学工程师))6／1993(总第 37期) 维普资讯 http://www.cqvip.com 能。例如，用直径为 7／am 的极细 的不锈 钢纤 维与 PC、PS、EVA等树 脂混炼均可制成屏蔽塑料，应 用 6％f质量 1的不锈钢纤维，SE值可以达到 40dB。 不锈钢纤维填料耐腐蚀、耐磨、弯曲强度高，价 格虽较高，但用量少，对塑料成型制品性 能影 响也 小，如铝片填充 40％(质量 )的 SE值与不锈钢填充 6％f质量 时相等 ，并且大量使用不锈钢纤维后，价 格 还可能下 降 。 2l-2 其他枋料填充的复台塑料 除了导电的纤维外，镀镍云母和铝片等 片状 导 电填料与树脂混炼也能制成屏蔽塑料。 (1 镀镍云母填充复合塑料 云母具有相对密度 小，弹性好，不易折 断等特 点。可用非电解法镀膜工艺制造镀镍云母填料。镀 镍云母可以和 、PBT、PP等树脂混合制造屏蔽塑 料。镀镍率为 50％ 的云母在 PP中填充率 为 25％ (体积)时，屏蔽塑料 在 100～ 1090MHz内，SE值为 45～ 30dB。镍的导电率较低，如果在电镀金属 中加 入铜时，导电率会显著地提高，例如采用镀金属率为 QJ25％+Ni25％ 的 云 母 和 树 脂 混 炼 制 成 150mrn×l50ram×2mm的薄片，在 0～ l000MHz下 测试，SE值为 40～ 6odB．在极宽 的频率范围内，特 别是在高频区域内有较高的屏蔽效果 (2)铝填充导电复合塑料 铝粉，铝 的小片及铝 纤维都有 良好 的 导 电性 能，可用做导电性的填充物。但铝粉在一定空 间密 度时 ，有爆 炸的危 险性 。铝 片的 危险性 虽小 ，也 应注 意粉尘的浓度不要超过 O．04 几。铝纤维也是常用 的导电填料，但易折，在成型过程中受剪切作 用纤 维 折断，影 响其 导电性能，所 以多用于热固性树 脂混 炼，并采用 SMC方法成型。 铝的导电性能不如银、钢等金属，一般填充 40％ 才有较好的稳定的导电性，可以片状粉料填充量难 于达到 40％ (质量)以上。铝片价格便宜，由于片状 铝料填充量高，所以屏蔽塑料的外观较差。 Z2 金属敷层屏蔽塑科 金属敷层屏蔽塑料是在塑料表面上利用盒属喷 镀、非电解电镀、贴金属箔等方法获得导电金 属层， 此类表层或夹层屏蔽塑料具有 良好的抗干扰功能。 2．2．1 金属熔射和非电解 电镀屏蔽塑料 金属熔射法敷层是用高速气流将电弧高温化金 属锌吹到塑料的表面上，形成一层厚度为 70／ma左 右 的金属层 。它有 良好 的导 电性 能 ，体 积 电阻 率 可 达 lO 2-crn以下，SE值为 70dB。锌熔喷射法是靠锌 粉熔融热粘在塑料表面，所以它的枯合牢度差，剥离 《化学工程师))6／1993(总第 37期1 层脱落在印刷线路 上，会造成短路。因此提高锌的 熔接强度是重要的。 非电解电镀法敷层是将 Ni或 Cu／Ni用非电解 法 镀到 ABS塑料表面，镀层厚度为 50mn左右 。用此 法获得的金属镀层 导电性好 ，粘合牢度高，并有 较 高的屏蔽效果，SE值可达到 60dB左右。 2．2-2 贴金属箔屏蔽塑料 贴金属箔屏蔽塑料是应用铝箔、铜箔、铁箔与塑 料薄板、薄片和薄膜，先用粘合剂粘合在一起 ，再用 压制方法成型。金属箔可贴 在塑料表面，也可夹在 两层塑料之问。这种屏蔽 塑料的优点足粘接 牢度 高、导电性能优良、屏蔽效 果可达到 60～ 70dB，缺 点是不能制成形状复杂的屏蔽制品。 f1)铜箔、铝箔贴合屏蔽塑料 铜箔和铝箔与聚酯复合屏蔽塑料，其中铜箔屏 蔽塑料在 500MHz时，SE值为 60dB：铝箔在相 同频 率时为 5odB。这两种材料已用于电子计算机的终端 屏蔽。 (2)铁箔贴合屏蔽塑料 纯铁箔拉伸强度高，易于与树脂复合，该复合贴合 方 法如下 ： a．耐燃聚酯／IF／耐燃聚酯层压复合 此种屏蔽塑料 多作 电视机 -录 像 机 的保 护材 料。复合屏蔽用的聚酯薄膜厚度为 250maa，除了耐 燃聚酯外也可用耐燃PVC和耐燃 PP。 b．聚氨酯／IF／聚氨酯层压复合 聚氨酯树脂柔软性较好，适宜加工深度较大 的 屏蔽塑料制品。一般的加工深度为 50～ 80rnm。 3 结语 ’ 现在屏蔽塑料国外 的应用 已逐步普及，而我国 随着电子工业的迅速发展，电器使用普及率逐步提 高，电磁波交叉干扰也 日趋严重，寻求适用的抗干 扰材料已是摆在面前的一个课题。因而，现在国内应 大力开发屏蔽塑料，使其早 日广泛应用。 参 考 文 献 1 日本复合材料学会志，1985，11(1)：15～ 20 2 日特开 一 昭 59—563,：17 3 g1．ga~ ，1985，5(11)：26～ 34 ‘ 4 涂料 涂装，1986，405：46～ 55 31 维普资讯 http://www.cqvip.com