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1、何芳,等:ABS/镀镍碳纤维复合材料电磁屏蔽特性研究21ABS/镀镍碳纤维复合材料电磁屏蔽特性研究何芳万怡灶黄远李皓王玉林(天津大学复合材料研究所,天津300072)摘要采用热压工艺制备了镀镍碳纤维(CF)增强(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)复合材料,研究了CF长度及含量对其电磁屏蔽特性的影响。结果表明,制得的镀镍CF镀层均匀、连续,且沿CF径向分布有大量沟槽;CF长度以2～4mm为宜,随着CF含量的增加,复合材料的电磁屏蔽效能提高,当CF质量分数为20%时,ABS/镀镍CF复合材料在0.03～1.2GHz频率范
2、围内的电磁屏蔽效能均在83dB以上。关键词镀镍碳纤维ABS复合材料电磁屏蔽随着现代电子工业的高速发展,各种军用、商用型,探讨了制备工艺、CF长度及含量对复合材料电和家用电子产品的数量急剧增加,而电子线路和元磁屏蔽效能的影响。件的微型化、集成化、轻量化和数字化,均导致了日1实验部分常使用的电子产品易受外界电磁波干扰而出现误1.1主要原材料动、图像障碍及声音障碍等,同时这些电子产品本身高强型聚丙烯腈(PAN)基CF:拉伸强度28003也向外发射电磁波,从而造成电磁波公害。为了防MPa,弯曲弹性模量200GPa,密度1.75g/
3、cm,直径止这种危害,人们多采用电磁屏蔽材料作防护。由6～8μm,吉林碳素厂;于电磁屏蔽材料在社会生活、经济建设和国防建设硫酸镍、氯化钠、硼酸、无水硫酸钠、硫酸镁:均中发挥着越来越重要的作用,因此电磁屏蔽材料的为分析纯,天津化学试剂四公司;[1-2]研发也愈发成为人们关注的重要课题。ABS:秦皇岛天人科技发展有限公司。与其它纤维相比,碳纤维(CF)强度大、模量高、1.2设备仪器密度小,和碳素材料一样具有很好的耐高温、耐腐蚀环境扫描电子显微镜(SEM):XL30型,荷兰性,同时具有极好的热、电传导性,阻燃性能良好,热Phil
4、ips公司;膨胀系数极低,并且还有低辐射线吸收性、非磁性和光学显微镜:BX51M型,日本Olympus公司;不磁化、极好的振动阻尼性、抗蠕变和抗疲劳性能及远场屏蔽效能测试装置:DN1015型,东南大学[3]生物相容性。同时由CF制备的电磁屏蔽复合材电磁兼容教研室。料由于成型加工和屏蔽一次性完成,力学性能好,便1.3试样制备于大批量生产,因此它是电磁屏蔽材料的一个重要(1)CF电镀工艺发展方向。先将CF用丙酮溶剂浸泡24h以上,以除去表一般认为,复合材料的屏蔽效能小于30dB为面的环氧涂层;随后在450℃烘箱中空气氧化处理1
5、差;30～60dB为中等,可用于一般工业或商业用电h,以使CF表面粗糙。将硫酸镍、氯化钠、硼酸、无子设备;60～90dB为良好,可用于航空航天及军用水硫酸钠、硫酸镁等化学试剂按照一定比例配制成仪器设备;90dB以上为优,用于要求苛刻的高精电镀溶液,在20～40℃下对CF进行电镀,时间控制[4]度、高敏感度产品。但是目前电磁屏蔽效能较高在30min左右。将电镀好的镀镍CF用大量清水反的CF屏蔽复合材料主要依赖进口,且价格昂贵,很复冲洗,干燥,备用。难满足电子产品低成本的要求。而国内类似材料的(2)复合材料试样制备电磁屏蔽效能
6、一般在50～60dB以下,难以应用于分别采用单螺杆挤出和溶液混料两种工艺制备电磁屏蔽要求较高的场合,因此迫切需要开发出工ABS/镀镍CF复合材料。单螺杆挤出法是将ABS艺简单、价格适中、电磁屏蔽效能可调的CF复合材粒料从主料口加入,镀镍CF从侧加料口加入,挤出料。为此,笔者分别采用单螺杆挤出和溶液混料两温度210～230℃,然后将挤出的原料热压成型。溶种工艺制备了(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)/镀镍CF复合材料,并将复合材料热压成收稿日期:200720320522工程塑料应用2007年,第35卷,第5期液混料法
7、是利用热塑性树脂粉碎机将ABS粒料粉切力的作用下发生断裂,因而CF非常碎小,难以形碎,并采用250μm(60目)筛过筛。将镀镍CF分成有效的搭接;而由溶液混料制备的复合材料内部别截成2～4mm或4～6mm的小段。选用合适粘CF长度为2～4mm,纤维相对完整,同时CF之间形度及沸点的有机溶剂作为分散剂,将镀镍CF、ABS成了有效的搭接,这不但有利于保证复合材料的力粉料和分散剂混合并充分搅拌,随后抽滤、干燥,最学性能,同时更有利于形成导电网络。后在230℃热压成型。本研究中笔者配制的分散剂图3为两种工艺制备的复合材料(CF质量
8、分数粘度可调,可满足不同镀层厚度的镀镍CF的均匀均为15%)的电磁屏蔽效能曲线。由图3可以看分散要求,且可重复使用。最后将两种热压成型的出,在0.03～1.2GHz频率范围内,单螺杆挤出工艺复合材料截成标准试样。制备的复合材料电磁屏蔽效能较低,为40～55dB;1.4性能测试而溶液混料法制备的复合材料的
