纤维类复合材料
2. 3. 1 复合导电纤维
复合导电纤维是利用化学镀、真空镀、聚合或电浆等方式, 使金属附着在纤维表面上形成金属化纤维, 或在纤维内部掺入 金属微粒物质, 再经过熔融抽成导电性或导磁性纤维。常用的 纤维有银纤维、铜纤维、碳纤维、铁纤维、不锈钢纤维及镀金属 玻璃纤维等。文献详细阐述了碳纤维的性能特点以及在 增强塑料中作为填充材料型、结构材料型、复合材料型3种应 用形式的主要研究内容, 比如在碳纤维表面包覆金属Au、Ag、 Cu、Ni、Zn, 或镀覆S iC, 沉积石墨颗粒等。台湾CH I - YUAN HUANG等人制备了化学镀镍的碳纤维∕ ABS 复合材料 和碳纤维/ABS化合物, 研究了微观结构对其物理性能的影 响, 在30 ～ 1000MH z时SE 最高达47dB;研究了热处理对化学 镀沉积N i - P碳纤维∕ ABS 化合物的电磁屏蔽性能影响规 律, 在600℃时电阻率达到最小。文献研究了用粘接与化 学镀制备铜、镍覆盖碳纤维复合ABS 的屏蔽效果, 表明化学镀 铜、镍的碳纤维∕ ABS复合材料中, 由于纤维的分散性以及镀 层和纤维的良好结合性而显示出优异的屏蔽效果。日本推出 的铁纤维与尼龙6、聚丙烯、聚碳酸酯等树脂混合而制成的屏 蔽塑料, 其中FE - 125、FE - 125MC、FE - 125HP三个品种的铁 纤维填充率为20% ～ 27%(体积), 其SE 可达60 ～ 80dB。 韩国H. K. K im 等人通过化学和电化学的方法, 在PET上 聚合一层本征型导电聚合体( ICP), 表明:ICP /PET复合材料 有很高的电导率, 电阻率低达0. 3Ψ cm, 宽频(50MH z ～ 1. 5GH z) SE 达35dB。他们还用化学方法在PET织物上聚合了 PPy, 形成电阻率低达0. 2Ψ cm 的PET /PPy 化合物, 在相同 频率范围SE 达36dB, 而且作者认为PET / PPy 不仅是高性能 电磁屏蔽材料, 而且还是很好的吸波材料。美国Chhiu - Tsu Lin等用DAAS水溶液沉积技术在石英管和更难熔的陶瓷 纤维上沉积一层La0. 83 S r0. 17MnO3 薄膜(约0. 1μm), 探讨了外 界环境对薄膜的μ和σ的影响规律, 以及晶体结构、薄膜形态、 电阻系数、磁化、辐射吸收和反射等对薄膜性能的影响规律, 其 标准的电场衰减效能相当于25μm 厚的铜管、铝箔和Ag - N i 微粒弥散分布的屏蔽纸, 在10kH z时SE 达35dB, 在60H z(或 >1MH z)时达15dB。
2. 3. 2 金属化织物
金属化织物是利用金属纤维与纺织纤维相互包覆, 或在一 般纺织品表面上镀覆金属物质以制造金属化织物, 具有金属光 泽、导电、电磁屏蔽等功能, 同时又保持纺织品原有的柔软性、 耐弯曲、耐折叠等特性, 属于反射损耗或反射与吸收损耗相结 合的材料。主要有碳纤维与普通纤维混纺织物、金属纤维无纺布、普通化纤络合铜纤维织物、普通布化学镀∕ 电镀金属化合 物织物等。常用方法有金属丝和其它纤维混编、蒸发喷涂、溅 射、化学镀、等离子处理等。
目前, 国内外防电磁辐射织物主要有3 种途径生产 :
(1)不锈钢纤维。采用不锈钢纤维与其他化学纤维、棉纤维等 混纺形成电磁屏蔽织物。但存在金属纤维不易牵伸、细纱粗细 节多、混和不匀、断头率高等问题;(2)多离子涂层。采用多种 金属离子涂敷粘附在普通织物上, 形成具有一定电磁屏蔽功能 的织物, 屏蔽效能一般在20dB 左右。(3)金属镀层。采用化 学沉积方法在普通织物表面牢固地“镀”上一层高导电金属 层;或是采用真空镀A l、金属溅射等物理汽相沉积形成电磁屏 蔽织物。本课题组在无纺布上用磁控溅射镀和多弧离子镀技 术制备的单层N i膜, 经中国上海测试中心(MA)检测, 当频率 为10MH z时, 屏蔽效能为34. 7dB, 被屏蔽99. 97%;在30、100、 300、1000、3000(MH z) 时屏蔽效能均在33. 5dB 以上, 被屏蔽 电磁波均达99. 96%以上。日本一研究所采用沉积聚合的新 工艺, 得到了表面沉积有一层石墨碳粒的碳纤维, 其导电率提 高了100倍, 研究人员认为此种纤维在电磁屏蔽和吸波材料应 用方面有很大潜力。据国外纺织研发部门测试:由1 %不 锈钢纤维制成的机织布, 在1800MH z环境下的电磁屏蔽率为 88. 86%, 在2450MH z则有92. 33%的屏蔽率;含3%不锈钢金 属纤维的机织布, 在1800MH z下有98. 43%的屏蔽率, 在2450 MH z下有98. 49%的屏蔽率;至于混纺5%的不锈钢纤维, 其产 品均有99%以上的屏蔽率 。C. Y. Lee 等人用化学方法 聚合的PPy - NSA /AgPd /PE /Ag、PPy -AQSA /PET 和Ag /PE / Ag, 屏蔽效能分别达80、22、55(dB)。湖南三才光电信息材料 公司生产SGP柔性镀膜屏蔽材料, 在10kH z ～ 10GH z范围内 SE 为20 ～ 60dB。浙江三元电子科技有限公司用化学法沉积 N i、Cu的导电布, 其SE ≥ 40dB。
2018-03-13