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导电填料作为电磁屏蔽复合材料的核心技术和重要组成部分,其性能直接影响着电磁屏蔽复合材料的屏蔽效能。本论文围绕高性能低成本复合导电填料的制备研究这个目标,重点研究了镀银铜粉,镀银磁性粉体和空心微珠基复合导电填料的制备及其应用于电磁屏蔽导电涂料和导电硅橡胶,具体如下:
(一)镀银铜粉的制备研究
1.用铜粉自身置换银氨溶液中的Ag+制备镀银铜粉时,提高氨水用量调节银氨溶液的pH,高于现时常用的pH,制得表层银含量高且具有常温抗氧化性能的镀银铜粉。通过抗氧化性能研究确定:pH以在11.5~11.8范围内最优。
2.使用Cu2+的螯合剂Acac(乙酰丙酮)解决了使用银氨溶液对铜粉镀银时[Cu(NH3)4]2+的生成而阻碍反应进行的问题。一次性制得具有常温抗氧化能力的镀银铜粉。
3.使用Cu2+的螯合萃取剂RE608解决了使用银氨溶液对铜粉镀银时[Cu(NH3)4]2+的生成而阻碍反应进行的问题。实现一次性镀银,制备了具有良好抗氧化性的镀银铜粉。
4.在用铜粉自身置换Ag+制备镀银铜粉时,使用EDTA代替氨水做Ag+的络合剂,并螯合分散Cu2+,一次性制备了具有常温抗氧化性能的镀银铜粉。
(二)镀银磁性粉体的制备研究
对羰基铁粉或Fe3O4粉镀银,提高粉体的导电和化学稳定性能,同时又保持铁磁性粉体的高磁导率。当电磁波入射到镀银磁性粉体时首先被银层反射,部分透过银层的电磁波被铁磁性粉体吸收,从而有效实现对电磁波的屏蔽。
1.在水/乙醇介质中采用化学镀法、甲醛为还原剂,制备镀银Fe3O4粉。当mFe3O4/m AgNO3=10/12.6时可制得外层银包覆完整的镀银Fe3O4粉。在压强为2.3×105Pa的条件下,镀银Fe3O4粉的体积电阻率最小可达4.117Ω·cm。
2.用化学镀法、甲醛为还原剂,制备出表面银层均匀、包覆完整且较厚的镀银羰基铁粉。在压强为2.6×104Pa的条件下,镀银镀银羰基铁粉的体积电阻率可达12.551Ω·cm。
(三)空心微珠基复合导电填料的制备研究
在空心微珠表面包覆一层导电性能优良的金属,可制备出导电性能好、成本低、密度小的复合导电填料。本论文简化了制备镀银空心微珠的镀前处理工艺,降低生产成本;并制备了一种新型的复合导电填料-空心微珠/Fe3O4/Ag核壳型粉体。
1.用简化的镀前处理工艺处理空心微珠后再化学镀银,制备出表面银层均匀、致密且较厚的镀银空心微珠。研究了空心微珠表面预处理的最优工艺。
2.用滴定水解法和Massart水解法均制得表面Fe3O4层包覆完整的空心微珠/Fe3O4核壳型粉体。
3.对空心微珠/Fe3O4核壳型粉体表面化学镀银,制得的空心微珠/Fe3O4/Ag核壳型粉体表面的银层较厚且包覆完整。
(四)复合导电填料体系基本电磁参数的研究
在填料含量相同的情况下,镀银羰基铁粉/石蜡与羰基铁粉/石蜡复合材料及空心微珠/Fe3O4/银核壳型粉体/石蜡与空心微珠/Fe3O4核壳型粉体/石蜡复合材料的电磁参数相比较,前者的ε、ε得到提高,μ、μ却减小。上述复合材料的电磁参数ε、ε、μ及μ随频率的变化做了分析研究。
(五)电磁屏蔽复合材料的制备研究
1.分别用镀银铜粉、镀银空心微珠、空心微珠/Fe3O4/银核壳型粉体和镀银(YTF-01)羰基铁粉复合导电填料制备的导电涂层的体积电阻率分别达4.48×103、6.19×102、8.43×102和2.12×102Ω·cm,在100KHz~1.5GHz平面电磁波频段范围内,均具有较好的屏蔽效能。厚度为1.02mm的空心微珠/Fe3O4/银核壳型粉体导电涂层的屏蔽效能最高可达-90dB。
2.制备出镀银空心微珠为导电填料的电磁屏蔽导电硅橡胶,随着镀银空心微珠含量的提高,电磁屏蔽导电硅橡胶的体积电阻率减小,屏蔽效能增大。镀银空心微珠含量为65%导电硅橡胶的屏蔽效能最高达-66.3dB。