電磁波屏蔽涂料（噴涂于ABS等工程塑料上的涂料）

簡介

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機網(wǎng)絡、信息處理設備、電子通信設備及各種電器設備作為信息技術(shù)的載體已在各個行業(yè)廣泛應用，特別是電子元件小型化、高度集成化以及電子儀器儀表輕量化、高速化和數(shù)字化；電磁信號，由于其易受外界電磁干擾而出現(xiàn)動作失誤，從而帶來嚴重后果，因此必須采取各種有效防護措施，才能保障其不受干擾和癱瘓。從電磁信號泄露失密方面而言，無論軍事機密或是商業(yè)機密，通過電磁波的泄露，都會給相關(guān)單位造成極大的損失，為此必須采取相應的屏蔽措施，防止電磁信號泄露和被偵測，以防失密；從預防電磁波污染來講，對各種電磁污染危害的防護已引起環(huán)保部門和有關(guān)方面的高度重視，屏蔽電磁污染使其限定在一定區(qū)域，已成為環(huán)保領(lǐng)域最為活躍的研究課題之一。

電磁屏蔽涂料由合成樹脂、導電填料、溶劑配制而成，將其涂覆于基材表面形成一層固化膜，從而產(chǎn)生導電屏蔽效果。涂覆方法主要采用噴涂、刷涂、浸涂和輥涂等。導電涂料作為電磁屏蔽材料的最大優(yōu)點是成本低，簡單實用且適用面廣，使用最多的是銀系導電涂料，也是開發(fā)最早的品種之一。

發(fā)展現(xiàn)狀

常用的電磁屏蔽涂料主要是以復合法制得的，它由樹脂、稀釋劑、添加劑以及導電性填料等所組成。樹脂具有粘接性，常用的有環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛、聚酰亞胺、丙烯酸等樹脂。使用時可根據(jù)其固化條件，耐溫、耐磨、硬度、撓曲等要求加以選擇，也可將各類樹脂混合使用以獲得綜合性能。稀釋劑和添加劑用以降低樹脂的粘度，浸潤填充物，常用的有甲基溶纖劑、松木油、乙二醇丁醚醋酸酯等，烯釋劑一般不采用溶劑型的，以避免發(fā)生氣泡而降低導電性和粘接性。添加劑用來改進導電膠的性能，如分散劑能使導電填料充分分散，補強劑能增大附著力等。

現(xiàn)有的電磁屏蔽涂料以導電涂料為主，導電涂料中加入的導電性填料一般是金、銀、銅、鎳等金屬粉末和炭黑、石墨等非金屬粉末。金粉的導電性最高，化學穩(wěn)定性好，但價格昂貴，以致使用受到限制。銀粉的導電性也很優(yōu)良，價格較金粉為低，雖然配膠后易沉淀，有“遷移”現(xiàn)象，但還是較為普遍采用。銅、鎳的性能與銀相近，價格比銀低得多，但易氧化，導電性不穩(wěn)定，配膠的耐久性差。炭黑、石墨粉末作為導電填料，其分散性好，價格低廉，但導電性較差，用作電磁屏蔽是較為理想的材料。

開發(fā)應用

美國軍方早在 20 世紀 60 年代就將銀系導電涂料用作電磁屏蔽材料。銀系涂料性能穩(wěn)定，屏蔽效果極佳 ( 可達 65dB 以上 ) ，但由于其成本太高，只能適合于某些特定的場合；鎳系涂料價格適中，屏蔽效果好，抗氧化能力比銅強，因而成為當前歐美等國電磁屏蔽用涂料的主流。其涂層厚度為 50 ～ 70 μ m 時體積電阻率為 10 -3 Ω· cm ，屏蔽效果可達 30 ～ 60dB(500 ～ 1000Hz) 。例如 TBA 公司開發(fā)的 ECP502X 和 ECP503 ， AchesonColloids 公司的 Elecotrody440S 以及 BEE 化學公司的 IsolesR65 等均為鎳系涂料，鎳系涂料在低頻區(qū) (<30MHz) 的屏蔽效果不如銅系涂料。

銅系涂料導電性好，但抗氧化性差。隨著近年抗氧化技術(shù)的發(fā)展，銅系涂料的開發(fā)與應用也逐漸增多。如日本昭和電工公司的銅/丙烯酸樹脂 ( 牌號為 Copalexl00) 由于對銅進行了特殊處理，導電性能比較穩(wěn)定，其用量僅為鎳系涂料的一半。由于銅的體積電阻率比鎳小，因此在涂層厚度相同時，銅系涂料的表面電阻率比鎳系涂料低。銅系涂料的其它產(chǎn)品如 TBA 公司的 ECP510 ， AchesonColloids 公司的 Elecotmdy437 ， BEE 化學公司的 IsolexR73 以及化成工業(yè)公司的 ES3000 等。

對于石墨和炭黑等碳素系導電涂料，需要用高電導性和高結(jié)構(gòu)性的炭黑作填料才能使其體積電阻降至 10 Ω· cm 以下，最低可達 10 -2 Ω· cm 左右。由于碳系涂料的導電性相對較差，用作電磁屏蔽材料的效果比其他金屬填料要差一些。但碳系涂料具有耐環(huán)境性好，密度小，價格低等優(yōu)點。

復合型導電涂料的導電機理比較復雜，其導電性受導電填料的種類、大小、形狀、含量、成膜樹脂的種類以及固化條件的影響。當前，對金屬系電磁屏蔽導電涂料的研究關(guān)鍵在于如何更好地解決銅粉和鎳粉的抗氧化性和涂料在儲存過程中的金屬填料的沉降問題。另外，該領(lǐng)域的一個潛在的重要趨勢就是水性涂料的開發(fā)，在這方面已經(jīng)出現(xiàn)了許多性能優(yōu)異的以金屬鎳作為填料的配方，因為這種金屬在很大的 pH 值范圍內(nèi)都具有優(yōu)良的防腐性能。

電磁屏蔽涂料以復合型導電涂料為主要發(fā)展方向，尤其是美國和日本都很重視復合型屏蔽涂料的開發(fā)和應用。國外先進發(fā)達國家，特別是美國、英國、日本等國已經(jīng)形成生產(chǎn)各種類別和系列規(guī)格的屏蔽涂料產(chǎn)業(yè)。對于屏蔽涂料的研究發(fā)展，日本始終走在世界的前列。其中，海爾茲化學株式會社就是日本有名的企業(yè)，該會社生產(chǎn)的波魯斯系列屏蔽涂料在世界各國都享有極高的聲譽。 80 年代末，美國生產(chǎn)屏蔽涂料的公司己超過 25 家，年銷售額以每年 50 %的增長率增長。在西方，屏蔽材料特別是電磁屏蔽涂料的消耗量也是快速增加，特別是在計算機等行業(yè)。

我國對于電磁屏蔽涂料方面的研究 80 年代末才開始起步，國內(nèi)一些單位在這方面已取得了一定的研究成果，如四川大學研究出的系列電磁屏蔽涂料，已通過鑒定并得到應用；北京市印刷技術(shù)研究所也研制出了性能穩(wěn)定的銅系導電涂料，具有良好的電磁屏蔽效果。但是，我國在電磁屏蔽涂料領(lǐng)域中的研發(fā)仍較為落后，研究大于 1GHz 以上的微波隱身材料的單位較多，而開展頻率在 10kHz ～ 1GHz 范圍的電磁波屏蔽涂料的研究剛剛起步，研究單位少，研究的品種單一，電磁屏蔽性能低，未形成產(chǎn)品的系列化和產(chǎn)業(yè)化，因而國產(chǎn)電子設備及產(chǎn)品在防護電磁波輻射標準上大大落后于發(fā)達國家產(chǎn)品，也是難以躋身于進口名牌產(chǎn)品行列的重要因素之一。

發(fā)展趨勢

由于電磁屏蔽涂料大多只能在某一頻帶范圍內(nèi)起作用，并且還存在面密度高、柔韌性差、附著力低等問題，限制了屏蔽涂料的推廣應用。此外，提高吸波涂層的維修性與耐腐蝕性，增加可維護性和使用壽命也是未來吸波涂層發(fā)展中需要解決的問題。迅猛發(fā)展的信息社會對電磁屏蔽涂料的性能提出了更高的要求。因此，研究高性能、寬頻帶的電磁屏蔽涂料以展寬有效頻帶、實現(xiàn)多頻譜屏蔽，這是電磁屏蔽涂料未來發(fā)展的一個主要方向。屏蔽涂料要有更佳的導電性，更寬的屏蔽帶寬，更好的電磁兼容性；同時，低厚度、高附著力、優(yōu)異的耐候性、低密度、低成本、無公害等特性也是新型電磁屏蔽涂料的發(fā)展方向。