LDPE-Ni／多晶铁纤维电磁屏蔽包装材料研究(上)
摘要:为制备一种性能优良，使用方便的电磁屏蔽包装材料，用多晶铁纤维和镍粉作为导电填料，填加到LDPE中，制备成了LDPE-Ni／多晶铁纤维电磁屏蔽材料。研究发现，该材料的屏蔽效能值为20dB；“渗滤阈值”为20％～25％；由于多晶铁纤维的复合磁损耗机理，材料的具有一定的吸波功能；当多晶铁纤雏和镍粉的含量为18％时，复合材料达到最大拉伸强度12．5MPa，而其断裂伸长率呈下降趋势。
关键词:电磁屏蔽 包装材料 复合材料 多晶铁纤维 镍粉
随着电子信息产业的高速发展，电磁污染已经成为～种新的社会公害。与此同时，‘电磁战 已经成为现代战争的特征之一，电磁防护材料在军品和民品中的应用成为世界各国的研究热点。
防电磁包装材料是应用电磁屏蔽原理，采用导电性材料，而非简单的金属材料进行包装，以减少或消除包装件在贮藏、运输和使用过程中受到的电或电磁干扰，以达到保护产品的目的u]。导电复合材料具有成型和屏蔽一次完成、屏蔽性能持久、可进行大规模生产等优点，是防电磁包装材料的一种方向 。
根据schelkunof电磁屏蔽理论，材料的电磁屏蔽性能主要与其反射和吸收电磁波能力有关，与导电填料的电导率和磁导率等因素有关。因此，文中选择了导电性和导磁性好的镍粉和多晶铁纤维，填加到低密度聚乙烯(LDPE)中，制成LDPE—Ni／多晶铁纤维复合材料，研究了此材料的电磁屏蔽性能和力学性能。
1 实验部分
1．1 原料
LDPE，牌号LD100一AC，熔体流动速率2．0g／10min，粒状，燕山石化；钛酸酯偶联剂TMC一邢；刮削法多晶铁纤维，直径8μm，江油核宝纳米材料有限公司；镍粉， φ1．5—3μm，电阻1—3Ω／cm，无锡顺达金属粉末有限公司。
1．2 仪器设备
SHR一10A高速混合机，北京塑料机械厂； sJ一25双螺杆挤出机，化工部晨光化工研究院塑料机械研究所：DL一104电热鼓风干燥箱，天津实验仪器厂；SJ一30×30吹瞑机，大连市旅顺塑料机械厂。
1。3 试样制备
1)混合：按配方量将LDPE、多晶铁纤维、镍粉和助剂加入到高速混合机中混合；
2)挤出：将混好的原料用双螺杆挤出机挤出，挤出温度155～170℃ ：
3)吹膜：将挤出的原料在吹膜机上吹膜，吹膜温度150～170℃；
4)制样：将薄膜按标准裁成试样进行测试。
1．4 性能测试
电磁性能测试：按照SJ20524标准，在解放军军械工程学院，用屏蔽效能法兰同轴测试设备，测试频率50MHz一1GHz；吸波性能测试在航空材料研究院，测试频率1～20GHz。导电性能测试：按照GJB2605—1996，将薄膜用丙酮擦拭干净，干燥后用PC一27数字式绝缘电阻表测试样的表面电阻率Ps o
拉伸性能测试：按照GB／T16578—1996，采用NKL一2．5电子式拉力实验机测试薄膜试样的拉伸强度和断裂伸长率。
2 结果和讨论
2．1 电磁屏蔽性能
由图1可知，LDPE—Nj多晶铁纤维复合材料的电磁屏蔽性能好于LDPE／Ni多晶铁纤维复合材料，加入多晶铁纤维后，材料的电磁性能有所提高，可分别从两种材料的反射性能和吸波性能研究。
2．1．1 反射性能
由图2，LDPE—Ni／多晶铁纤维材料的渗滤阚值为20％ 一25％ ，LDPE／Ni材料的渗滤阈值为25％ 一30％，因此LDPE—Ni／多晶铁纤维材料的导电性能较好。
渗流理论认为，复合材料的导电性主要由3种条件构成：(1)导电粒子相互接触而成为连续的链状结构，形成导电通道；(2)各导电粒子独立分散于基体中，通过隧道效应或电子发射形成导电通道；(3)导电粒子断续连接，是链状通道及隧道效应的综合结果。由于多晶铁纤维的密度低于镍粉，相同质量时的原子数多，更易形成导电通道，LDPE～Ni／多晶铁纤维材料的导电性能较好。
根据F Bueche掺和型导电高聚物导电无限网络理论，维的多晶铁纤维在材料中相当于一个个“桥，当多晶铁纤维和镍粉的含量(即质量分数，本文均同)达到临界值时，它们会“列队形成一种导电无限网络，使自由电子载流子从LDPE的一端经过“桥。到另～端，从而使材料导电性增强。
由Gurland理论，复合材料中形成导电网络的几率取决于每个导电粒子与周围粒子接触的统计平均数n,和每个颗粒的空间容许最大接触数Z。当n>1时，开始形成断续的导电网络；1．3≤n≤1．5时，形成连续导电网络，材料的电阻率急剧下降；当n>2，导电网络完全形成，电阻率不再随导电粒子的增多而降低。1维的多晶铁纤维与周围导电粒子的接触数大于0维的镍粉，更易形成导电网络，材料的导电能力更强。
