good 炭黑_ABS高密度复合体的电性能与电磁特性
电缆屏蔽材料的种类及应用
引言屏蔽电缆（图1），一方面可以减少电缆内部传输信号的泄漏，降低对外的电磁辐射污染，使信息更加保密；另一方面可以有效地防止外部电磁环境对电缆内信号产生干扰，保证信号传输的质量。
本文主要介绍当前国内外电缆屏蔽材料的种类及研究现状。
电缆屏蔽层的屏蔽范围；② 可增加屏蔽层的厚度来提高电缆屏蔽性能；③ 可在电缆屏蔽结构上采用多层屏蔽，这是由于电磁波在层与层之间存在的反射，使得多层屏蔽效果比厚度相同的单层屏蔽效果更好。
2 电缆屏蔽材料的种类2.1 金属丝编织防波套金属丝编织防波套是通过编织设备将金属丝以一定的编织结构编织而成的，金属丝多采用铜丝（包括镀银铜丝、镀锡铜丝等）和钢丝等，张险峰等[4]用铜包铝丝来代替铜丝作为编织屏蔽材料，通过实验发现，铜包铝丝的规格略选择大一些，并将编织结构略加调整，屏蔽性能可等同于或略高于铜丝编织，电缆的力学性能也完全能够保证使用要求。
对于金属丝编织防波套，不同的结构参数具有不同的屏蔽性能，刘诗钟等[5-7]研究了金属丝编织防波套的结构参数与屏蔽性能的关系：① 编织层的屏蔽效能不仅与金属本身的电导率和磁导率有关，还与金属丝编织的层数、覆盖率和编织角等结构参数相关，且层数越多、覆盖率越大、编织角越小，编织层的屏蔽性能越好；② 编织角应控制在30~45之间，但结合实际生产，编织角在30±5的范围内较为适宜；③ 对于单层编织层，覆盖率为85％比较合适。
金属丝编织防波套弯曲性较好，具有良好的机械保护性能，但由于金属丝编织防波套不可避免地有空隙，图1 电缆屏蔽结构电缆屏蔽材料的种类及应用Type and Application of EMS Materials for Cables 合肥工业大学材料科学与工程学院 王晓东 宣天鹏摘要介绍了金属丝编织防波套、金属复合带、半导电高分子材料、电化学镀屏蔽膜和导电涂料等电缆屏蔽材料的组成、结构、制造工艺、特点、应用及发展现状，有助于电缆制造厂商和用户根据实际工作条件，合理选择屏蔽材料及制造方法。
ABS
ABS的合成方法
⑴控制橡胶粒径小于1.5um，改进光泽度； ⑵控制橡胶粒径和形态，改进抗冲性； ⑶增加橡胶相中的夹附量； ⑷使橡胶的粒子呈双峰分布； ⑸优选引发剂类型和浓度等； ⑹引入第四单体改性：如引入α-甲基苯乙烯 生产耐热ABS树脂。
四、ABS的成型特性
成型温度：200-240℃干燥条件：80-90℃2小时 1.无定形料，流动性中等，吸湿大，必须充分干燥， 表面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，3小 时。 2.宜取高料温，高模温，但料温过高易分解（分解温 度为>270℃）。对精度较高的塑件，模温宜取50-60度 ；对高光泽.耐热塑件，模温宜取60～80℃。 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料 温、高模温，或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表 面会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具 及时进行清理，同时模具表面需增加排气位置。
ABS的成型特征
1、无定形料，流动性中等，吸湿大,必须充分干燥,表 面要求光泽的塑件须长时间预热干燥80-90度，3小时。 2、宜取高料温，高模温,但料温过高易分解(分解温度 为>270度)。对精度较高的塑件,模温宜取50-60度,对 高光泽.耐热塑件,模温宜取60-80度。 3、如需解决夹水纹，需提高材料的流动性，采取高料 温、高模温，或者改变入水位等方法。 4、如成形耐热级或阻燃级材料，生产3-7天后模具表面 会残存塑料分解物，导致模具表面发亮，需对模具及时 进行清理，同时模具表面需增加排气位置。 5、强度较高，耐冲击能力强。
二、ABS的特点：
1、综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定 性，电性能良好。 2、与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑 件，且可表面镀铬，喷漆处理。 3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等 级别。 4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好， 柔韧性好。
碳黑知识
碳黑分析检测单广泛应用于导电和防静电“橡、塑”制品、内、外屏蔽电缆材料、防静电油、水性涂料、高级轿车分火线、防静电塑料油箱。
各种橡、塑密封条、件填充及染色补强剂。
15000左右淄博华光化工厂本产品经化工部碳黑研究所检测，导电性能属国内最佳，可代替国外进口ketjenblack ec系列碳黑，该特导电碳黑填补国内空白。
特导电碳黑是以空壳高链状结构所组成，经特殊处理产品一次结构粒径30nm，比表面积大，分散性高，由于絮聚集体构成的网状结构使得其本身具有特高的导电性能，比电阻0.35.cm，ph值8.0，现广泛应用于导电橡胶，塑料，防静电管材，抗静电油箱，电缆pvc，eva屏蔽料等需要混入导电材料的各种制品中，深受用户好评。
本厂务实求效，管理严谨，质量为先，信誉至上，将竭力为客户服务。
我司的高色素碳黑属国内首创，着色度110%，dbp吸收值3.8.0ml/g，可应用于橡胶，色母料，电缆等需要染色的行业中。
主要用途：应用于导电及抗静电橡胶、导电塑料、电缆料、特种涂料、高档色带、屏蔽料、防静电油、水性涂料、塑料油箱、导电膏等。
以及各种橡塑密封件等其它导电、抗静电产品。
基本国标1级2级3级目前产品质量水分%≤ 2.0 2.5 3.0 0.4--1.1灰份%≤ 2.0 2.5 3.0 0.4--1.5视比容MVg 12.5--15 12--16 11--12 12.5--14比电阻∏cm0.60 0.65 0.65 0.28--0.38盐酸吸液量 ml/g 4.2 4.2 4.2 6.2--6.5粗粒粉%≤0.02 0.03 0.04 0.001日本进口DENKA BLACK（20元/公斤上海荣仲实业）是一种由乙炔气热裂解,并分别经50%压缩及造粒两种后处理加工而成的超导电乙炔炭黑,具有导电性好、导热性好、纯度高、分散性好,补强性好,重金属含量少,比表面积小,表面不吸水等特点。
物性：C含量99.84%O含量0.12%H含量0.04%灰份0.06%比表面积(吸碘值,mg/g) 65(50%压缩)电阻率(Ω•cm) 0.190Fe含量≤0.15PPMS含量≤2PPM粒径μm 35（400目）用途：1、用于各类干电池中,纯度高,安全性好,易电极反应2、用于各类导电橡胶及塑料，比重小、补强好、耐腐蚀、易分散3、用于工程塑料中(HIPS,PVC,PC,POM,PP),颗粒细且均匀,如IC tray中4、用于电缆屏蔽料（半导电EVA），纯度高,安全性好,添加33%-40%(wt)可保证电阻小于100Ω•cm5、用于硅橡胶中,由于S(硫)含量极低,不影响硫化,补强性好6、各类锂电池及蓄电池中,金属含量极低,安全性好7、防静电材料、输送带及各类油管8、导电油墨，导电涂料及粘合剂9、PTC效应电缆10、轮胎用胶囊，导热性好11、各类塑料导热面盘导电炭黑用途：各类导电橡胶、硅橡胶（含硫少，不影响硫化）、电缆屏蔽料（半导电EVA）、防静电材料、输送带、各类油管、导电涂料、粘合剂、PTC效应电缆、轮胎用胶囊、各种电池导电剂等。
碳浆成分及导电的原理
碳浆成分及导电的原理碳浆是一种由碳纳米管或石墨烯等碳基纳米材料与溶剂混合而成的胶体体系。
它具有许多优异的性质，如导电、导热、力学强度高、化学稳定性好等，因此在许多领域中得到广泛应用，如电子器件、能源存储、传感器等。
碳浆的成分主要包括碳基纳米材料和溶剂。
常见的碳基纳米材料有碳纳米管和石墨烯。
碳纳米管是由碳原子以一定方式排列而成的中空管状结构，具有优异的导电性能和力学性能。
石墨烯是由一个碳原子层构成的二维材料，其具有高导电性和高机械强度。
碳纳米管和石墨烯等碳基纳米材料的选择主要考虑其导电性能和成本因素。
溶剂是碳纳米材料和其他添加剂的载体，起到溶解、分散和稳定材料的作用。
常见的溶剂有水、有机溶剂如乙醇和异丙醇等。
使用不同的溶剂可以调控碳浆的粘度、稳定性和加工性能。
碳浆的导电原理与碳基纳米材料的导电性有关。
碳纳米材料具有优异的电子输运性能，其导电性与其结构和形状密切相关。
碳纳米管和石墨烯具有一维和二维的π共轭结构，这种结构特殊性能使其电子在材料内部快速传输。
碳纳米管和石墨烯的等效导电性可以通过乌尔巴赫方程和漏磁测量等方法进行测定。
碳纳米材料在溶剂中的分散性也是影响碳浆导电性的重要因素之一。
如果碳纳米材料分散均匀，能够形成导电网络，电子可以在材料内快速传输，导电性能会显著提高。
而如果碳纳米材料聚集成团，导致电子传输路径受阻，导电性能会降低。
因此，碳浆中的分散剂在制备过程中起到很重要的作用，能够有效提高碳浆的导电性能。
此外，碳浆中添加的其他组分，如导电聚合物、氧化物纳米颗粒等，也可以影响碳浆的导电性能。
导电聚合物能够与碳纳米材料形成导电网络，增强碳浆的导电性。
氧化物纳米颗粒在碳浆中具有高导电性和良好的分散性，能够提高碳浆的导电性。
总的来说，碳浆的导电原理与碳基纳米材料的导电性以及碳纳米材料的分散性密切相关。
通过选择适当的碳基纳米材料和溶剂，以及添加合适的组分，可以实现具有优异导电性能的碳浆。
碳浆的导电性使其成为许多领域中的重要功能材料，具有广阔的应用前景。
矿产品增值税税率恢复到17%
（）随着热处理温度的升高 ， ２ 复介电常数的实 部 与虚部 增大 。热处 理 温度越 高 ，复介 电常数 的实
部 与虚部 越大 。
（ ）不加 入其 他 吸收剂 ，对 炭纤维 进 行真 空热 ３
ｄｐ ｌ Ｆ Ｓ ｅ ｍ ｎ ［ 】 ｏ ｐ ｓ ｅＳｒｃ ｒ ，２ ０ （４ ： ｉｏ Ｓ ｌ ｅ ｔＪ ．Ｃ ｍ ｏｉ ｔ ｔ ｅ ０ ６ ７ ） ｅ ｅ ｔ ｕ ｕ ｓ
１ ～ １ ２． ５３ ６
【０ Ｉ Ｏ Ｊ Ｒ ｄ ｒ ｂ ｏｂ ｇｍ ｔ ａ ｏ ｅｒ ｅ ｉ １ 】Ｖ Ｎ Ｙ Ｋ ． ａ ａ ａ ｓｒｉ ａｅ ｌ ｆ ｍ ｔ ｏ ｔ ｄ ｓ ｎ ｎ ｉ ｒ ｓｒ ｈ ｙ ｏ ｇ
Ｌ ＥＥ． Ｃｈａ ａ ｔｒｚ ｔｏ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｐ ｏ ｅ ｔｅ ｏ ｒｃ ｅｉａｉ ｎ ｆ ｌｃ ｒｍａ ｎ ｔｃ ｒ ｐ ｒｉ ｓ ｆ
３ 结 论
（ ） 过 Ｃ Ｄ炉真空 热处 理后 ， 以有效 地改 １通 Ｖ 可 善 炭纤 维 的介 电常数 。
ｐ ｌｍ ｒ ｏ ｐ ｓ ｅｍ ｔ ｉ ｓ ｉ ｅ ａｅｍ ｔｏ ［ 】 ｏ ｅ ｃｃ ｍ ｏｉ ａｅ ａ ｔ ｆ ｅｓ ｃ ｅｈ ｄ Ｊ ． ｙ ｉ ｔ ｒｌｗ ｈｒ ｐ
ａ．Ａｎ ｏ ｉ ｚｎ ｔ ｄ ｆｒｄ ｓｇ ｆｍｉｒ ｗａ ｅ ａ ｓ ｒ ｉ ｇ １ ｐｔｍｉｉ ｇ ｍｅｈｏ ｏ ｅ ｉｎ ｏ ｃｏ ｖ ｂ ｏ ｂ ｎ
介 电常数 的实部 与虚 部都 要 大 。这 可 能是 随着 温度 的升 高 ， 非碳 元素 逐步 析 出 ， 含量 逐渐 升 高 ， 元 碳 碳 素 的存 在形 式也 由有 机 向无机转 化 。随着碳 含量 的 升高 ，炭纤维 的 电磁参数 也会 有相 应 的变 化 ，碳 含 量越高 ， 炭纤 维 的 电阻率越 小 ， 电常数越 大 。 介
导电高分子材料
概述一类具有导电功能（包括半导电性、金属导电性和超导电性）、电导率在10S／m 以上的聚合物材料。
[高分子导电材料具有密度小、易加工、耐腐蚀、可大面积成膜以及电导率可在十多个数量级的范围内进行调节等特点，不仅可作为多种金属材料和无机导电材料的代用品，而且已成为许多先进工业部门和尖端技术领域不可缺少的一类材料。
高分子材料长期以来被作为优良的电绝缘体，直至1977年，日本白川英树等人才发现用五氟化砷或碘掺杂的聚乙炔薄膜具有金属导电的性质，电导率达到10S/m。
这是第一个导电的高分子材料。
以后，相继开发出了聚吡咯、聚苯硫醚、聚酞菁类化合物、聚苯胺、聚噻吩等能导电的高分子材料。
“导电高分子材料具有良好的导电性和电化学可逆性，可用作充电电池的电极材料。
利用Ppy制作的可充电电池，经300次充放电循环后，效率无下降，已达到商业应用价值。
导电性高聚物在太阳能电池上的应用也引起了广泛的关注，美国科学家Jeskocheim 利用聚吡咯和聚氧化乙烯固态电介质膜试制了光电池，可产生1mA/cm2的电流，0.35V 的电压。
尽管这种光电池目前还不如Si太阳能电池，但由于导电聚合物重量较轻、易成形、工艺简单，并能生成大面积膜，具有绿色环保的特点，因而发展前景十分诱人。
导电高分子材料还是制作超级电容器的理想材料。
如采用掺杂后的聚吡咯高分子化合物，电导率高达100 S/cm，频率特征非常出色，尤其在高频区的特性与以前电容器相比有很大改善。
经过多年世界范围内的广泛研究，导电聚合物在新能源材料方面的应用已获得了很大的发展，但离实际大规模应用还有一定的距离。
这主要是因为其加工性不好和稳定性不高造成的。
”应用概况高分子材料在很长一段时期都被用作电绝缘材料.随着不同应用领域的需要以及为进一步拓宽高分子材料的应用范围，一些高分子材料被赋予某种程度的导电性以致成为导电高分子材料.第一个高导电性的高分子材料是经碘掺杂处理的聚乙炔，其后又相继开发了聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚苯胺等导电高分子材料。
炭黑super p的电导率
炭黑super p的电导率炭黑是一种常见的碳材料，具有许多优异的物理和化学性质。
其中，炭黑Super P作为一种高性能碳黑材料，被广泛应用于电化学领域。
本文将探讨炭黑Super P的电导率以及其相关性质和应用领域。
一、炭黑Super P的基本介绍炭黑Super P是一种纳米级碳黑材料，具有极高的比表面积和导电性。
它的颗粒结构较小，形态均匀，表面光滑。
此外，炭黑Super P具有较高的热稳定性和化学稳定性，不易被氧化或分解。
这些特性使得炭黑Super P成为电化学领域中重要的导电材料。
二、炭黑Super P的电导率特性炭黑Super P的电导率是其在电场作用下导电性能的度量。
由于Super P的纳米级颗粒结构和高比表面积，使得电荷在其表面之间能够迅速传播。
其导电性能主要取决于以下几个重要因素：1. 炭黑Super P的比表面积：炭黑Super P的比表面积非常大，能提供更多的表面活性位点。
这些活性位点能够吸附和传递电荷，从而提高电导率。
2. 炭黑Super P的粒径：炭黑Super P具有较小的颗粒粒径，颗粒之间的距离短，电荷可以更快速地传播。
这有利于提高电导率。
3. 炭黑Super P的导电路径：炭黑Super P具有网络状结构，形成多条导电路径，有利于电荷传输的路径选择，进一步提高了电导率。
4. 炭黑Super P的含碳量：炭黑Super P的高含碳量使得其具有良好的导电性能。
碳作为一种电子供体，通过电子转移来实现电导。
综上所述，炭黑Super P的高比表面积、小颗粒粒径、网络状结构和高含碳量是其卓越的电导率特性的重要因素。
三、炭黑Super P的应用领域炭黑Super P以其出色的电导率特性，在众多领域中得到广泛应用。
以下是炭黑Super P在不同领域中的应用示例：1. 电池领域：炭黑Super P作为电极材料的添加剂，能够增强电池的电导率和循环稳定性，提高电池的功率和能量密度。
2. 超级电容器领域：炭黑Super P作为超级电容器的电极材料，能够提供更多的导电路径，提高超级电容器的能量存储和放电速率。
炭黑MSDS通用安全技术说明书
化学品安全技术说明书1、企业资质认证产品名称：N炭黑别名：炭黑，炉法炭黑材料应用：各种工业产品供应商：炭黑有限公司地址：中国68号联系电话： 666 传真： 8882、炭黑的组成成分3、危险性概述危害显示：本品为非危险物品主要接触途径：吸入，眼睛接触，皮肤接触。
潜在的健康影响：眼睛接触：可能引起机械刺激。
但是不会永久的伤害眼膜。
对于平常的工业或商业接触有较低的危害。
皮肤接触：无已知的不良反应。
吸入：粉尘可能刺激呼吸道。
应对机器设备和能够产生灰尘的地方提供适当的排气通风。
另请参阅第8部分。
食入：正常使用下不会出现已知的健康损伤。
对于平常的工业或商业接触只有较低的危害。
致癌影响：国际癌症研究机构列出的物品。
另请参阅第9部分。
主要影响器官：肺。
暴露恶化的疾病：哮喘，呼吸障碍潜在的环境影响：不需要特别的环境预防措施。
不溶解于水。
另请参阅第12部分。
4、急救措施皮肤接触：应用肥皂和水彻底清洗。
若症状加重，请就医。
眼睛接触：应立即用大量的水冲洗眼睛15分钟。
若症状加重，请就医。
吸入：如果咳嗽，呼吸急促或者发生其他呼吸问题，请移到其他地方呼吸新鲜空气。
若症状无好转，请就医。
如果有必要的话，请通过标准的急救措施来恢复正常呼吸。
食入：不要催吐，如清醒，给予几杯水，千万不要给休克的人通过口腔喂任何东西。
医生提示：请根据症状处理。
5、消防措施灭火器：应使用泡沫，二氧化碳，干粉或者水喷雾。
如果已经使用过水，推荐使用水雾。
不要使用强直流水，因为它可能溅射扩散火苗。
消防员的特殊防护装备：要穿戴合适的防护装备。
发生火灾时，应佩带独立的呼吸设备。
具体危害：炭黑燃烧时可能不明显，除非搅拌时出现火花。
对已经着火的炭黑，我们应该严密地观察至少48小时以确保无隐燃存在。
燃烧会产生刺激性的烟气。
该产品不能溶解的，并且漂浮在水上。
如果可能，设法控制悬浮物质。
该物质会产生火灾隐患，因为它漂浮在水上。
分解或燃烧产生的危害物：一氧化碳，二氧化碳，硫的氧化物，分解的有机产物。
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炭黑/ABS高密度复合体的电性能与电磁特性3段玉平,刘顺华,胡雅琴,温 斌,王桂芹(大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116023)摘 要: 高密度平板吸波材料由于体积小、能承载而受到越来越多重视。
本文研究了炭黑含量和偶联剂对炭黑(CB)/丙烯腈2丁二烯2苯乙烯共聚物(ABS)复合平板材料的导电性、电磁屏蔽性能以及不同厚度平板材料吸波效能的影响。
结果表明复合平板的体电阻率随炭黑含量的增加而降低,在15%(质量分数)时出现渗滤值,当炭黑含量达到30%(质量分数)时,体积电阻率达到最低值,约为103Ω・cm,而屏蔽效能随炭黑含量的增加而增加。
而10%偶联剂的加入使得体电阻率增加,屏蔽效能降低。
3mm厚复合平板的吸波效能随炭黑含量的增加吸收峰值也随之增加,而6mm厚时,20%CB复合平板吸收峰值达到最大21.76dB。
偶联剂使吸波效能在不同炭黑含量显示出不同的趋势:当炭黑含量较小(5%和10%)时,偶联剂加入降低了平板的吸收衰减;当炭黑含量较大(20%和30%)时,偶联剂却使得吸收衰减峰值大大增加,有效频段也随之拓宽。
关键词: 复合材料;平板;导电性;电磁屏蔽;吸波中图分类号: TB34文献标识码:A 文章编号:100129731(2006)01200362041 引 言随着对电磁波吸收材料研究的深入以及实际应用的需求,能承载、高吸收性能、质量轻、体积小等高性能结构型吸波体已成为当前吸波材料的研究重点。
平板型电磁屏蔽与吸波材料正是在此背景下受到越来越多的关注,许多学者进行了卓有成效的研究:一方面是通过电脑模拟等手段对单层或者多层平板吸波材料的电磁参数以及结构进行优化设计[1～7];另一方面在实践研究中,李家俊等[8]详细分析了不同树脂体系对复合材料屏蔽效能的影响。
而在吸波材料研究方面,主要通过设计不同厚度双层碳团簇平板材料来提高吸波效能[9～11]。
除此之外,多层吸波结构也有不少报道[12～14]。
连续基体单层平板型吸波材料虽然很难在较宽频段内达到理想的吸收效果,但是由于制备工艺简单以及作为制备多层复合吸波体的基础,不少学者进行过多方面的研究[3,6,7,15,16]。
提高材料的电磁波吸收性能,一般要求电磁波最大限度地进入材料内部而且能在材料内部达到足够大的能量损耗。
这对炭黑填充聚合物基体材料来说,电磁波能最大限度地进入其内部与电磁波在材料内部有较大的损耗本来就是一对矛盾,是以减小或增加基体中导电炭黑含量为条件的。
因为增加炭黑含量虽然能提高材料中电磁波的损耗,但随着导电炭黑含量的增加,复合材料电阻率下降,电磁波在材料表面的反射增强,不能够充分进入材料内部,反之亦然。
因此研究聚合物基体中导电填料含量、复合材料电导率和对电磁波衰减以及它们之间的相互联系是很有意义的。
本文以炭黑/ABS平板材料为基础,探讨了高密度平板材料的电导性、屏蔽效能和吸波效能之间的联系。
2 试样制备与试验方法2.1 原料ABS(丙烯睛2丁二烯2苯乙烯),为盘锦乙烯工业公司生产,牌号为ABS2C H510;炭黑是抚顺东信化工有限公司生产的N234;钛酸酯偶联剂,型号为NDZ2105,由武汉华昌应用技术研究所生产。
2.2 试样制备在氩气保护下,700℃加热2h对炭黑进行预处理以去除其表面的有机物,并且达到活化炭黑的目的[17]。
ABS进行干燥处理,使其含水量在0.1%(质量分数,下同)以下同。
将炭黑含量15%的肽酸脂偶联剂用异丙醇稀释后与所需炭黑均匀混合后在100℃烘干备用。
将不同质量配比的ABS和炭黑在S J25225塑料挤出机挤出,挤出机3段温度分别设定为加料区170℃、熔融区180℃、机头175℃。
为了达到充分混合的目的,将挤出———造粒———挤出这一过程反复多次,以使炭黑比较均匀地分散在ABS基体中。
把充分混合的颗粒在10M Pa的压力下分别压制成 115mm×2.3mm和厚度分别为3和6mm,200mm×200mm的高密度片材,待测其电性能和电磁特性。
2.3 试验方法导电性采用图1所示的三电极法[18]测量,高压电极与保护电极之间的电压和通过高压电极与测量电极之间的电流之比称为体积电阻R V。
由R V及电极和试样电极尺寸可以计算出体积电阻率ρv。
3基金项目:国家自然科学基金资助项目(50402025)收到初稿日期:2005205216收到修改稿日期:2005207227 通讯作者:段玉平作者简介:段玉平 (1977-),男,山西忻州人,在读博士,师承刘顺华教授,从事导电与吸波高分子材料的研究。
ρv =R v ・Sd 式中S为测量电极面积,cm 2;d 为试样厚度,cm 。
在同轴线中模拟空气中的远区平面电磁波,利用美国惠普公司生产的H P8753D 网络矢量分析仪和远场同轴测试装置共同组成法兰同轴测试系统来测量试样的电磁屏蔽性能。
测试频段为130～1500M Hz 。
测试系统见图2。
图1 三电极体电阻测试仪Fig 1Three elect rodes test system图2 远场屏蔽效能同轴测试系统示意图Fig 2Set 2up for EM I shielding effectiveness measure 2ment 试样反射损耗性能评价在无回波暗室中采用弓形法测试技术,测试频段为8～18GHz 。
3 结果与讨论3.1 导电性能3.1.1 炭黑含量对导电性的影响将炭黑分别以5%、10%、15%、20%、25%、30%的质量百分含量与ABS 在塑料挤出机中挤混。
其体积电阻率的变化规律如图3所示。
从图3中可以看出,导电性并不是随着炭黑含量的增加而呈比例的升高,而是随着炭黑含量的增加,体电阻率出现一个突变区。
当炭黑含量<15%时,体积电阻率>109Ω・cm ,基本上是绝缘体。
这是由于当炭黑含量<15%时,炭黑粒子间距较大,此时形成链状导电通道的几率较小,主要是隧道效应起作用[19,20]。
但是当炭黑含量超过15%后,体积电阻率呈指数规律下降,因为炭黑粒子增多粒子间距变小,链状通道就逐渐成为主要作用,在此区域内,炭黑含量的细微变化都会导致体积电阻率的显剧变化,这种现象通常称为“渗滤效应”(percolation effect )[19,21,22]。
当炭黑含量超过25%的时候,体积电阻率达到103Ω・cm ,导电网络基本上形成,在这之后下降趋势缓慢。
炭黑颗粒在ABS 中分布状态如图4所示。
从图中可以看出。
随着炭黑含量的增加,炭黑颗粒间距逐渐减小,在基体中的导电链逐渐形成。
图3 炭黑含量对复合材料电阻率的影响Fig 3Effect of CB content on volume resistivity图4 复合材料断口扫描电镜照片×10000Fig 4SEM micrograp h of t he sample f ract ure (×10000)3.1.2 偶联剂对导电性的影响钛酸酯偶联剂按质量分数10%的比例加入炭粉中,充分混合后偶联剂将炭黑颗粒包覆起来。
偶联剂中的单烷氧基或螯合基官能团在钛酸酯和填料之间产生偶联作用。
其它官能团—(OR 2)3可与聚合物分子发生化学交联或物理缠绕。
所以适量的偶联剂(2%～5%)能改善填料与基体之间的结合状况和填料在基体中的分散均匀程度[23～25],从而改善复合材料的电导性。
但是当偶联剂含量较大时,炭黑颗粒被包覆起来,使得炭黑颗粒在基体中不容易形成导电链,电性能与相同含量未加偶联剂相比有所下降,如图5所示。
图5 偶联剂对CB/ABS 导电性的影响Fig 5Effect of titanate coupling agent on elect ricalconductivity3.2 屏蔽性能3.2.1 炭黑含量对屏蔽性能的影响由图6可见,随着炭黑含量的增加,CB/ABS 复合材料的电磁屏蔽性能会逐渐增强。
从前面分析可知,随着炭黑含量的增加,复合材料的导电性能会增加,所以反射衰减增加,电磁屏蔽性能增强。
根据文献[26],反射损耗是导电材料中的带电粒子(自由电子或空穴)与电磁场的相互作用的结果,与相对磁导率μr 和电导率σr 大小有关,磁导率可视为定值,于是材料的的电导率越大,反射损耗就越大;另外屏蔽效能也存在一定的吸收损耗。
吸收损耗是屏蔽材料中的电偶极子或磁偶极子与电磁场作用所产生的热损耗引起的。
电导率达到一定值,炭黑颗粒越多,其对电磁波的吸收损耗就越多。
图6 炭黑含量对CB/ABS 屏蔽效能的影响Fig 6Effcet of different CB mass f raction on shieldingefficiency 3.2.2 偶联剂对屏蔽性能的影响根据3.1.2,10%偶联剂的加入使得复合材料的体电阻率增加,导电率降低,所以复合材料对电磁波的反射减少,屏蔽效能降低。
图7中可以看出20%CB 和30%CB 复合材料中加入偶联剂后屏蔽效能明显降低。
图7 偶联剂对CB/ABS 屏蔽效能的影响Fig 7Effect of titanate coupling agent on shielding ef 2ficiency 3.3 吸波效能3.3.1 炭黑含量对不同厚度平板吸波效能的影响如图8所示,3mm 厚平板吸波材料随炭黑含量的增加在某些频段对电磁波反射损耗增加。
特别在14～18GHz 范围内,变化趋势较为明显。
当炭黑含量达到30%时,其高密度平板在16.2GHz 出现吸收峰达到约13dB 的反射损耗。
这是因为炭黑/ABS 复合材料吸波的机理一般被认为主要是电损耗型。
在电磁场作用下,材料内部产生极化,其极化的强度矢量落后于电场一个角度,从而导致电场同相的电流产生,即电磁场的振荡在材料内部导电网络中建立起涡流,使电能转化为热能而消耗掉[27]。
另外,复合材料可以看作一体散射介质,当电磁波进入包含炭黑粒子的介质时,在介质中的粒子上感应出偶极矩,粒子作为偶极子发生散射,由此来损耗电磁波。
随着炭黑含量的增加这种电损耗和散射损耗也增加。
图8 不同含炭量3mm 厚平板的反射损耗Fig 8Reflection lo ss of flat plate wit h different CBmass f raction (3mm ) 但是当平板厚度达到6mm 时,反射损耗并不简单地随炭黑含量而变化(如图9)。
当炭黑含量低于20%时,平板反射损耗随炭黑含量的增加而增加;但是当炭黑含量>20%时,反射损耗却呈下降趋势。
这很可能由于电磁波能穿透6mm 厚20%CB 的平板复合体且在其内部某些频段有较大的衰减,而且还伴随有反向电磁波的干涉损耗。
而电磁波却不能完全穿透6mm 厚30%CB 的复合体,况且与20%CB 复合体相比,其表面反射也有所增强。