木基电磁屏蔽功能复合材料（叠层型）的工艺与性能
随着人民生活水平的提高，各种电器出现人民生活中，如手机、电脑。随之而来的电磁污染也日益严重。屏蔽是解决电磁污染的有效办法。因此，发展木基电磁屏蔽功能复合材料可以有效地降低电磁污染的危害。目前，制造木基电磁屏蔽功能复合材料的导电物质有碳纤维、石墨、金属粉末、金属纤维、金属网、有机导电物质等。制造方法有直接添加、表面覆盖、化学结合等。
本文采用落叶松胶合板热压工艺参数，并通过热板干燥展平、混炼、柔性加压等工艺手段进行研究：(1)3种导电粉末(0维)：铜类粉末(Cu)、镍类粉末(Ni)、石墨类粉末(CP)，以及2种导电纤维(1维)：铁类纤维(SF)、铜类纤维(CF)；(2)不同材料(金属、非金属)，不同维数(0维、1维)，不同长度(3mm～4mm，6mm～7mm，9mm～10mm)导电单元混合作用；在不同涂胶量条件下，对材料在9KHz～1.5GHz的公频范围内电磁屏蔽效能(SE)最小值、平均值、最大值以及胶合性能的影响。按照中华人民共和国军国标(SJ20524-1995)测试材料电磁屏蔽效能，按照国标(GB/T9846-2004)测试性能，得到以下结论：
(1)6mm～7mm铜类纤维施加量为100g/m2和120g/m2，在涂胶量为250g/m2时电磁屏蔽效能均超过30dB；9mm～10mm铜类纤维，纤维施加量为120g/m2，在涂胶量为250g/m2和300g/m2时，电磁屏蔽效能均超过35dB，已初具实用价值；
(2)导电单元的加入有利于材料电磁屏蔽效能提高，但不利于材料胶合强度的提高。胶合强度降低又不利于电磁屏蔽效能提高。因此，材料的电磁屏蔽性能是这两个方面综合作用结果。涂胶量对材料电磁屏蔽效能和胶合强度的影响因导电单元而异。在相同导电单元施加量的条件下，1维导电单元比0维导电单元有利于材料电磁屏蔽效能提高，但不利于胶合强度提高；
(3)铜类粉末由于存在氧化问题，几乎没有电磁屏蔽效能，但胶合强度能达到国家标准。在涂胶量250g/m2导电单元施加量120g/m2时，铜类粉末占固化后胶的比例为120：125，接近50％，仍然几乎没有电磁屏蔽效能；
(4)所有材料的电磁屏蔽性能最小值均出现在低频率段(＜30MHz)，随着频率的上升，电磁屏蔽效能逐渐上升，然后再下降。材料的木破率较小，变异系数普遍较大，并且木破率变化没有规律性。总的来说，随着导电单元的加入量的增加，材料的电磁屏蔽效能也上升，而材料的胶合强度刚好相反，呈下降的趋势。但在实验范围内，除SF25-80以外，其它材料的胶合强度均超过国标GB9846.12-2004Ⅱ类胶合板标准所规定的最低胶合强度0.8MPa，且变异系数较小；
(5)在相同导电单元施加量的条件下，施加石墨类粉末比镍类粉末不仅更有利于材料电磁屏蔽效能的提高，也有利于胶合强度的提高，特别是在施胶量较大的情况下更是如此。而在相同导电单元体积填充率的条件下，施加镍类粉末比石墨类粉末有利于材料电磁屏蔽效能的提高；
(6)镍类粉末填充材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值分别为0.00dB～5.86dB和0.00dB～11.15dB。在涂胶量为250g/m2时，材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值大于或等于16.3％；在涂胶量为400g/m2时，对于电磁屏蔽效能平均值和最大值渗滤阈值均为9.5％～10.9％。石墨类粉末填充材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值分别为2.73dB～7.86dB和5.28dB～13.13dB。石墨类粉末涂胶量为职250g/m2时材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值为34.3％～38.5％。在涂胶量为400g/m2时，材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值为24.6％～28.1％；
(7)对于铁类纤维，涂胶量的增大有利于胶合强度提高。涂胶量的加入对材料电磁屏蔽性能同样有正反两面影响，材料的电磁屏蔽性能是这两个方面综合作用结果。对于铜类纤维，总的来说，涂胶量增大，不利于胶合强度提高；
(8)在相同导电单元施加量的条件下，施加铁类纤维比铜类纤维更有利于材料电磁屏蔽效能的提高，同时也更有利于胶合强度的提高。但在涂胶量仅有250g/m2，而铁类纤维施加量达到80g/m2时，混合胶液中的铁类纤维过于密集，对胶合强度有非常不利影响，可以适当通过增加涂胶量来缓和这种不利影响；
(9)铁类纤维填充材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值分别为7.07dB～14.45dB和10.63dB～21.14dB。铁类纤维在涂胶量为250g/m2时材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值为5.7％；在涂胶量为400g/m2时材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值均为3.6％。铜类纤维填充材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值分别为1.89dB～15.50dB和6.34dB～28.76dB。铜类纤维在涂胶量为250g/m2时材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值为12.2％；在涂胶量为400g/m2时材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值的渗滤阈值大于或等于6.5％；
(10)不同长度铁类纤维填充材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值分别为8.28dB～14.98dB和13.40dB～21.37dB。不同长度铜类纤维填充材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值分别为7.21dB～16.26dB和15.61dB～5.01dB。铁类纤维和铜类纤维填充材料随着导电单元的长度的增加，材料的电磁屏蔽效能平均值和最大值上升；而材料的胶合强度刚好相反，呈下降的趋势。随着涂胶量的增大，电磁屏蔽效能平均值和最大值均有不同程度下降，而胶合强度均有不同程度上升；
(11)无论对铜类纤维—石墨类粉末体系还是铜类纤维—镍类粉末体系，铁类纤维的减少对电磁屏蔽效能都有不利影响，但有利于胶合强度的提高。铁类纤维对铁类纤维—镍类粉末混合体系的电磁屏蔽效能贡献率优于铁类纤维—石墨混合体系。无论对铜类纤维—石墨类粉末体系还是铜类纤维—镍类粉末体系，铜类纤维的减少对电磁屏蔽效能都有不利影响，这种减少不利于铜类纤维—石墨类粉末混合体系胶合强度的提高，但有利于铜类纤维—镍类粉末混合体系胶合强度的提高。铜类纤维对铜类纤维—石墨类粉末混合体系的电磁屏蔽效能贡献率优于铜类纤维—镍混合体；
(12)在铁类纤维—铜类纤维混合体系中，随着铁类纤维含量的减少，电磁屏蔽效能、胶合强度均下降。
木基复合材料;碳纤维;石墨;金属粉末;金属纤维;金属网;有机导电物质;胶合热压工艺;电磁屏蔽功能
中国林业科学研究院
硕士
木材科学与技术
傅峰
2005
中文
TB34;TB33
132
2006-07-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）