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防电磁干扰高分子复合包装材料

摘 要：介绍了三类防电磁干扰高分子复合材料的制作工艺，并对原材料的选用、工艺要求、材料性能做出说明。

关键词：防电磁干扰，制备工艺，复合材料

防电磁干扰高分子复合材料同时具有防静电等防护功能，耐化学腐蚀，封合方式多样，用其作包装材料能满足火炸药、集成电路、电子器件、军工产品对包装材料的特殊要求。防电磁干扰高分子复合材料按制作工艺分为：导电材料复合型、涂层型、镀层型、表面改性型、结构导电聚合物等几类。本文根据研制实践，拟就复合型、涂层型、镀层型的防电磁干扰高分子复合材料的制作工艺作以下论述。

1 复合型导电材料

高分子材料要获得一定的电磁屏蔽功能，需将导电性防水墙物质如导电炭黑、导电纤维、金属粉末等以一定比例与热塑性树脂如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)混合，并添加偶联剂、增塑剂、滑爽剂、稳定剂、抗氧剂等技术创新体系逐渐构成多种助剂，经混炼、塑化、造粒，制得复合型导电树脂。

载体树脂选用防潮性能较好、耐低温、易热封，且耐化学品侵蚀的低密度聚乙烯树脂(LDPE)；导电性填料选用较经济的油炉法导电炭黑。通过KH—550偶联剂增强树脂与填充剂界面的结合力，将导电炭黑按一定比例(10％一25％)，加入LDPE树脂中。助剂的添加要按一定的次序，并充分搅拌均匀。添加剂的选用要注意其协同性、与树脂的相容性及耐久性，且与工艺条件相适应。采用密闭高效混炼设备和双螺杆挤出机造粒成型，该工艺要求压缩段温度在120～140℃；混炼温度、时间根据不同的设备适当调节，尽可能维持较低的加工温度，既保证炭黑分散均匀，又防止其体相结构被破坏。利用复合型导电树脂制备防电磁干扰高分子复合材料常采用以下3种工艺。

1．1 三层(ABC)共挤吹塑一干法复合工艺

将复合型导电树脂加入A面料斗挤出。该工艺要求：适当增加树脂压力；在保证薄膜塑化良好的情况下，适当降低挤出机各区的加热温度；螺杆转速与加热温度匹配；选择合适的吹胀比、牵引比；B、C面料斗选用机械强度较高、滑爽剂含量较少的LDPE和LLDPE树脂(还因导电树脂、LDPE、LLDPE三者的MI接近)。

此薄膜C面经电晕处理，使其润湿张力＞38dyn／cm2，与外层材料经干法复合。干法复合按常规的工艺要求即可，在此不作赘述。经干法复合工艺制得防电磁干扰高分子复合材料，A面作为防电磁干扰材料的功能面。

1．2 双面(AB)共挤复合工艺

将导电树脂加入A面料斗挤出。该工艺要求：选择MI值较高(接近7)的导电树脂；适当调节熔体温度接近粘度，防止温度过高发生变质；螺杆转速、加热温度及车速三者相匹配；适当增加树脂压力，减少滤层数或目数。适当增加挤出薄膜的厚度，以免出现空洞。B面料斗加入涂复级聚乙烯(LDPE)树脂。被加工材料表面涂布聚氨酯粘合剂，经烘箱干燥后与B面复合。选择合适的含固量及涂布辊，使粘合剂干量在2～3g／m2。其它工艺要求同干法复合。

同样以A面作为防电磁干扰功能面。

1．3 干法复合一双面(AB)共挤复合工艺

先用外层基材与聚乙烯薄膜(C)进行干法复合，用制得的复合膜进行如1．2式双面(AB)共挤复合工艺。使挤出之B面与C面复合。由汽车行业的快速发展于B、C面属同一类树脂，且B呈熔融状态，经胶辊加压后能牢固地融合在一起。故无需涂布粘合剂，也能获得理想的复合强度。而A面作为防电磁干扰高分子复合材料的功能面。

2 涂层型

涂层型防电磁干扰高分子材料的制备工艺是将金属系、金属氧化物系、导电碳系、复合填料等导电物质制成导电涂料，涂覆于高分子材料表面，形成固化的电磁屏蔽层。

高分子材料选用机械强度好，挺度佳且耐化学腐蚀的双向拉伸聚酯(BOPET)薄膜。导电涂料要求耐摩擦、耐化学品侵蚀，且导电性能持久，通常由基体树脂、导电填料、溶剂和添加剂等组成。基体树脂选用对塑料附着力好、成膜性高且耐化学侵蚀的丙烯酸或纤维素。导电填料则根据产品的颜色、透光率来选择。溶剂选用酯类或酮类，如乙酸乙酯、环已酮。选用TM—200S偶联剂有利于添料与树脂的亲和并提高涂料的附着力和强度。用双组份聚氨酯粘合剂来提高导电涂料的成膜性和与聚酯(PET)薄膜的附着力。震动筛固容易引发电击危险化剂的用量应适当减少，以免影响涂料导电性能的发挥。工艺条件为：导电涂料的固含量在20％～25％范围，涂料粘度在13～19sec(4号伏特杯测)，涂布干量2．5～3．5g／土特产m2。设定涂布机干燥箱温度分别为90℃、100℃、85℃，车速80～120m／min，环境相对湿度 70％。导电涂料涂布于聚酯薄膜表面，经干燥箱干燥后，形成固化的电磁屏蔽层。

3 镀层型

要在高分子材料表面形成一层具有电磁屏蔽功能的金属镀层，方法有：电镀、化学镀、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、热喷镀(涂)等。常见的是真空镀铝工艺。真空镀铝是在真空状态下，将铝金属加热熔融至蒸发，铝原子凝结在高分子材料表面，形成极薄的电磁屏蔽层一铝层。常用的镀铝基材有：聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)等薄膜，其表面张力＞38dyn／cm2，且需热性能好，含水量低于0．1％，工艺要求：真空度不得低于Pa，以免出现褐色条纹或铝层厚度不均现象；控制好系统张力，开启冷却系统，避免薄膜受热出现拉伸变形；精确控制卷取速度(280～320m／min)、送铝速度 (0．4～0．7m／min，φ2mm铝丝)及蒸发舟加热电流，以获得产品要求的铝层厚度(100?～300?)；可预先在薄膜上涂布一定干量的底胶，并充分干燥，再经真空镀铝，可提高铝层与薄膜的结合力。而后在铝膜上涂布一定量的保护树脂，防止铝层氧化变质。注意涂布的树脂不得影响其导电性能的发挥。经此工艺形成的电磁屏蔽层，耐磨擦，且性能持热狗机久。

4 性能测试

经委托中国人民解放军总参谋部兵种部静电计量检测站，对以上工艺制作的三类防电磁干扰高分子复合材料进行性能测试，测试结果见表1。 (依据标准CJB2605—96)

表1 3类防电磁干扰高分子复合材料的性能测试

normal align=center>性能

normal align=center>导电材料复合型

normal align=center>涂层型

normal align=center>镀层型

normal align=center>指标要求