电磁屏蔽复合材料包装箱的研究

第2期 2006年6月 纤维复合材料 FⅡ腿CoⅣ瑗电Is耶【1强 No．228 Jun．，2006 产品研制 电磁屏蔽复合材料包装箱的研究 王春齐，曾竞成，张长安 (国防科学技术大学航天与材料工程学院，长沙410073) 摘要采用复合材料树脂传递模塑(删)工艺，利用一层含不锈钢纤维的导电布为屏蔽材料，制备了具有电磁屏 蔽效能的玻璃纤维增强树脂基复合材料包装箱，该包装箱材料在1．O一4．0GHz电磁波范围内，电磁屏蔽效能最高 可高达36dB左右，且与未含导电布的相同体系的复合材料相比，力学性能基本保持不变。 关键词树脂传递模塑；电磁屏蔽；包装箱 StudyofCompositePackageofElectromagneticInterferenceShielding WANGChun—qi，ZENGJing-cheng，ZHANGChang-an (InstituteofAerospaceandMaterialEn百neeringNationalUniversityofDefenseTechnologyChangsha，Hunan，410073) ABSTRACTInthispaper，withtheaidofresintransfermouldingprocess，theglassreinforcedcompositepackageofelectro— magneticinterferenceshieldingismanufacturedbytheelectricalconductiveclothofstainlesssteelfiber(SSF)．Basedonaninves— tigationoftheelectromagneticinterferenceshieldingpropertiesandmechanicalproperties，itisfoundthattheelectromagneticinter- ferenceshieldingeffectivenessisupto36dbwithinthefrequencyrangefrom1．0GHzto4．0GHz．Comp,蒯withthecomposite packagewithoutelectricalconductiveclothofstainlesssteelf'f1)er(SSF)，itsmechanicalpropertieshasnodecrement． KEYWORDSresinlxaHsfermoulding；electromagneticinterferenceshielding；r眦kage 1前言 2．1 树脂基复合材料以其轻质高强、性能的可设计 等特性，在国民经济、国防科技领域得到广泛应用。 随着应用的深入，对复合材料功能化的需求愈加急 迫，电磁屏蔽材料的研究也不例外¨。J。 当前电磁屏蔽材料的研发主要集中在将导电材 料填充到合成树脂中，经混炼造粒，然后采用注射、 挤出、压塑等制备技术制备复合材料等方面H’5J。针 对其所制备的复合材料中导电纤维或填料等分配不 均、力学性能较差、制备较大尺寸的构件工艺难度 大、成本高等缺点，采用导电布替换一层玻璃布，利 用导电布中导电纤维分布均匀且导电布铺覆性好、 容易浸润的优点，采用复合材料RTM成型工艺，制 备出复合材料包装箱№’7]。通过对其电磁屏蔽、力学 性能的测试和，结果显示：在具有较好的电磁屏 蔽效能的同时，复合材料的力学性能基本保持不变。 这对采用RTM技术制备较大尺寸的具有电磁屏蔽 效能的树脂基复合材料构件作了有益的探讨。 2材料与试验 实验原材料 RTM专用聚酯树脂：P6—988KR，南京金陵帝斯 曼树脂有限公司； 过氧化甲乙酮(固化剂)：工业纯，广东番宇福田 化工有限公司； 环烷酸钴(促进剂)：工业纯，广东番宇福田化工 有限公司； 含不锈钢纤维导电布(不锈钢纤维重量比分别 为5％、10％、20％)：国防科大501教研室研制； 中碱玻璃方格布：CWR400—90，安徽旌德县玻 璃纤维布厂。 2．2实验仪器 RTM注射机：GLA—LPI型，美国格拉斯公司； 微机控制电子万能实验机：WDW一100，长春实 验机厂； 高低温冲击实验机：JB一50，吴忠市材料实验机 有限公司； 电磁波发射、接收器、暗室，国防科技大学电子 科学与工程学院微波实验室； 2．3性能测试方法 万方数据 2期 王春齐等：电磁屏蔽复合材料包装箱的研究 29 2．3．1 电磁屏蔽性能的测试 在微波暗室内，首先将电磁波发射天线置于制 备好的复合材料箱内，天线口紧贴箱底内壁，其次将 接受天线置于箱子前端，开启电源，将发射、接收、测 量系统预热30分钟，然后开机检测，最后将检测、接 收信号的强弱对比，按公式(1)计算出复合材料的电 磁屏蔽效能[8]。 A=10Log(PI／P2)(dB) 其中：A一电磁屏蔽效能，单位dB； P1一输出信号功率； P2一接收信号功率。 2．3．2材料力学性能测试 复合材料的拉伸性能按GBl447—83测试；弯曲 性能按GBl449—83测试；冲击性能按GBl451—83 测试。 3复合材料包装箱的制备 采用复合材料RTM工艺，其工艺图见图1。 图l RTM注射成型复合材料包装箱体工艺流程 增强材料的铺层：抗电磁复合材料按[3层o．4 12151．8 2l2．4 2．7 3．0333．63．9 天线发射频率(GHz) 图2 0。试件屏蔽效能曲线 4．2复合材料的力学性能 由于1。、2。、34增强材料的铺层方式完全相同， 且2’试件的电磁屏蔽效能最好，本文选用0。、28作 力学性能对比。根据复合材料力学性能测试要求，测 得04、24箱子所制备试样力学性能见表1。从表l可 玻璃纤维方格布／1层导电纤维布／3层0．4玻璃纤维 方格布]铺层；空白试样按[3层0．4玻璃纤维方格 布／1层0．2玻璃纤维方格布，3层0．4玻璃纤维方格 布]铺层。 选定RTM注射参数：注射压力为0．09MPa，固 化剂为2％，促进剂为1％，制备试件为600mrfl×400 InIn×200rain的开口箱子，试件0”、1。、24、34分别 按没加导电布、加含5％金属纤维的导电布、加含 10％金属纤维的导电布、加含20％金属纤维的导电 布的试件编号。 4性能测试与讨论 4．1复合材料的电磁性能 根据电磁屏蔽性能的测试方法，测得各试样电 磁屏蔽效能曲线见图2、图3、图4、图5。由电磁屏 蔽效能曲线可以看出：普通没有加导电布的玻璃纤 维增强复合材料没有电磁屏蔽性能，加导电布的复 合材料具有电磁屏蔽性能，且随导电布中金属纤维 含量增加，电磁屏蔽效能越好。另外，同一个试样， 由于电磁波的波长为导电布中不锈钢纤维长度的整 数倍时，不锈钢纤维产生电谐振对外辐射电磁波影 响屏蔽效能，导致试件的屏蔽效能具有一定的波动 性[8]，但可以明显得出0“、1。、24试样电磁屏蔽效 能差别较大，2。、3”试样电磁屏蔽效能差别不大，说 明在1．0至4．0GHz以内，2。试样性价比最高，即在 1．0至4．0GHz以内，含10％不锈钢纤维的24试样 性价比最高。 121．51_82．1242．73D3．3 3．63．9 天线发射频率(GHz) 图3 1“试件屏蔽效能曲线 以看出，加导电布的24复合材料的拉伸强度有一定 程度下降，下降幅度约为04试样的17％；弯曲强度略 有下降，幅度约为0”试样的7％；冲击强度略有上升。 造成上述结果的原因可能是：28试样与04试样相比 少了一层0．2玻璃布而多了一层导电布(即玻璃纤维 一皂程籁挺噬 铊 硒 ∞ 抖 慨 ￡1 6 O (1曼程籁壤噬 万方数据 纤维复合材料 2006年 体积含量少约14％)，所以2。的拉伸、弯曲强度略有 下降；另外，由于导电布具有一定的柔性，因而加导电 布的试样所吸收的能量就多，所以其冲击强度略有上 升。由此可得：如果考虑0．2玻璃纤维方格布与导电 1215J．8 2．1 242．73，03．33．63．9 天线发射频率(GHz) 图4 2。试件屏蔽效能曲线 布力学性能的差异，加入导电布实质上对材料的力学 性能影响不大。另外，从标准偏差的数据来看，工艺 对复合材料力学性能的影响与导电布基本无关，即加 导电布对工艺基本没有影响。 表1力学性能数据 12151．8 2．12-42．73．o3．33．6 319 天线发射频率f(砌 图5 3。试件屏蔽效能曲线 注：0’一没加导电布；24一含加10％金属纤维的导电布 5结论 从目前的研究工作可以初步得出以下结论： 2 (1)加入导电布对复合材料的力学性能影响不 。 大，对RTM工艺也基本没有影响； (2)加一层导电布对复合材料的电磁屏蔽性能 ’ 影响较大，且随导电布中金属纤维含量增加，电磁屏 5 蔽效能越好，在1．0至4．0GHz以内，含10％不锈钢6 纤维导电布的复合材料的电磁屏蔽效能性价比最 好，其电磁屏蔽效能最高可高达36dB左右，平均电 磁屏蔽效能达20dB左右。 8 参考文献 周克省，黄可龙等．吸波材料的物理节制及其设计．中南工业大学 学报，2001，32(6)：617～621 张晓宁，王群等．合成纤维复合材料夹层屏蔽结构改性及其电磁 特性研究．复合材料学报，2003(1)：85～89 师春生，马铁军等．渡金属碳毡／树脂复合材料的电磁屏蔽性能． 功能复合材料，2001，32(3)：330～333 谭松庭，章明秋等．金属纤维填充聚会物复合材料的导电性能和 电磁屏蔽性能．材料工程，1998，(12)：3～5 刘顺华，郭辉进等．碳黑lABS，金属网复合材料电磁屏蔽性能研 究．材料工程，2004，(9)：29～32 张长安等．特种包装箱体RTM成型的模具设计．玻璃钢，复合材 料，2002，(6)：21～24 曾竟成等．薄壁加筋结构复合材料特种包装箱体的设计研究．玻 璃钢，复合材料，2003，(1)：33—35 莎皮罗(苏)，电磁屏蔽的理论基础，北京：国防工业出版社，1983 互，)温崧掇愁一里程寝罐噬 万方数据 电磁屏蔽复合材料包装箱的研究 作者： 王春齐， 曾竟成， 张长安， WANG Chun-qi， ZENG Jing-cheng， ZHANG Chang-an 作者单位： 国防科学技术大学航天与材料工程学院,长沙,410073 刊名： 纤维复合材料 英文刊名： FIBER COMPOSITES 年，卷(期)： 2006，23(2) 引用次数： 0次 参考文献(8条) 1.周克省.黄可龙.孔德明.李志光 吸波材料的物理机制及其设计[期刊]-中南工业大学学报(自然科学版) 2001(6) 2.张晓宁.王群.葛凯勇.毛倩瑾.周美玲 合成纤维复合夹层屏蔽结构改性及其电磁特性研究[期刊论文]-复合材料学 报 2003(1) 3.师春生.马铁军 渡金属碳毡/树脂复合材料的电磁屏蔽性能 2001(3) 4.谭松庭.章明秋.容敏智.曾汉民 金属纤维填充聚合物复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能[期刊论文]-材料工程 1999(12) 5.刘顺华.郭辉进.段玉平.管洪涛 炭黑/ABS /金属网复合材料电磁屏蔽性能的研究[期刊论文]-材料工程 2004(9) 6.张长安.曾竟成.殷强 特殊包装箱体用RTM模具设计和制备[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2002(6) 7.张长安.袁永国.殷强 薄壁加筋结构复合材料特种包装箱体的制备[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2003(1) 8.Д Н 莎皮罗.甘得午.张瞰 电磁屏蔽的理论基础 1983 相似文献(0条) 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_xwfhcl200602009.aspx 下载时间：2010年2月8日