电磁污染控制材料论述(优质-)课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第8章,电磁污染控制材料,第8章,1,8.1 电磁波谱及危害简介,8.1.1 电磁波谱,在电磁场中，电磁场与磁场交替地产生，并由近及远、相互垂直地在,与运动方向垂直,的方向上以一定速度,传播能量,，形成辐射，也称电磁波。分为,无线电波、光波及,X,射线和,射线,等。,无线电波,又分为,低,频、,中,频、,高,频和,超高,频。产生低频和中频辐射的发生源有发电设备、输电线、变压器、电力铁道、物理治疗器等。高频辐射的发生源有高频感应加热器、介质加热器、变压器、电容器、工作电路等。超短波的发生源有无线电通讯、电视信号的天线、治疗机、电容器等。产生微波的来源有无线电、电视、雷达天线、无线电手机、微波炉等。生活中的家电如电视机、微波炉、电冰箱、洗衣机、电风扇、烤箱、电熨斗、电炉、吸尘器、电动剃刀、电吹风机、电热毯等都可能产生电磁污染。,8.1 电磁波谱及危害简介 8.1.1 电磁波谱,2,8.1.2,电磁辐射的伤害机理,电磁场对人体的作用机理主要是,致热效应和非致热效应,。,致热效应,是指人体在高强度的电磁波下，吸收辐射能量，在体内转化为热量，产生生物反应。在电磁场作用下，由于射频电磁场方向变化很快，使得人体内的极性分子迅速发生偶极子的取向作用，产生热量。在取向过程中，偶极子与周围分子发生碰撞摩擦而产生大量的热。此外，当电磁场的频率很高时，机体内的电解质溶液中的离子将在其平衡位置振动，也将电能转化为热能。,8.1.2 电磁辐射的伤害机理 电磁场对人体的作用,3,非致热效应,是不引起体温变化的低强度作用下出现神经衰弱及心血管系统机能紊乱。对于交变电磁场，其生物活性随波长减小而递增。而作为电离辐射的,X,射线和,射线被机体吸收后，会从原子水平的激发或电离开始，继而引起分子水平的破坏，如蛋白质分子的破坏、,DNA,键断裂和酶的破坏等，又进一步影响到细胞水平、组织器官以至整体水平的损伤等。,非致热效应是不引起体温变化的低强度作用下出现神经衰弱,4,8.1.3 电磁辐射的危害,(1),对眼睛的危害,：,高强度电磁辐射可使人眼晶状体蛋白质凝固，可形成白内障，还可伤害角膜等，导致视力减退、甚至完全丧失。,(2)对神经系统的危害,长期受高强度的微波辐射，会引起大脑机能失调、神经系统的机能障碍，并会导致头昏、头痛、失眠、乏力、烦躁、记忆力减退等一系列中枢神经等系统症状。,(3)对内分泌系统的危害,导致内分泌紊乱。如生长激素水平降低，导致儿童生长迟缓；甲状腺素和甲状旁腺异常，导致儿童发育障碍；松果体素水平下降，使人体的免疫力下降，同时导致生物钟紊乱。高强度微波辐射影响生育等。,8.1.3 电磁辐射的危害,5,(4)对心血管的危害,最初使心跳加快，随之又变慢，最后停止跳动，还可使心肌纤维间充血并呈透明状，并导致其周围血管通透性增加。从而引起血压下降、心动过缓或过速等症状。,(5)对血液生成的危害,引起白细胞、红细胞、淋巴细胞数量下降，粒细胞等则增高。,(6)对消化系统的危害,能使人的胃、肠黏膜充血、糜烂，甚至形成溃疡。,(7)对骨组织的危害,可引起骨组织充血，从而破坏骨髓，还可使内脏器官血管扩张，组织充血，甚至坏死。,(8)其它危害,造成通讯障碍、影响精密仪器的性能、造成医疗事故(如手机可使1m以内的心脏起搏器停机)、飞机不能正常起飞或降落，电磁干扰会使计算机、导弹、人造卫星失控的。,(4)对心血管的危害,6,8.2 电磁波屏蔽材料,8.2.1,电磁屏蔽机理,电磁屏蔽是利用,屏蔽体,阻止电磁场在空间传播的一种方法，即限制从屏蔽材料的一侧空间向另一侧空间传递电磁能量。其作用原理是采用,低电阻的导体材料,，由于导体材料对电磁能流具有反射和引导作用，在导体材料内部产生与源电磁场相反的,电流,和,磁极化,，从而减弱源电磁场的辐射效果。,8.2 电磁波屏蔽材料 8.2.1 电磁屏蔽机理,7,电磁波传播到金属材料的电磁屏蔽表面时，通常有3种不同机理进行衰减：一是在入射表面的,反射衰减,；二是未被反射而进入屏蔽体的电磁波被材料,吸收的衰减,；三是在屏蔽体内部的多次,反射衰减,。,反射衰减,，就是电磁场射入金属导体时，由电磁感应而产生感应电流。在这个感应电流的作用下，必然建立一个新的电磁场，从而将入射场能衰减。反射衰减的大小取决于屏蔽层与屏蔽层周围介质之间的阻抗匹配情况。,吸收衰减,，实质上是导体的热损耗。它的产生完全是由于电磁场射入金属屏蔽体时，因电磁感应而在金属表面产生了感应电流，又由于金属导体中特别是导体表面有一定电阻存在，必然在金属屏蔽层内，产生热损耗。,电磁波传播到金属材料的电磁屏蔽表面时，通常有3种不同,8,8.2.2 表面导电材料,表层导电型屏蔽材料，包括,导电涂料,、,金属熔射,、,贴金属箔,和,电镀塑料,等。尤其是导电涂料以其低成本和中等屏蔽效果，简单实用且适用面广等优点目前仍占据电磁屏蔽材料的主要市场。,8.2.2 表面导电材料表层导电型屏蔽材料，包括导电涂料、金,9,(1)导电涂料,电磁辐射污染防护导电涂料是一种流体材料，由合成树脂、导电填料、溶剂配制而成，可喷涂在塑料等基材表面上，形成电磁屏蔽导电层，从而使塑料达到屏蔽电磁波的目的。目前常用的屏蔽涂料主要是以复合法制得的，是以,高分子材料为基体加入各种导电物质经过分散复合，层压复合等方法处理后而具有导电功能的多相复合体,，一般由,树脂、稀释剂、添加剂及导电性填料,等组成。这种复合体既有导电功能，同时又具有高分子材料的许多优异性。成膜树脂在涂料喷涂后的涂层中起骨架作用。,用作成膜物的原材料有,环氧树脂,、,聚氨酯,、,醇酸树脂,、,酚醛树脂,、,丙烯酸树脂等,。其中,丙烯酸树脂,在塑料、水泥墙表面具有很好的附着力和较高的硬度，且耐寒、耐热、耐腐蚀及防水性在普通涂料所用树脂中均属上乘。,(1)导电涂料,10,稀释剂和添加剂用以降低树脂的黏度，浸润填充物，常用的有甲基溶纤剂、松木油、乙二醇丁醚醋酸酯等，,稀释剂一般不采用溶剂型的，以避免发生气泡而降低导电性和黏接性。,添加剂的作用是提高涂料的施工性能，促使金属导电填料微粒在涂料中分散得更均匀，并提高金属微粒的抗蚀性能。,导电填料决定着屏蔽效果的好坏。可,用作导电填料的非金属材料,有炭黑和碳纤维、石墨及石墨纤维等。非金属材料导电性能差，屏蔽效果低。,金属填料,分为金属粉和金属氧化物，成本较高。为了降低导电填料的成本，提高导电性能，常采用,复合导电填料,，分为,复合粉末,(如金属-金属、金属-非金属、金属-陶瓷)和,复合纤维,(如尼龙、玻璃丝、碳纤维等镀金属或金属氧化物等)。,11,(2)金属敷层屏蔽材料,通过,化学镀金,、,金属熔融喷射,、,真空喷镀,和,贴金属箔,等方法，使高分子绝缘材料的表面获得很薄的导电金属层，从而达到电磁屏蔽之目的。,化学镀金,是采用非电解法在A(丙烯腈)B(丁二烯)S(苯乙烯)等工程塑料表面镀上一层具有电磁屏蔽特性的金属导电层。镀层均匀且与基体黏附力强；可双面镀以提高屏蔽效果；可批量生产；屏蔽效果好且成本低。,金属熔射法敷层,是将金属锌经电弧高温熔化后，用高速气流将熔化的锌以极细的颗粒状粉末吹到高分子材料的表面上，从而在表面形成一层极薄的金属层。,(2)金属敷层屏蔽材料,12,真空喷镀法,一般是在真空条件下加热，使铝、铬、铜等金属离子蒸发到塑料表面而形成均匀的金属膜导电层。导电性好、镀层沉积速度快、黏附力强，但对复杂形状处理则比较困难，且真空容器的大小使塑料制品的尺寸受到限制。,贴金属箔复合屏蔽材料,是利用铝箔、铜箔和不锈钢箔等塑料薄板、薄片和薄膜经层压制成的复合材料，适宜制造软质和硬质的屏蔽材料。牢固、导电性能好、屏蔽效果好。,真空喷镀法一般是在真空条件下加热，使铝、铬、铜等金属离,13,8.2.3 填充复合型屏蔽材料,由,电绝缘性,较好的合成树脂和具有,优良导电性能,的其它添加剂所组成，经注射成型或挤压成型等方法制成各种电磁屏蔽材料制品。其中常用的合成树脂有聚苯醚、聚碳酸酯、ABS、尼龙和热塑性聚酯等。导电填料一般选用大尺寸的纤维状与片状材料。目前最常用的有金属纤维、金属片等，此外还有碳纤维、超导炭黑、金属合金填料等。,8.2.3 填充复合型屏蔽材料,14,(1)金属填充聚合物屏蔽材料,导电材料金属片和金属粉末是最初使用的电磁屏蔽材料的填料。银具有优良的导电生能、耐氧化，具有突出的屏蔽效果，但价格昂贵。铜导电性良好，价格适中，但密度较大，易在聚合物基体中分散，从而影响复合材料的电磁屏蔽效果，而且铜粉容易被氧化变质而降低导电性。金属镍粉不易氧化，但电导率较低。为了提高填料的综合性能，常将铜、镍或银混合使用。金属纤维由于具有较大的长径比，易在聚合物基体中形成导电网络，开发的品种有铁纤维、黄铜纤维、不锈钢纤维等。铁纤维填充塑料是开发出来的一个品种，其综合性能优良，成型加工性好。,(1)金属填充聚合物屏蔽材料,15,(2)非金属填充聚合物屏蔽材料,石墨、炭黑具有成本低、分散性好等特点，但往往在很高的含量下才能具有一定的电磁屏蔽效果，这样会导致产品的力学性能显著下降，而且制品本身为黑色，影响了产品的外观，应用范围受到限制。碳纤维具有高强、高模、化学稳定性好、比重小等优点，镀金属的碳纤维或石墨纤维等有很好的电磁屏蔽性能。利用这类复合填料制备的电磁屏蔽材料既可降低成本，还克服了用纯金属作填料时所造成的材料密度过大的缺点。,(2)非金属填充聚合物屏蔽材料,16,8.2.4 电磁屏蔽织物,国内外现已研制出用涂层法、电镀法及复合纺丝法制造的电磁屏蔽织物，共混纺丝法正处于研制阶段。与薄膜、板材等电磁屏蔽材料相比，电磁屏蔽织物更贴近人们的生活。用电磁屏蔽织物做成的服装、包装袋、装饰材料等，即满足人们日常生活需要，又起防护作用。,8.2.4 电磁屏蔽织物,17,最早的电磁屏蔽织物主要是普通布化学镀金属化合物织物、普通布电镀金属化合物织物、普通化纤络合铜纤维织物、碳纤维与普通混纺织物及金属纤维无纺布等。这些织物存在怕揉搓、拉伸、洗涤、或屏蔽性能不持久等。碳纤维由于具有比重小、比强度高、导电性良好等特点被广泛应用于电磁屏蔽复合材料中。普通碳纤维可借助特殊的工艺处理方法，通过改善碳纤维的电磁性能而使屏蔽效能得到进一步的提高。这些方法包括在碳纤维表面包覆金属、镀覆SiC、沉积石墨炭粒，及将碳纤维原料与其它成分混合制成复合碳纤维等。,18,电磁屏蔽纤维的制法有,(1)电镀法：,将普通纤维先经退浆处理后用溶剂浸泡，经化学粗化、敏化、活化处理后用化学电镀法使金属沉积在纤维表面。该法制得的纤维导电率高、强度高、耐磨、耐腐蚀性好，但手感较差，包合困难，金属不易匀化，耐洗牢度不高。,(2)涂敷法：,产业用纺织品在普通纤维表面涂上金属或金属化合物，可采用黏合剂使金属附在纤维表面，也可将纤维直接软化后与金属黏合。该法涂层易脱落，且不易分布均匀。,(3)复合纺纱法：,将镀金属纤维与普通纤维进行复合纺纱可制得具有电磁屏蔽功能的复合纤维。,电磁屏蔽纤维的制法有,19,(4)共混纺丝法：,将具有电磁屏蔽功能的无机粒子或粉末与普通纤维切片共混合进行纺丝，可制备具有良好的导电性和铁电性的纤维，又使纤维不失去原有的强度、延伸性、耐洗性和耐磨性。共混法制得的材料具有成本低、寿命长、可靠性高等优点，但屏蔽性能不高，特别是高频时屏蔽性能会下降，而增加填料的用量将损失材料的机械性能,(4)共混纺丝法：将具有电磁屏蔽功能的无机粒子或粉末与普通纤,20,8.2.4 其它新型屏蔽材料,(1)纳米材料：,具有特殊的抗紫外线、抗老化、抗菌消臭及良好的导电性和静电屏蔽效应。将具有这些特