柔性薄膜复合涂层的制备与性能研究

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随着电子化办公的普及与生产生活智能化水平的提升,电磁辐射对人们工作生活的影响也越来越大。电磁屏蔽涂层在各类屏蔽材料中具有成本低、制备简单、实用性强等优点,但传统的屏蔽涂层制备或修补时难以在复杂的工厂、办公环境下进行,而可移动的柔性涂层则可以满足这一需求。本文利用真空镀膜与旋涂两种方法,在聚酰亚胺薄膜表面制备了柔性复合涂层。采用XRD、Raman光谱、SEM等对涂层的组织结构、微观形貌等进行了表征;并通过单因素实验,对该涂层制备的工艺参数进行了优选;随后,又探讨了镍粉含量、石墨烯添加量对涂层的附着力、硬度、柔韧性、电磁屏蔽性能以及耐腐蚀性等性能的影响,并将其与在基底上镀铜膜而制备的具有双层结构的柔性复合涂层的相关性能进行了对比。研究结果表明:(1)制备镍/石墨烯/环氧树脂涂层的最佳工艺条件为:镍粉尺寸2μm,镍粉含量60wt%,涂层厚度为0.5mm,石墨烯添加量为0.7wt%,铜薄膜厚度为1μm。(2)通过表征发现,复合涂层中石墨烯厚度较薄,缺陷较少。涂层中镍粉微粒和石墨烯纳米片之间彼此相连,构建了涂层内部的网络结构。(3)复合涂层的附着力,随镍粉含量的增加,先上升后下降,且在镍粉含量为60wt%取得最大值5.1Mpa;随石墨烯含量变化也呈现先上升后下降的趋势,且在石墨烯含量为0.7wt%取得最大值5.1Mpa。在基底镀铜膜的双层柔性复合涂层中,涂层整体附着力有所下降,为4.6Mpa。(4)随着镍粉含量的增加复合涂层的硬度先升后降,在镍粉含量为60wt%时,取得最大值14.03HV;随着石墨烯含量的增加,涂层的硬度同样是先上升后下降,且在石墨烯含量为0.5wt%和0.7wt%时,取得共同的最大值14.03HV。与复合涂层相比,基底镀铜膜的双层柔性复合涂层的硬度并未发生明显变化。(5)当复合涂层中镍粉含量增加时,涂层的柔韧性总体呈现下降趋势,且在镍含量为20wt%和30wt%时,涂层柔韧性最佳为1mm,当镍粉含量为60wt%时,涂层的柔韧性为2mm;涂层柔韧性随石墨烯含量的增加,整体呈现先上升后下降的趋势,且在石墨烯含量为0.3wt%和0.5wt%时,涂层柔韧性最佳,为1mm。在基底镀铜膜的双层柔性复合涂层柔韧性有所下降,为3mm。(6)在电磁波频率为30MHz~1.5GHz时,柔性复合涂层的平均值屏蔽效能为29.3d B。双层结构的柔性复合涂层的平均屏蔽效能为36.6d B。双层结构的柔性复合涂层电磁屏蔽效能明显提升。(7)通过对涂层的耐腐蚀性研究发现,复合涂层的耐腐蚀性能总体优良;而双层结构的柔性复合涂层的耐腐蚀性能稍差一些,耐腐蚀等级为7级。
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