電磁屏蔽膜行業發展分析及競爭格局

電磁屏蔽膜行業發展分析及競爭格局
電磁屏蔽即利用屏蔽材料阻隔或衰減被屏蔽區域與外界的電磁能量傳播。電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對電磁能流的反射、吸收和引導作用，其與屏蔽結構表面和屏蔽體內部感生的電荷、電流與極化現象密切相關。屏蔽按其原理分為電場屏蔽(靜電屏蔽和交變電場屏蔽)、磁場屏蔽(低頻磁場和高頻磁場屏蔽)和電磁場屏蔽(電磁波的屏蔽)。通常所說的電磁屏蔽是指后一種，即對電場和磁場同時加以屏蔽。

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1、電磁屏蔽材料
（1）鐵磁材料與金屬良導體材料
鐵磁材料和金屬良導體材料是常用的屏蔽材料。鐵磁材料適用于低頻(100kHz 以下 1 磁場的屏蔽，其作用原理是利用鐵磁材料高的磁導率引導磁力線通過高穿透材料并在附近空間降低磁通密度而達到磁屏蔽的目的。常用的鐵磁材料有純鐵、硅鋼、坡莫合金(鐵鎳合金)等。坡莫合金的電磁屏蔽效果要比其它幾種優越得多，坡莫合金有 3 個主要的成分閣，即 78％Ni、65％Ni 和 50％Ni，其中 78％Ni 坡莫合金的磁導率要比另外兩種高得多，達 3×10 ～1．2×10 量級。坡莫合金對應力較敏感，且磁性能與熱處理關系極大，而提供使用的材料是未經熱處理的，所以使用時必須了解和掌握熱處理工藝。新出現的鐵一鈷(FeCo)合金、鐵鋁合金也是軟磁合金材料，可用于低頻磁場的屏蔽。
因鐵磁性材料電導率小而不適合高頻電磁場的屏蔽，金屬良導體具有較高的電導率適合高低頻電磁場以及靜電場的屏蔽。電磁屏蔽中電導率成為選擇屏蔽材料的主要依據，表 2 為部分金屬的電導率和磁導率。*常用的是鋼板、鍍鋅薄鋼板、銅板、鋁板等電導率好的材料。金屬屏蔽材料還具有優良的力學性能，但是其密度大、易腐蝕、不易加工等缺點明顯，局限性較大。
（2）表面敷層薄膜屏蔽材料
這類材料是使塑料等絕緣體的表面附著一層導電層，從而達到屏蔽的目的，屬于以反射損耗為主的屏蔽材料。常用的制備方法包括化學鍍金、真空噴鍍、濺射、金屬熔射以及貼金屬箔等。這類表層導電薄膜屏蔽材料普遍具有導電性能好、屏蔽效果明顯等優點，其缺點是表層導電薄膜附著力不高，容易產生剝離，二次加工性能較差。
a 化學鍍金
化學鍍金是采用非電解電鍍法把金屬 Ni、Fe—Nit6J 或 CIgNi 等鍍到 ABS等工程塑料表面。該方法是目前塑料表面金屬化用得*多、效果*好的一種方法，也是目前唯壹不受殼體材料形狀及大小限制且能獲得厚度均勻導電層的方法。目前常用的塑料是電鍍級 ABS 工程塑料，鍍層采用鎳或銅鎳復合鍍層。在0MHz~1．0GHz 范圍內，一般采用化學鍍鎳鍍層，屏蔽效果已達 60dB 左右，對于要求更高的可以采用鍍銅作底層鍍鎳作面層的復合鍍層，單獨的銅鍍層也能達到較好的屏蔽效果，但是由于銅在空氣中容易氧化，抗腐蝕性能差而不能單獨使用，這種復合鍍層屏蔽效果可達 90dB 以上。化學鍍金的優點是效果好，不受殼體形狀和大小的限制，鍍層均勻附著力強，可批量生產且成本低；缺點是適宜電鍍的塑料品種較少。改進方法包括通過共混改性技術使 ABS 與其它塑料形成塑料合金、塑料表面接枝、表面化學處理等使某些難于電鍍的塑料能夠電鍍，從而擴展這類材料的應用范圍。
b 真空鍍金
真空鍍金是在真空容器中把 A1、Gr、Cu 等低沸點金屬氣化，并使其在塑料表面凝結而形成均勻的金屬導電膜。真空鍍金可適用于各種塑料，鍍層導電性好、沉積速度快，但是真空容器大小限制了塑料制品的大小，對平坦表面處理效果較好，對于復雜形狀表面則成膜厚度的均勻性難于控制。為了提高鍍層與塑料的粘附力，必須使塑料表面保持高度清潔，不受污染。通常預先將塑料表面進行預處理，去除雜質，使處理后的表面變得粗糙，以提高金屬鍍層的粘附性。預處理方法大致有噴鐵砂清潔處理、化學浸蝕和涂底漆 3 種。其中涂底漆法是一種比較好的預處理方法，它既不需要特殊的噴砂設備，生產速度也較快，并且也不會造成危害性較大的化學污染。對于聚烯烴類塑料在噴鍍前需進行電暈處理，以提高表面氧化基團的含量和極性。
c 濺射鍍金
濺射鍍金是在真空容器中將氬離子用高能量沖擊到金屬上使金屬氣化，然后在塑料織物等的表面形成金屬薄膜 。濺射鍍金也能適用于各種塑料，與真空鍍金法相比，其鍍層金屬與塑料的粘附力一般要更強一些，但是其設備費用高昂，也同樣存在真空鍍金法所存在的優缺點。
d 金屬熔射
金屬熔射法是將金屬在電弧高溫下瞬間熔融后立即用高壓空氣將熔融金屬吹成霧狀噴到塑料表面上。將金屬 Zn 經電弧高溫熔化后用高速氣流將其以極細的顆粒狀粉末吹到塑料表面，形成一層極薄的金屬層，厚度約 5 n，具有良好的導電性，體電阻率可達 10·cm 以下，屏蔽效果約為 60～120dB。金屬熔射法的缺點是鍍 Zn 層與塑料之間的粘附力較差，鍍層容易脫落，需要特殊的熔射裝置。
e 貼金屬箔
貼金屬箔復合屏蔽材料是將金屬箔或復合金屬箔 迥等與塑料薄板、薄片或薄膜先用粘接劑粘合在一起，再用層壓法壓制成型，可制作軟質和硬質的屏蔽材料。金屬箔可以貼在表面，也可貼在兩層塑料之間。其優點是方法簡單易行、粘接強度高、不易部分脫落，而且導電性能良好，屏蔽效果可達 0dB 以上，但是對于復雜形狀則施 T 操作非常困難
（3）填充復合型屏蔽材料
這類材料是采用導電填料與塑料等成型材料填充復合而成的。導電填料一般選用導電性能優良的纖維狀、網狀、樹枝狀或片狀材料，常用的有金屬纖維、碳纖維、鍍金屬纖維、超細碳黑、云母片、金屬片、金屬合金粉等；成型材料常用合成樹脂類材料，如聚苯醚、聚碳脂酸、ABS、尼龍和熱塑性聚酯等。填充復合型屏蔽材料具有一次加工成型，縮短加工工藝過程，便于批量生產的優勢，是繼表層導電型屏蔽材料之后推向市場的新型材料，也是當前的一個發展方向。影響該類材料屏蔽效果的因素比較復雜，導電填料和基體的性質、形態，導電填料在塑料基體中的填充量和分散程度以及復合工藝技術等均與屏蔽效果密切相關。
從 20 世紀 80 年代開始，該方法受得了廣泛關注。國外美、英、日等國起步較早，發展較快，已開放了大量此類材料，我國則起步較晚。金屬纖維具有優良的導電性，而且機械力學和導熱性能良好，用金屬纖維填充的復合材料具有較好的電磁屏蔽效果、機械力學性能和導熱性能。常用的金屬纖維有黃銅纖維、鐵纖維、不銹鋼纖維等。圍內外都有將金屬纖維填充到不同樹脂中制得導電復合材料的不少成功事例。金屬纖維填充復合型屏蔽材料的缺點是在成型過程中易產生纏繞折斷，金屬纖維易被氧化腐蝕、密度大、價格貴等。
碳纖維、碳化硅纖維等填充復合型屏蔽材料則具有密度小、比強度高、化學穩定性好、成型性好等優點，在電磁屏蔽復合材料的應用方面受到了重視。對用短碳纖維(SCF)和長碳纖維(LCF)與共聚物等制得的復合材料的屏蔽性能得到了較好研究，并且力學性能和屏蔽效果較同等條件下的碳黑填充復合材料優良。近年來，碳纖維織物與聚合物復合成為填充復合型電磁屏蔽材料研究的一個熱點，這是因為普遍看好碳纖維織物具有良好的導電網絡，使得在碳纖維填充量較小的情況下仍具有良好的電磁屏蔽性能。
普通碳纖維用作電磁屏蔽復合材料的填料雖然得到了廣泛應用，但其填充量高、屏蔽效果不是很好。近年來發展了碳纖維表面改性處理技術來解決上述問題。普通碳纖維可以借助特殊的工藝處理方法，通過改善碳纖維的電磁性能而使屏蔽性能得到進一步提高。這些方法主要包括碳纖維表面鍍覆 SiC、沉積超細石墨顆粒、涂敷聚苯胺(PANI) 、表面鍍金屬等。如德圍 BASF 公司研制了一種表面鍍 SiC 的碳纖維，在頻率 500MHz 時屏蔽效能可達 48dB。以前對鍍金屬纖維及其復合材料的研究開發主要以碳纖維為基材，高昂的成本使其在商品化的過程中受到制約，現在的鍍鋁玻璃纖維以其優越的性價比在工業化生產中得到廣泛的應用。近年來國內外在鍍鋁玻璃纖維方面開展了大量的研究工作，取得大量研究成果。已經成功開發了改性的塑料導電材料、抗靜電材料、電磁屏蔽材料以及特種導電混紡織物等。
玻璃纖維與其他導電填料相比具有密度小、易成型、導電好、生產工藝簡單、成本低、可大批量生產等優點，另外它和一般的玻璃纖維性狀相同且與樹脂的親和性好、分散性好。鍍鋁玻璃纖維是一種新型復合材料，它是在玻璃纖維表面上鍍覆一層薄薄的、致密的高導電金屬——鋁，在金屬層上再進行表面處理，以提高其分散性及防止金屬表面氧化。使玻璃由絕緣材料變為導電材料，由熱的不佳導體變為良導體。通過對玻璃纖維表面的金屬化，使玻璃纖維在保留原有力學性能的基礎上又具有了金屬纖維良好的導電、導熱等一系列新的性能。所以能使用以前的金屬模具和成型設備進行擠壓成型、注射成型，產品的外觀非常好，可達到一般玻璃纖維增強的 FRP、FRTP、ABS 的表面效果，因而是一種性能非常優異的導電填料。鍍鋁玻璃纖維良好的傳熱性能，在模壓成型的工藝中傳熱更快，能縮短周期，減少消除熱點，減少成品的熱應力，降低制品翹曲的幾率。可以看出除具有優異的電磁屏蔽性能外，其還具有良好的力學特性，實現了結構功能一體化。

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