塑料封装表面电磁屏蔽导电PPy薄膜的研究

摘要

电磁屏蔽是目前防止电子通讯设备被电磁干扰的主要措施之一.结构型导电高分子材料聚吡咯(Polypyrrole,PPy)是一种新型电磁屏蔽材料,具有电导率可调,电磁屏蔽效能优良、热稳定性好等优点. 本论文研究了在塑料封装材料表面制备导电聚吡咯(PPy)电磁屏蔽薄膜的化学氧化聚合方法,并用法兰同轴传输装置测试聚吡咯薄膜的电磁屏蔽效能,用扫描电子显微镜(SEM)对其微观形貌进行表征.另外还通过有限元模拟的方法探究了聚吡咯薄膜的电学性能和微观形貌的联系以及薄膜电磁屏蔽效能的影响因素,并对屏蔽效能的模拟计算值和实际测量值之间的误差原因进行分析. 为了提高聚吡咯薄膜的电磁屏蔽效能、改善薄膜微观形貌,本实验分别研究了硅烷偶联剂、掺杂剂的种类和浓度以及吡咯和乙醇混合比例对导电聚吡咯薄膜的影响. 结果表明,化学氧化法合成聚吡咯薄膜的形貌和屏蔽效能受到多方面因素的影响.硅烷偶联剂可以提高薄膜与基底间的结合力,对所制得的导电聚吡咯薄膜的微观形貌有很大的改善.通过比较所制得的导电聚吡咯薄膜的屏蔽效能,发现硅烷偶联剂的溶剂用去离子水的效果优于用无水乙醇,氨丙基三乙氧基硅烷比乙烯基三乙氧基硅烷更适合本实验塑料基底.在氧化剂溶液中加入掺杂剂,可以大大提高了导电聚吡咯薄膜的电导率和电磁屏蔽效能,而且十二烷基苯磺酸钠作掺杂剂比对甲基苯磺酸钠效果更好.另外,通过对比实验我们得出,吡咯和乙醇的体积比为1:2时,所制得导电聚吡咯薄膜的屏蔽效能以及薄膜的致密度都比较理想.

目录

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第一章绪论

1.1电磁干扰和电磁屏蔽

1.1.1电磁干扰的危害

1.1.2电磁干扰的防范措施

1.1.3电磁屏蔽材料

1.2导电聚吡咯薄膜的研究发展

1.3本论文研究目的及开展的工作

第二章基本原理

2.1电磁屏蔽原理

2.1.1屏蔽效能

2.1.2电磁屏蔽原理

2.1.3屏蔽效能的影响因素

2.2导电高分子材料

2.2.1导电高分子材料的发展背景

2.2.2导电高分子材料的定义和分类

2.2.3导电聚合物的合成方法

2.2.4导电高分子材料在电磁屏蔽方面的研究

2.3吡咯和聚吡咯

2.3.1吡咯的结构和性质

2.3.2聚吡咯的制备

2.3.3聚吡咯的导电机理

2.4硅烷偶联剂

2.4.1硅烷偶联剂的结构及应用

2.4.2硅烷偶联剂的种类

2.4.3硅烷偶联剂的偶联机理

2.5共轭聚合物的掺杂

2.6聚吡咯薄膜的屏蔽效能研究

第三章实验过程

3.1实验内容

3.2实验样片及仪器

3.3实验步骤

3.3.1除油

3.3.2粗化

3.3.3中和

3.3.4硅烷偶联剂

3.3.5吡咯

3.3.6聚合

3.3.7测试

第四章模拟分析

4.1研究方法及软件介绍

4.2电导率与孔隙率的关系

4.2.1模拟过程

4.2.2数据结果分析

4.3薄膜电磁屏蔽效能的影响因素

4.3.1模拟思路

4.3.2数据结果分析

4.4本章小节

第五章实验结果及数据分析

5.1硅烷偶联剂对导电PPy薄膜性能的影响

5.1.1硅烷偶联剂的基本作用机理讨论

5.1.2硅烷偶联剂种类的讨论

5.1.3不同的硅烷偶联剂溶剂的讨论

5.2掺杂剂对导电聚吡咯薄膜的影响

5.2.1不同掺杂剂浓度的讨论

5.2.2不同掺杂剂种类的讨论

5.3吡咯和乙醇比例对导电PPy薄膜性能的影响

5.4薄膜屏蔽效能的测量

5.4.1屏蔽效能的测量原理

5.4.2屏蔽效能的测量过程

5.4.3屏蔽效能的测量结果

5.5屏蔽效能的测量值与模拟值的比较分析

5.6本章小结

第六章实验结论

参考文献

附 录

发表论文和科研情况说明

致谢