D01:10.13374.isml00103x.2009.2.004 第31卷第2期 北京科技大学学报 Vol.31 No.2 2009年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Fb.2009 磁致取向对镍粉填充丙烯酸酯复合涂层导电与屏蔽 性能的影响 李永张松) 倪余伟)董建民)黄洁) 刘增堂2) 1)海军后勤技术装备研究所，北京1000722)海后军港机场营房部，北京100064 摘要采用磁场控制导电镍颗粒在丙烯酸酯乳液中的排列，制备了镍粉/聚丙烯酸酯复合涂层.采用扫描电镜对施加磁场 前后涂层的微观形貌进行了表征，研究了磁致取向对复合涂层电导率和屏蔽效能的影响，并结合动力学模型探讨了影响磁致 取向时间的因素.结果表明.磁致取向可以在涂层中形成“纤维束”状的微观组织，提高其电导率，使复合涂层导电渗阀值从 5.6%降至30%（体积分数）.经磁致取向后涂层的屏蔽效能曲线变化均匀，电磁屏蔽效能得到优化：磁致取向时间可以通过 改变磁场强度和体系黏度来进行控制. 关键词聚丙稀酸酯：镍粉：磁场：导电性能：电磁屏蔽 分类号TU561.6 Influence of magnetic-field-induced-alignment on the conductivity and electromag- netic shielding effectiveness of Ni/polyacrylate coatings LI Yong.ZHANG Song.NI Yu-wei).DONG Jian-min HUANGJie,LIU Zeng-tang2 1)Navy Logistic Technology and Equipment Institute of PLA.Beijng 100072.China 2)Department of Navy Harbor Aindrome Barracks,Navy Logistics of PLA.Beijing 100064.China ABSTRACT Ni poly acry late conductive coatings were prepared by utilizing magnetic field to control the alignment of nicke partides in acrylic emulsion.Their surface morphologies w ith and without the application of magnetic field were analyzed by SEM.The effect of magnetic field on the conductivity and shielding effediveness of the coatings w as studied.In combination with a dy namic model the influencing factors on the time of magnetiefield-induced-alignment(MFIA)was discussed.The results reveal that MFIA helps to generate a yarmshaped microstructure in the coatings.which improves their conductivity.The percolation threshold of the resulting coatings decreases from 5.6%to 3.0%in volume fraction.Compared to the unaligned,the shielding effectiveness curve presents an even distribution after MFIA.and the dectromagnetic shielding effectiveness is optimized.Alignment time can be oontrolled by changing the system viscosity and the applied magnetic intensity. KEY WORDS polyacrylate:nickel magnetic field conductivity;electromagnetic shieding 近年来，在材料制备过程中通过施加磁场而使 复合型导电高分子材料（通常称填充型由于制 材料的微观结构产生取向己成为材料学研究的热 备简便、可加工性强、导电性能高等原因而在抗静电 点一习.在磁场中，具有磁各向异性的晶体（或颗 以及电磁屏蔽材料领域得到广泛发展.在保持导电 粒)，不同的晶轴由于所受到的磁化能不同而发生旋 性能的前提下如何降低导电填料的含量是这类材料 转，直到所收到的磁化能最小，这就是磁致取向机 的研究关键.本文采用磁场控制导电镍粉在丙烯酸 制.借助磁场的作用，在合金凝固或有机物固化过 酯乳液中的排列，制备了镍/丙烯酸酯复合导电涂 程中，可以获得常规方式难以获得的组织与性 层，研究了磁场对涂层电导率以及屏蔽性能的影响， 能9 并结合相关动力学模型探讨了影响磁致取向时间的 收稿日期：200801-20 作者简介：李永(1978一)，男，工程师，顾士研究生：张松(1965一），女，高级工程师，E-mai:yog1897©163.cm磁致取向对镍粉填充丙烯酸酯复合涂层导电与屏蔽 性能的影响 李 永 1) 张 松 1) 倪余伟 1) 董建民 1) 黄 洁 1) 刘增堂 2) 1) 海军后勤技术装备研究所, 北京 100072 2) 海后军港机场营房部, 北京 100064 摘 要 采用磁场控制导电镍颗粒在丙烯酸酯乳液中的排列, 制备了镍粉/聚丙烯酸酯复合涂层.采用扫描电镜对施加磁场 前后涂层的微观形貌进行了表征, 研究了磁致取向对复合涂层电导率和屏蔽效能的影响, 并结合动力学模型探讨了影响磁致 取向时间的因素.结果表明, 磁致取向可以在涂层中形成“ 纤维束” 状的微观组织, 提高其电导率, 使复合涂层导电渗阀值从 5.6 %降至 3.0 %( 体积分数) .经磁致取向后涂层的屏蔽效能曲线变化均匀, 电磁屏蔽效能得到优化;磁致取向时间可以通过 改变磁场强度和体系黏度来进行控制. 关键词 聚丙稀酸酯;镍粉;磁场;导电性能;电磁屏蔽 分类号 TU 56 +1.6 Influence of magnetic-field-induced-alignment on the conductivity and electromag￾netic shielding effectiveness of Ni/polyacrylate coatings LI Yong 1) , ZHANG Song 1) , NI Yu-wei 1) , DONG J ian-min 1) , HUANG Jie 1) , LIU Zeng-tang 2) 1) Navy Logistic Technology and Equipment Institute of PLA, Beijing 100072, China 2) Department of Navy Harbor Airdrome Barracks, Navy Logistics of PLA, Beijing 100064, China ABSTRACT Ni/ poly acry late conductive coatings were prepared by utilizing magne tic field to control the alignment of nickel particles in acrylic emulsion.Their surface morphologies w ith and without the application of mag netic field were analy zed by SEM .The effect of magnetic field on the conductivity and shielding effectiveness of the coatings w as studied.In combination with a dy namic model the influencing facto rs on the time of magnetic-field-induced-alignment ( MFIA) w as discussed .The results reveal that MFIA helps to g enerate a yar n-shaped microstructure in the coatings, which improves their conductivity .The percolation threshold of the resulting coatings decreases from 5.6 % to 3.0 % in v olume fraction .Compared to the unalig ned, the shielding effectiveness curve presents an even distributio n after MFIA, and the electromagne tic shielding effectiveness is optimized.Alig nment time can be controlled by changing the system viscosity and the applied magne tic intensity . KEY WORDS polyacrylate;nickel;mag netic field;conductivity ;electromag netic shielding 收稿日期:2008-01-20 作者简介:李 永( 1978—) , 男, 工程师, 硕士研究生;张 松( 1965—) , 女, 高级工程师, E-mail:liyong1897@163.com 近年来, 在材料制备过程中通过施加磁场而使 材料的微观结构产生取向已成为材料学研究的热 点[ 1-2] .在磁场中, 具有磁各向异性的晶体( 或颗 粒) , 不同的晶轴由于所受到的磁化能不同而发生旋 转, 直到所收到的磁化能最小, 这就是磁致取向机 制.借助磁场的作用, 在合金凝固或有机物固化过 程中, 可以获得常规方式难以获得的组织与性 能[ 3-6] . 复合型导电高分子材料( 通常称填充型) 由于制 备简便 、可加工性强、导电性能高等原因而在抗静电 以及电磁屏蔽材料领域得到广泛发展.在保持导电 性能的前提下如何降低导电填料的含量是这类材料 的研究关键 .本文采用磁场控制导电镍粉在丙烯酸 酯乳液中的排列, 制备了镍/丙烯酸酯复合导电涂 层, 研究了磁场对涂层电导率以及屏蔽性能的影响, 并结合相关动力学模型探讨了影响磁致取向时间的 第 31 卷 第 2 期 2009 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.2 Feb.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.02.004