生物质导电炭电磁屏蔽材料特性研究

发布时间：2020-08-11 19:49

【摘要】：随着现代电子工业的飞速发展和电子产品的急剧增多,电磁波辐射已成为一种不可忽视的公害。与此同时,生物质作为一种可再生资源,产量巨大,尤其是农作物秸秆,年产量达7亿吨。将农作物秸秆用来制备电磁屏蔽材料,可有效的防治电磁污染,是生物质资源化利用的新方向。以高温炭化生物质导电炭为导电填料,制备新型高密度聚乙烯(HDPE)基复合材料,探究生物质导电炭种类、含量和粒径对复合材料导电性和电磁屏蔽效能的影响规律。结果表明：棉花秸秆导电炭和竹屑导电炭制备的复合材料电磁屏蔽效能最佳；生物质导电炭含量增加,复合材料电磁屏蔽效能增加。当导电炭的质量分数为60%时,电磁屏蔽效能达到18dB (900MHz,下同),屏蔽了98.4%的电磁波能量。复合材料电磁屏蔽效能随导电炭粒径的减小先增加后减小。当导电炭粒径为125～1501μm(100～120目)时,复合材料的导电性和电磁屏蔽效能最佳。研究了添加炭黑、添加金属、酸洗生物质导电炭和KOH活化导电炭四种改性方式,对导电炭/HPDE复合材料电磁屏蔽效能的影响。(1)添加少量炭黑,复合材料电磁屏蔽效能有大幅度提升。当炭总含量为50%时,添加5%的炭黑,对电磁波能量的屏蔽效果从68.4%提高到93.7%。(2)采用Fe、Cr、Ni、W金属粉末作为添加剂,对比其复合材料的电磁屏蔽效能,其中添加铁的效果最佳。当导电炭含量为40%时,添加5%的铁粉,对电磁波能量的屏蔽从60.2%提高到92.1%。分析得出结论：当采用金属粉末作为添加剂时,选择密度小且磁导率高的金属,复合材料电磁屏蔽效能和吸波效能最佳。(3)HCl溶液酸洗导电炭,复合材料的电磁屏蔽效果增加了12.2%；HN03溶液酸洗导电炭,屏蔽效果降低了14.5%。(4)KOH活化能提高导电炭的导电性、改善孔隙结构,从而提高复合材料电磁屏蔽效能,屏蔽效果提高了32.6%。以生物质导电炭为原料,羧甲基纤维素(CMC)为粘结剂,常温下压制成型并加热干燥,制备了导电炭/CMC复合材料。该材料既有非常好的电磁屏蔽效能,又具有一定孔隙结构,能够吸附有机污染物,是一种新型多功能复合材料。当导电炭含量为93.0%时,复合材料的电磁屏蔽效能达35dB,屏蔽了99.97%的电磁波能量,对甲苯的吸附量为108mg/g。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK6

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