中国报告大厅网讯，随着电子通信设备的快速发展，电磁干扰和电磁污染问题日益严峻，长期暴露在电磁辐射环境中会对人体健康产生诸多不良影响，如削弱免疫功能、扰乱代谢平衡，甚至提升致癌风险。在此背景下，开发高效的电磁屏蔽材料成为保障电子设备可靠运行、降低辐射危害的关键方向。传统电磁屏蔽材料多为铝箔、铜网等金属材料，虽能凭借高电导率实现较高屏蔽效能，但主要依赖反射损耗，易产生二次电磁污染。而聚合物基复合材料因内部存在大量界面，可通过多次反射损耗实现电磁屏蔽，且导电与非导电填料的组合能产生协同效应，进一步提升材料性能，环氧树脂基复合材料便是这一领域的重要研究对象。以下是2025年环氧树脂行业技术分析。
实验所用主要原料包括：固体质量分数 99% 的环氧树脂(E-51)、总胺值 500~700mg KOH/g 的环氧固化剂(二亚乙基三胺 - 丁基缩水甘油醚共聚物，593)、碳纤维(CF，WD-100)以及薰衣草蒸馏废渣(LDR)。仪器设备涵盖小型平板硫化机(CREE-6014B-30T)、万能力学试验机(UTM-1432s)、扫描电子显微镜(SEM，Quattro S)、微欧计(VC480C+)、动态热机械分析仪器(DMA，Ceyear3672B)和矢量网络分析仪(Ceyear3672B)，这些设备为环氧树脂行业基复合材料的制备与性能测试提供了基础保障。
共混材料(LDRs/CF/EP)制备：先对 LDR 进行过筛处理，控制粒径在 60~80 目，再用质量分数 5% 的 NaOH 溶液浸泡 12h，经去离子水洗至中性并烘干，得到碱处理薰衣草蒸馏废渣 LDRs。按照质量分数 60% 的填料占比，将预先混合好的 LDRs 和 CF 加入含固化剂的环氧树脂中，控制 CF 在体系中的质量分数分别为 10%、20%、30%、40% 和 50%，剧烈搅拌均匀后置于模具，转移至平板硫化机，在 70℃、8MPa 条件下固化 60min，随后升温至 120℃深度固化 120min，制得 LDRs/CF/EP 共混复合材料。
多层材料制备：先将 CF 和 LDRs 分别与环氧树脂行业按质量分数 60% 混合，控制 CF/EP 和 LDRs/EP 的质量比为 4:2，在平板硫化机 0.1MPa 压力下制备薄片，再按不同方式铺设薄片，最后在上述相同温度和压力条件下固化，得到 4 种多层结构的环氧树脂基复合材料。
弯曲强度测试参照 GB/T 9341-2008 标准，样品尺寸为 80mm×10mm×4mm，加载速度 10mm/min，在室温下进行测试，以此评估环氧树脂基复合材料在弯曲作用力下的抗破裂能力。
采用动态热机械分析仪器(DMA)，以双悬臂梁弯曲模式、1Hz 频率，3℃/min 升温速率从室温升至 150℃，测试样品尺寸为 80mm×10mm×4mm 的环氧树脂基复合材料，分析其储能模量(E')、损耗模量(E'')和损耗因子(tanδ)。扫描电子显微镜(SEM)用于观测弯曲测试后环氧树脂基复合材料断裂面形貌，通过表面喷金处理，清晰呈现材料内部结构特征。
导电性能测试：将环氧树脂基复合材料切割成 10mm×10mm 方形样品，采用两电极法，将样品置于两个铜电极之间并确保紧密接触，用微欧计测量体积电阻，再通过公式 σ=L/(R・S)(其中 σ 为电导率，L 为样品长度，R 为体积电阻，S 为样品横截面积)计算电导率。
电磁屏蔽效能测试：利用矢量网络分析仪，在 18.0~26.6GHz 频率范围内，采用同轴传输线法测试切割成长 4.28mm、宽 10.63mm 且厚度小于 4.54mm 的环氧树脂基复合材料样品的 S 参数(S₁₁和 S₂₁)，再通过相关公式计算反射系数(R)、透过系数(T)、吸收系数(A)、反射损耗、吸收损耗和总电磁屏蔽效能(EMI SE)。
吸水性测试：将环氧树脂基复合材料样品在干燥箱中干燥至恒重(m₁)，随后浸泡在蒸馏水中，每隔一段时间取出擦去表面水分称重(m₂)，通过公式 W=(m₂ - m₁)/m₁(其中 W 为吸水率)计算吸水率，评估材料的抗吸水能力。
共混复合材料弯曲性能：随着 CF 质量分数增加，环氧树脂基共混复合材料的弯曲强度先增大后减小。当 CF 质量分数为 40% 时，弯曲强度达到最大值 78.24MPa，远高于未加入 CF 时的 52.07MPa。这是因为外力弯曲时，环氧树脂能将作用力传递给 CF 和 LDRs 纤维，且 CF 自身弯曲强度高;但 CF 质量分数过高会出现团聚，降低与环氧树脂的有效接触面积，导致弯曲性能下降。
多层复合材料弯曲性能：在填料质量分数不变的情况下，多层环氧树脂基复合材料的弯曲强度受层数、面板材料等因素影响。当 CF/EP 分成两层且作为面板材料覆盖在复合材料两侧时，弯曲强度最佳，达 84.96MPa，相较共混材料增加 8%。单层 CF/EP 厚度过大易团聚，过小则单位面积应力大，且面板材料承担大部分应力，芯材对弯曲强度直接贡献较小，界面增多也会影响载荷传递。
多层环氧树脂基复合材料与共混材料的储能模量差异显著。其中，部分多层样品的最大储能模量(E' max)分别为 37172MPa、25518MPa、27479MPa，与共混材料的 9832MPa 相比，分别提升 278%、160% 和 180%，另有部分多层样品储能模量较共混材料下降 38%，这与面板材料选择及 CF/EP 层数相关。CF 强度和刚度高，分子结构紧密有序，CF/EP 储存弹性应变能高于 LDRs/EP，故 CF 作为面板材料时，环氧树脂基复合材料储能模量较高;共混材料中 LDRs 与 CF 相互作用复杂，易产生应力集中和缺陷，导致储能模量降低。
多层环氧树脂基复合材料的损耗因子(tanδ)均大于共混材料，玻璃化转变温度(t g)也更高。共混材料中 CF 与 LDRs 纤维微观混合均匀，分子间相互作用弱，分子链易运动，t g 较低且 tanδ 小;多层材料中 CF/EP 层与 LDRs/EP 层通过层叠组合，层间相互作用需更高温度克服分子运动，故 t g 较高。部分多层样品 t g 达 76.6℃，较共混材料的 63.8℃升高 12.8℃。
《2025-2030年全球及中国环氧树脂行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，CF 的引入改变了环氧树脂基复合材料的电导率，且随 CF 质量分数提高，共混复合材料电导率呈上升趋势。当 CF 质量分数为 40% 时，电导率为 19.61S/m;CF 质量分数进一步增大，电导率可达 27.78S/m，这是因为 CF 在环氧树脂中形成导电通路。而多层环氧树脂基复合材料(各多层样品)的电导率均为 0，侧面印证了多层材料层间界限清晰，未发生混合现象。
总电磁屏蔽效能：环氧树脂基共混复合材料的总电磁屏蔽效能最佳，最高达 24.06dB，能有效阻挡 93.73% 的电磁波;多层复合材料最高电磁屏蔽效能为 18.81dB，可有效阻挡 88.53% 的电磁波。
反射损耗与吸收损耗：共混材料反射损耗和吸收损耗均优异，因 CF 具有良好导电性，C 原子以 sp² 杂化形成高度共轭结构，电子易移动，在混合体系中形成高效导电通路，导致电磁波与材料阻抗失配，反射损耗高;同时 CF 与 LDRs 纤维形成三维网络结构，使电磁波在内部多次反射散射，界面极化电荷与电磁波相互作用，吸收损耗高。多层材料中，面板材料和导电层层数影响屏蔽机制，CF/EP 作为面板材料时反射系数(R)较大，导电层层数增加会使反射次数增多、R 值增大，且两层导电层的材料吸收系数(A)较大，吸收能力更强。
扫描电子显微镜观察显示，环氧树脂基共混复合材料中，CF 与 LDRs 纤维相互缠绕交织，形成机械互锁结构，既为材料提供支撑保证力学性能，又使 CF 连续分布形成导电网络，提升电导率和电磁屏蔽性能;多层环氧树脂基复合材料各层界限分明，无混合现象，层间结合紧密稳固，保留各层特性，能准确控制电磁波在层间的反射、吸收和透过，CF/EP 可高效反射吸收电磁波，LDRs/EP 则吸收散射电磁波，提升整体屏蔽性能。
多层环氧树脂基复合材料的吸水率明显高于共混材料。当选择 LDRs/EP 为面板材料时，材料吸水性高，因 LDRs 纤维表面含大量亲水基团 - OH，易与水分子接触;LDRs/EP 层数增加、厚度减小时，水分子与 LDR 纤维接触面积减少，吸水率降低;多层材料制备中易产生孔隙、分层等缺陷，增加水分渗透通道，层数越多界面越多，越易成为渗透通道。环氧树脂基共混复合材料因各组分紧密结合形成致密结构，能有效阻止水分子渗入，24h 吸水率仅为 2%。
本研究围绕不同结构环氧树脂基复合材料展开，通过实验制备了共混和多层两种结构的复合材料，并对其力学性能、动态热机械性能、电导率、电磁屏蔽性能、微观形貌及吸水性进行了全面测试与分析。结果表明，在力学性能方面，共混复合材料中 CF 质量分数 40% 时弯曲强度最佳(78.24MPa)，多层复合材料中 CF/EP 分两层作为面板时弯曲强度最高(84.96MPa);动态热机械性能上，多层材料储能模量整体优于共混材料，玻璃化转变温度也更高;电导率方面，共混材料随 CF 含量增加而提升，多层材料电导率为 0;电磁屏蔽性能上，共混材料总电磁屏蔽效能最高(24.06dB)，优于多层材料;形貌上，共混材料纤维交织形成导电网络，多层材料层间界限清晰;吸水性方面，共混材料吸水率更低(24h 仅 2%)。这些研究结果为环氧树脂基复合材料在电磁屏蔽领域的应用提供了重要的技术参考，也为薰衣草蒸馏废渣的高值化利用开辟了新路径。
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