CN101591523B

CN101591523B - 梯度电磁波吸收材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101591523B
Application number: CN 200910012438
Authority: CN
Inventors: 刘顺华; 段玉平; 李宝毅
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2029-07-07
Also published as: CN101591523A

Abstract

梯度电磁波吸收材料及其制备方法，属于电磁波吸收材料制备技术领域。其特征是由无机粘结剂、透波材料和电磁波吸收剂构成基体，透波颗粒按梯度分布在基体中构成电磁波吸收材料；其制备方法包括如下步骤：a.将吸收剂掺入无机粘结剂基体中，分散均匀；b.将不同粒径和密度的透波材料颗粒加入上述基体中并搅拌均匀；c.将搅拌均匀的混合料填入模具中，震荡台震荡至透波颗粒按梯度分布；d.抹平表面，室内养护至固化，成为最终形状的梯度电磁波吸收材料。本发明的效果和益处是提供了一种梯度电磁波吸收材料及其制备方法，该材料原料来源广泛，制备工艺简单，成本低，并且具有比重轻，吸收能力强，环境稳定性好的特点。

Description

梯度电磁波吸收材料及其制备方法

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料制备技术领域，特别涉及到一种梯度电磁波吸波材料及其制备方法。

背景技术

目前城市空间电磁环境日益复杂，电磁污染已成为第四公害，而电磁波吸收材料尚不能满足需要。实际应用的吸波材料种类主要有：以聚氨酯为基体的角锥或平板吸波材料，以有机高分子材料为基体的吸波涂层或贴片，以混凝土为基体的建筑吸波材料及铁氧体瓦等。各种吸波材料既有各自的优点，又有各自缺陷。以聚氨酯为基体的吸波材料是使用较早，应用较为广泛的一种吸波材料，具有制备工艺简单，成本低的优点，但其体积大且易燃，长期使用容易变形影响其性能。以有机高分子为基体的吸波涂层或吸波贴片具有使用方便，吸收能力强的特点，但普遍成本较高且有效吸收频段窄，长时间使用性能不稳定。传统以混凝土为基体的建筑吸波材料和铁氧体吸波材料密度大，吸收效果差或吸收频段窄。因此，迫切需要一种制备工艺简单、吸收频段宽广且成本较低的电磁波吸收材料以应对城市空间及室内日益严峻的电磁污染。

发明内容

本发明要解决的问题是针对现有建筑用电磁波吸收材料吸收能力不强、有效吸收频段窄、密度大、成本高的缺点，提供一种梯度电磁波吸收材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种梯度电磁波吸收材料，其特征在于由无机粘结剂、透波材料和电磁波吸收剂构成基体，透波颗粒按梯度分布在基体中构成电磁波吸收材料。所述无机粘结剂是普通硅酸盐水泥或水玻璃，透波材料是发泡聚苯乙烯，电磁波吸收剂是碳粉，铁硅铝粉，镍锌铁氧体粉或它们的混合粉。

本发明还提供了一种梯度电磁波吸收材料的制备方法。包括以下步骤：a.将吸收剂掺入无机粘结剂基体中，分散均匀；b.将不同粒径和密度的透波材料颗粒加入上述基体中并搅拌均匀；c.将搅拌均匀的混合料填入模具中，震荡台震荡至透波颗粒按梯度分布；d.抹平表面，室内养护至固化，成为最终形状的梯度电磁波吸收材料。

在上述制备方法中，选用的吸收剂包括碳粉，铁硅铝粉，镍锌铁氧体粉或是上述粉体的混合粉，使用前先在球磨机中球磨至粒径在0.05～100微米之间，然后炭粉在氩气保护气氛下高温石墨化，其它粉体在氩气保护下进行高温退火处理；选用的透波材料为发泡聚苯乙烯，粒径在3～6毫米的微珠密度为0.005～0.01g/cm³，粒径在0.5～2毫米的微珠密度为0.07～0.1g/cm³；上述步骤b中，可加入适当分散剂使吸收剂分散均匀，吸收剂与无机粘结剂的体积比为4～18∶100；上述步骤b中，为加强透波材料的亲水性，对透波材料颗粒进行预处理，具体预处理方法为先在无机溶剂中清洗去油去污，然后将清洗过的发泡聚苯乙烯颗粒和偶联剂浸入适量的高分子粘结剂水溶液中，搅拌后取出低温烘干备用；在上述步骤c中，震荡时以将试样震荡至发泡聚苯乙烯在基体中按梯度分布，其中，表层的透波颗粒以大尺寸低密度的颗粒为主，逐渐过渡到底层的透波颗粒以小尺寸高密度的颗粒为主。

本发明上述推荐方案的产品性能在130MHz～18GHz频段内测试，平均反射率优于-7dB。

应注意，本领域的技术人员可以通过调整吸收剂和透波颗粒的种类、尺寸、含量及各层的厚度比获得具有不同性能的本发明所说的梯度电磁波吸收材料。

本发明的效果和益处是提供了一种梯度电磁波吸收材料及其制备方法，该材料原料来源广泛，制备工艺简单，成本低，并且具有比重轻，吸收能力强，环境稳定性好的特点。

附图说明

附图1、附图2分别是根据本技术方案制备的不同规格样品在130MHz～18GHz频段内电磁波吸收效果图。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

1.材料选择与预处理

本实施例选用普通硅酸盐水泥作为粘结剂，粒径为3mm和1mm的发泡聚苯乙烯为透波材料，N234炭黑为吸收剂。

对发泡聚苯乙烯和炭黑进行预处理。将发泡聚苯乙烯在摩尔浓度为5％的盐酸溶液去油去污，经水洗后放入质量比2％聚乙烯醇水溶液中浸渍，然后取出烘干备用；N234炭黑在球磨机中球磨至粒径在300～1000纳米之间，然后在700℃、氩气保护气氛下进行高温石墨化处理2小时。

2.梯度吸波材料的制备

量取一定量的普通硅酸盐水泥和水，水灰比为0.34～0.4。搅拌至黏流状后加入炭黑，炭黑与水泥的体积比为的12∶100。搅拌均匀后加入发泡聚苯乙烯透波颗粒，发泡聚苯乙烯与水泥的体积比100～150∶100，其中3mm粒径的发泡聚苯乙烯颗粒与1mm粒径的发泡聚苯乙烯颗粒的体积比为1∶1。待混合料搅拌均匀后倒入200mm×200mm×15mm的模具中，然后置于震动台震荡1～2分钟，抹平表面，1天后拆模，自然保湿环境下养生28天，制得以水泥为基体的梯度吸波材料。该材料表层的透波颗粒以3mm粒径的EPS为主，底层的透波颗粒以1mm粒径的EPS为主，材料内部透波颗粒按照粒径呈梯度分布。

3.性能测试

将得到的试样在微波暗室中用拱形反射法测试其在1.7GHz～18GHz频段内的电磁波吸收性能，用同轴电缆法测试其在130MHz～1.7GHz频段的吸收性能。测试结果所明，该梯度电磁波吸收材料在130MHz～18GHz的平均反射率优于-7dB，其中，优于-8dB的频段超过12GHz，体现出了良好的宽频吸收特性，符合吸波材料“薄宽轻强”的发展趋势。

Claims

1.一种梯度电磁波吸收材料，由无机粘结剂、透波材料和电磁波吸收剂构成，其特征在于：

所述无机粘结剂是普通硅酸盐水泥或水玻璃；

所述透波材料是粒径为3mm和1mm的发泡聚苯乙烯透波颗粒，并在无机粘结剂基体内部透波颗粒按照粒径呈梯度分布；

所述电磁波吸收剂是碳粉，铁硅铝粉，镍锌铁氧体粉或它们的混合粉。

2.一种梯度电磁波吸收材料的制备方法，其特征是：该电磁波吸收材料的制备包括如下步骤：a.将吸收剂掺入无机粘结剂基体中，分散均匀；b.将不同粒径和密度的透波材料颗粒加入上述基体中并搅拌均匀；c.将搅拌均匀的混合料填入模具中，震荡台震荡至透波颗粒按梯度分布；d.抹平表面，室内养护至固化，成为最终形状的梯度电磁波吸收材料；在上述制备方法中，选用的吸收剂包括碳粉，铁硅铝粉，镍锌铁氧体粉或是上述粉体的混合粉，使用前先在球磨机中球磨至粒径在0.05～100微米之间，然后碳粉在氩气保护气氛下高温石墨化，其它粉体在氩气保护下进行高温退火处理；选用的透波材料为发泡聚苯乙烯，粒径在3～6毫米的微珠密度为0.005～0.01g/cm³，粒径在0.5～2毫米的微珠密度为0.07～0.1g/cm³；上述步骤a中，加入适当分散剂使吸收剂分散均匀，吸收剂与无机粘结剂的体积比为4～18∶100；上述步骤b中，为加强透波材料的亲水性，对透波材料颗粒进行预处理，具体预处理方法为先在无机溶剂中清洗去油去污，然后将清洗过的发泡聚苯乙烯颗粒和偶联剂浸入适量的高分子粘结剂水溶液中，搅拌后取出低温烘干备用；在上述步骤c中，震荡时以将试样震荡至发泡聚苯乙烯在基体中按梯度分布，其中，表层的透波颗粒以大尺寸低密度的颗粒为主，逐渐过渡到底层的透波颗粒以小尺寸高密度的颗粒为主。

3.根据权利要求2所述的一种梯度电磁波吸收材料的制备方法，其特征是：

步骤(1)中将碳粉、铁硅铝粉、镍锌铁氧体吸收剂先在球磨机中球磨至粒径为0.05～100微米，然后碳粉在氩气保护下进行石墨化处理，铁硅铝粉和镍锌铁氧体在氩气保护下进行高温退火处理。