CN101747861B

CN101747861B - 硅藻土在制备吸波材料中的应用、硅藻土水泥基复合吸波材料及其制备方法

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Publication number: CN101747861B
Application number: CN200910191874A
Authority: CN
Inventors: 黄煜镔; 钱觉时; 张建业; 许宏兵; 张凯; 赵翔宇
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2029-12-11
Also published as: CN101747861A

Abstract

本发明涉及建筑材料领域，公开了硅藻土在制备电磁波吸收材料中的应用，还公开了一种低成本的硅藻土水泥基复合吸波材料及其制备方法，所述硅藻土水泥基复合吸波材料，其原料由干物料和水组成，所述干物料包括重量百分比80-90％的水泥和重量百分比10-20％的硅藻土，水与干物料的比值为0.30-0.40；采用硅藻土作为吸波剂，材料来源广泛，价格低廉，并实现了硅藻土高附加值利用的目的；由于硅藻土本身可作为水泥混凝土材料的矿物掺合料，因此采用硅藻土对水泥基材料的物理力学性能没有不利影响；本发明的水泥基复合吸波材料的制备方法工艺简单，施工方便，与普通水泥混凝土材料相比没有区别，不需要特殊设备，便于推广应用。

Description

硅藻土在制备吸波材料中的应用、硅藻土水泥基复合吸波材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及硅藻土的应用，以及一种低成本的电磁波吸收材料及其制备方法。

背景技术

随着现代技术的发展，各类电子产品的广泛使用，电磁波辐射对环境的影响日益增大，在继噪音污染、空气污染、水污染之后，电磁波污染成为威胁人类生存的第四大公害。建筑物空间内各种电磁辐射密度的日益增强，使电磁防护问题也逐步引起人们的关注。由于电磁屏蔽防护具有高反射的弊端，所以电磁波吸收材料的研究越来越被重视。在电磁辐射所覆盖的范围内，特别是公共建筑、公共场所、生活居住区等地方，如在建筑物空间内使用吸波材料，可吸收空间内存在的电磁辐射，有效减轻辐射强度，从根本上改善有害辐射对人体的影响。因此，改善居住空间电磁环境具有实际的现实意义。

吸波材料应具有良好的吸波特性和结构特性以及廉价性。选择经济、有效的材料用于建筑吸波，是推广应用的前提。然而目前对建筑吸波材料的研究还较少，所采用的吸波剂主要仍是石墨、碳黑、铁氧体、陶瓷材料、纳米材料等。例如：掺铁氧体和SiC纤维水泥基复合材料的吸波性能[文章编号：0454-5648(2007)07-0904-05]；锰锌铁氧体水泥基复合材料吸波性能的研究[文章编号：1007-9629(2007)04-0469-04]；又如公开号为CN 1862709A的中国发明专利公开说明书所公开的一种电磁波吸波材料，由重量百分比为20-60％的NI₃AL、1-6％的纳米氧化钛、3-10％纳米氧化硅和余量的不饱和聚酯组成；诸如此类的铁氧体、陶瓷材料、纳米材料的吸波材料价格昂贵，由于建筑领域对材料的用量巨大，因此会极大的提高成本，目前并不能推广运用；又如公开号为CN1974468A的中国发明专利公开说明书所公开的一种水泥混凝土吸波材料，以水泥混凝土为基材，其中分布有气泡和乙炔碳黑或石墨，这种吸波材料中的气泡和乙炔碳黑或石墨会对建筑材料本身的强度等性能造成影响。但对建筑材料而言，现有的吸波材料或沿袭了成本高、价格昂贵的缺点，或具有吸波剂对水泥基材料本身性能有不利影响的难题。在不影响材料性能的情况下，大幅度降低成本是吸波建筑材料急需解决的关键问题之一。

硅藻土在我国分布广，资源丰富，资源总量近2亿吨，仅次于俄罗斯和美国，居世界第三位。充分利用硅藻土资源，开发新型硅藻土建材产品，对我国的建筑行业的发展有重要意义，具有良好前景。然而，虽然近几年国内外开发出来多种多样的硅藻土建材新产品，包括：硅藻土水泥混合材、硅藻土轻骨料及其墙体材料、硅藻土轻质保温材料、硅藻土防湿涂料及绿色建材等，但我国对硅藻土在建材工业上的利用仍主要是作为普通原料使用，用于普通硅藻土砖和硅酸盐绝热制品，使其未得到充分应用，并且产品重量也与发达国家也存在差距，因此，需要开发硅藻土的新用途，进一步提升其附加价值。尽管近年来硅藻土已在具有高附加值的功能材料领域，包括助滤剂、吸附剂、载体中得到应用，但目前研究都还没有涉及其对材料吸波性能的影响，更没有考虑将其作为水泥基吸波材料的组成部分。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供了一种硅藻土的新用途，即硅藻土在制备电磁波吸收材料中的应用。

本发明还提供一种硅藻土水泥基复合吸波材料，其具有较好的电磁波吸收性能，同时材料来源广泛、成本较为低廉。

所述硅藻土水泥基复合吸波材料，包括干物料和水，所述干物料包括重量百分比80-90％的水泥和重量百分比10-20％的硅藻土，水与干物料的重量比为0.30-0.40∶1。

进一步，硅藻土水泥基复合吸波材料的原料中还包括占干物料0-1％重量百分比的外加剂；

进一步，所述外加剂为萘系或多羧酸系高效减水剂；

进一步，所述的硅藻土中Fe₂O₃的重量百分比大于2％；

进一步，所述硅藻土被磨细至直径20um以下；

进一步，所述干物料由重量百分比90％的水泥和重量百分比10％的硅藻土组成，水与干物料的重量比为0.40∶1。

本发明还提供上述硅藻土水泥基复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将硅藻土磨细至直径20um以下；

2)按上述比例称取水泥和硅藻土，拌合均匀；

3)随后将水、外加剂加入步骤2)所得的混合物，拌和均匀；

4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；

5)成型1天后进行拆模、养护。

进一步，所述养护条件温度为20±2℃，相对湿度为95％以上；

进一步，养护时间为28天。

微波吸收材料之所以能吸收、衰减入射的电磁波，主要是将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失。本发明的机理是与硅藻土独特的物化性能有关，硅藻土壁壳上有多级、大量、有序排列的微孔，这种特殊的结构使电磁干涉具有可能，硅藻土中的微量Fe₂O₃亦会产生磁损耗，消耗部分电磁波。

本发明相对于现有技术，具有如下优点：

(1)采用硅藻土作为吸波剂，材料来源广泛，价格低廉，并实现了硅藻土高附加值利用的目的。

(2)由于硅藻土本身可作为水泥混凝土材料的矿物掺合料，因此采用硅藻土对水泥基材料的物理力学性能没有不利影响。

(3)本发明的水泥基复合吸波材料生产工艺简单，施工方便，与普通水泥混凝土材料相比没有区别，不需要特殊设备，便于推广应用。

附图说明

图1示出了以实施例1为原料制备的硅藻土水泥基复合吸波材料吸波性能测试结果示意图；

图2示出了以实施例2为原料制备的硅藻土水泥基复合吸波材料吸波性能测试结果示意图；

图3示出了以实施例3为原料制备的硅藻土水泥基复合吸波材料吸波性能测试结果示意图；

图4示出了以实施例4为原料制备的硅藻土水泥基复合吸波材料吸波性能测试结果示意图；

图5示出了以实施例5为原料制备的硅藻土水泥基复合吸波材料吸波性能测试结果示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

所述硅藻土水泥基复合吸波材料包括水与干物料，干物料包括重量百分比80-90％的水泥和重量百分比10-20％的硅藻土，水与干物料的比值为0.30-0.40∶1；为改善材料性能，可根据需要添加外加剂，如减水剂、减缩剂、早强剂、缓凝剂、增塑剂、引气剂或泵送剂，本发明中主要使用萘系或多羧酸系高效减水剂，以低成本地增加所述硅藻土水泥基复合吸波材料的强度，外加剂的重量为干物料重量的0-1％。由于Fe₂O₃可对电磁波产生磁损耗，进一步增强吸波性能，因此采用Fe₂O₃的重量百分比大于2％的硅藻土具有更佳效果；最佳的，所述硅藻土被磨细至直径20um以下，以利于拌合和成型。

以下给出硅藻土水泥基复合吸波材料的几个实施例：

实施例1

本实施例中，各原料重量配比如下：

硅藻土10份；水泥90份；水40份。

实施例2

本实施例中，各原料重量配比如下：

硅藻土20份；水泥80份；水40份。

实施例3

本实施例中，各原料重量配比如下：

硅藻土15份；水泥85份；水38份。

实施例4

本实施例中，各原料重量配比如下：

硅藻土17.5份；水泥82.5份；减水剂0.5份；水32份。

实施例5

本实施例中，各原料重量配比如下：

硅藻土20份；水泥80份；减水剂1份；水30份。

按上述各实施例的原料配比，拌和均匀后成型、养护后，即得硅藻土水泥基复合吸波材料。更佳的，通过如下方法进行制备：

1)将硅藻土磨细至直径20um以下；

2)按上述比例称取水泥和硅藻土，干拌1-2分钟，拌合均匀；

3)随后将其它原料加入步骤2)所得的混合物，拌和1-2分钟，直至拌和均匀；

4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；

5)在标准养护条件下(温度为20±2℃，相对湿度为95％以上)进行养护，成型1天后拆模，养护至28天。

对本发明各实施例制得的硅藻土水泥基复合吸波材料进行吸波性能测试，结果分别如图1-5所示。

由图1-5可以看出，在2-18GHz频率范围内，其反射率＜-5dB的有效带宽＞12GHz。

对各实施例制得的硅藻土水泥基复合吸波材料进行力学性能测试，结果如下表所示，其中实施例编号0的数据为纯水泥材料的强度数据。

从上表中看出，本发明硅藻土水泥基复合吸波材料，材料强度受到影响较小，符合建筑用水泥混凝土的强度要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.硅藻土水泥基复合吸波材料，其特征在于：其原料由干物料和水组成，所述干物料包括重量百分比80-90％的水泥和重量百分比10-20％的硅藻土，水与干物料的重量比为0.30-0.40：1，所述硅藻土中Fe₂O₃的重量百分比大于2％，所述硅藻土被磨细至直径20um以下。

2.根据权利要求1所述的硅藻土水泥基复合吸波材料，其特征在于：硅藻土水泥基复合吸波材料的原料中还包括占干物料0-1％重量百分比的外加剂。

3.根据权利要求2所述的硅藻土水泥基复合吸波材料，其特征在于：所述外加剂为萘系或多羧酸系高效减水剂。

4.根据权利要求1所述的硅藻土水泥基复合吸波材料，其特征在于：所述干物料由重量百分比90％的水泥和重量百分比10％的硅藻土组成，水与干物料的重量比为0.40∶1。

5.如权利要求1至4中任一项所述的硅藻土水泥基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将硅藻土磨细至直径20um以下；

2)按权利要求2所述比例称取水泥和硅藻土，拌合均匀；

3)随后将水加入步骤2)所得的混合物，拌和均匀；

4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；

5)成型1天后进行拆模、养护。

6.根据权利要求5所述的硅藻土水泥基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中还加入外加剂。

7.根据权利要求6所述的硅藻土水泥基复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述养护条件温度为20±2℃，相对湿度为95％以上，养护时间为28天。