CN102173703A - 炭黑-石膏基吸波复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了炭黑-石膏基吸波复合材料及其制备方法，属于建筑材料领域。所用原料包括干物料和水，所述干物料包括石膏和炭黑，石膏与炭黑的重量比为97-99∶1-3；水与干物料的重量比为0.65-0.8∶1。制备方法包括如下步骤：在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌均匀；在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；将上述混合物先后加入石膏中，混合均匀；所得的混合料倒入钢模中，振动成型；成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下进行养护；在40±2℃的烘箱里烘至恒重，养护时间为28天。本发明使水泥基复合吸波材料具有较好的吸波性能，生产工艺简单可行。

Description

炭黑-石膏基吸波复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料领域，涉及一种石膏基吸波复合材料及其制备方法，尤其涉及炭黑-石膏基吸波复合材料及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，电子、通讯、计算机与电气设备等进入家庭，导致城市空间人为电磁能量逐年增长，而广播电视台、无线通讯发射站、各类天线、电网、城市交通运输、个人无线通讯手段以及家用电器等，把人们带进一个充满电磁辐射的环境中，因此，具有吸收电磁波功能的建筑材料越来越受人们的重视。
石膏作为三大建筑胶凝材料之一，在自然界中分布比较广泛，由于它易开采和加工，早在公元前2000年就被应用在埃及金字塔的石材缝隙和灰浆抹面等装饰上。我国是石膏生产和应用大国，天然石膏矿藏储量达600多亿吨，遍布全国23个省区，石膏储量居世界之首。同时，采用石膏基凝胶材料制成的建材制品具有许多优异的性能，如质量轻、尺寸稳定、隔热隔音、保温防火、能自动调节室内空气湿度等。因此推广使用石膏基建材制品，有助于推行我国的建筑节能设计标准和节能建筑的发展。石膏本身的电磁屏蔽效能和吸波性能较低，是一种良好的透波材料，通过在石膏材料中加入一定的吸波剂进行改性制备石膏基吸波复合材料是一种简单可行的办法。
乙炔炭黑属介电型吸波剂，其体积电阻率为0.1～10Ω·cm，导电性能稳定持久，对电磁波的损耗主要是电损耗。由于粒径为纳米级，乙炔炭黑具有高度的分散性和巨大的表面积，使其不仅能吸收电磁波，还能有效抑制红外辐射。在原理上，如果能够设计合理的组分配比、材料厚度、材料的电磁参数以及材料的结构，则可以获得吸波性能良好的炭黑-石膏基吸波复合材料。但是以石膏为基体，制备炭黑-石膏基吸波复合材料的研究至今无人报道。
发明内容
本发明的目的是为了解决石膏基吸波复合材料方面的空白，本发明提供了一种炭黑填充石膏基吸波复合材料的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于：所用原料包括干物料和水，所述干物料包括石膏和炭黑，石膏与炭黑的重量比为97-99∶1-3；水与干物料的重量比为0.65-0.8∶1。
进一步，所述干物料中的建筑石膏符合GBT9776-2008规定的技术指标要求；
进一步，所述炭黑为乙炔炭黑；
进一步，所述炭黑-石膏基吸波复合材料中还包括分散剂，所述分散剂与炭黑的重量比为0.3-0.4∶1；
进一步，所述分散剂为HD色浆分散剂。
进一步，所述炭黑-石膏基吸波复合材料中还包括减水剂，所述减水剂与干物料的重量比为0-0.5∶100；
进一步，所述减水剂为多羧酸系和氨基磺酸系高效减水剂。
本发明还提供上述炭黑石膏基吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；
3)将步骤1)和步骤2)所得的混合物先后加入石膏中，混合均匀；
4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
5)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下进行养护；
6)在40±2℃的烘箱里烘至恒重，进行吸波性能测试。
进一步，养护时间为28天。
本发明在石膏胶凝材料中掺入炭黑吸波剂，使水泥基复合吸波材料具有较好的吸波性能，生产工艺简单可行。本发明的石膏基吸波复合材料，在2-18GHz频率范围内，其反射率均小于-5dB的有效带宽达大于7.84GHz，最小反射率达-42.69dB。
附图说明
图1实施例1试样的反射率测试图；
图2实施例2试样的反射率测试图；
图3实施例3试样的反射率测试图；
图4实施例4试样的反射率测试图；
图5实施例5试样的反射率测试图。
具体实施方式
以下结合具体实施方案详细说明本发明的制备方法：
实施例1
本实施例中，各原料重量配比如下：
建筑石膏99份；炭黑1份；分散剂0.4份；水65份。
按如下工艺进行制备：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)将步骤1)和剩余的水一起加入石膏中，混合均匀；
3)将步骤2)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
4)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下养护28天；
对本实施例制得的炭黑-石膏基吸波复合材料进行吸波性能测试，结果如图1。
实施例2
本实施例中，各原料重量配比如下：
建筑石膏98.5份；炭黑1.5份；分散剂0.6份；多羧酸系减水剂0.1份；水68份。
按如下工艺进行制备：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；
3)将步骤1)和步骤2)所得的混合物先后加入石膏中，混合均匀；
4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
5)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下养护28天；
对本实施例制得的炭黑-石膏基吸波复合材料进行吸波性能测试，结果如图2。
实施例3
本实施例中，各原料重量配比如下：
建筑石膏98份；炭黑2份；分散剂0.8份；氨基磺酸系减水剂0.2份；水72份。
按如下工艺进行制备：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；
3)将步骤1)和步骤2)所得的混合物先后加入石膏中，混合均匀；
4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
5)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下养护28天；
对本实施例制得的炭黑-石膏基吸波复合材料进行吸波性能测试，结果如图3。
实施例4
本实施例中，各原料重量配比如下：
建筑石膏97.5份；炭黑2.5份；分散剂1份；氨基磺酸系减水剂0.3份；水75份。
按如下工艺进行制备：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；
3)将步骤1)和步骤2)所得的混合物先后加入石膏中，混合均匀；
4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
5)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下养护28天；
对本实施例制得的炭黑-石膏基吸波复合材料进行吸波性能测试，结果如图4。
实施例5
本实施例中，各原料重量配比如下：
建筑石膏97份；炭黑3份；分散剂1.2份；多羧酸系减水剂0.5份；水80份。
按如下工艺进行制备：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；
3)将步骤1)和步骤2)所得的混合物先后加入石膏中，混合均匀；
4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
5)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下养护28天；
对本实施例制得的炭黑-石膏基吸波复合材料进行吸波性能测试，结果如图5。
由图1-图5可以看出，在2-18GHz频率范围内，其反射率均小于-5dB的有效带宽达大于7.84GHz，最小反射率达-42.69dB。
以上所述仅为本发明的实施例，并不用于限制本发明，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。

Claims (7)

1.炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于：所用原料包括干物料和水，所述干物料包括石膏和炭黑，石膏与炭黑的重量比为97-99∶1-3；水与干物料的重量比为0.65-0.8∶1。
2.权利要求1的炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于，所述炭黑为乙炔炭黑。
3.权利要求1的炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于，炭黑-石膏基吸波复合材料中还包括分散剂，所述分散剂与炭黑的重量比为0.3-0.4∶1。
4.权利要求3的炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于，所述分散剂为HD色浆分散剂。
5.权利要求1的炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于，所述炭黑-石膏基吸波复合材料中还包括减水剂，所述减水剂与干物料的重量比为0-0.5∶100。
6.权利要求5的炭黑-石膏基吸波复合材料，其特征在于，所述减水剂为多羧酸系和氨基磺酸系高效减水剂。
7.权利要求1-6任一炭黑石膏基吸波复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在所需用量1/2～2/3的水中加入炭黑及分散剂，搅拌至炭黑分散均匀；
2)在剩余1/2～1/3的水中加入减水剂，搅拌均匀；
3)将步骤1)和步骤2)所得的混合物先后加入石膏中，混合均匀；
4)将步骤3)所得的混合料倒入钢模中，振动成型；
5)成型1d后拆模，温度为20℃-25℃，相对湿度为85％-90％的条件下进行养护；
6)在40±2℃的烘箱里烘至恒重，养护时间为28天。
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