CN102229489A - 石墨-石膏基吸波复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了石墨-石膏基吸波复合材料及其制备方法，属于建筑材料领域。其原材料组成包括干物料和水，干物料包括石膏和石墨，石膏与石墨的重量比为60-80∶40-20；水与干物料的重量比为0.65-0.85∶1，材料中可还包括减水剂。制备方法：将干物料干拌均匀；并加入水和减水剂，混合均匀；将混合料倒入钢模中，振动成型；成型1d后拆模，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。吸波材料具有较好的吸波性能，生产工艺简单可行。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种石墨-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。
石墨属于电损耗型吸波剂，它具有较高的介电损耗正切角，依靠介质的电子极化或界面极化衰减来吸收电磁波。目前对石墨在电磁防护方面的研究主要集中在电磁屏蔽方面，如WO2004/065322A1公开了屏蔽电磁辐射的电导性石膏基建筑材料，通过添加尺寸小于或等于12μm的石墨颗粒和无定形碳的混合物获得电导性和屏蔽效应。石墨和无定形碳的混合物的含量是建筑材料总质量的25％-75％。而无定形碳的含量是石墨和无定形碳混合物总质量的10％-95％。黄少文等研究了石墨-碳纤维水泥基材料在100kHz～1.5GHz频率范围内的电磁屏蔽性能。结果表明：水泥中石墨掺量接近渗滤阈值时，材料的屏蔽效能可获得明显改善。崔素萍等制备了石墨-水泥基复合材料，结果表明：随着石墨掺量的增加，复合材料的电磁屏蔽效能也逐渐增大，但是石墨的掺量有一个最大值。
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。对于石墨在吸收电磁波方面的研究，尤其是以石膏为基体，制备炭黑-石膏基吸波复合材料的研究至今还鲜有报道。
发明内容
本发明为了解决石膏基吸波复合材料方面的空白，提供了一种石墨填充石膏基吸波复合材料及其制备方法。
本发明的目的是这样实现的：石墨-石膏基吸波复合材料，其特征在于：石墨-石膏基吸波复合材料原材料组成包括干物料和水，所述干物料包括石膏和石墨，石膏与石墨的重量比为60-80∶40-20；水与干物料的重量比为0.65-0.85∶1。
所述干物料中的建筑石膏符合GBT9776-2008规定的技术指标要求。
所述石墨为天然鳞片石墨或膨胀石墨。
所述石墨-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0.7-1∶100；所述减水剂为多羧酸系或氨基磺酸系高效减水剂。
本发明还提供上述石墨-石膏基吸波复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1)将干物料干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，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，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
本发明在石膏胶凝材料中掺入石墨吸波剂，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＜-5dB的连续带宽达到14.2GHz。
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。
实施例1
本实施例中，各原料重量配比如下：
建筑石膏80份；天然鳞片石墨20份；聚缩酸系高性能减水剂PC-L1000.7份；水65份。
按如下工艺进行制备：
1)将石墨与石膏干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，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，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
对本实施例制得的石墨-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75份；天然鳞片石墨25份；聚缩酸系高性能减水剂PC-L1000.8份；水70份。
按如下工艺进行制备：
1)将石墨与石膏干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，混合均匀；
3)将步骤2)中所得的混合料倒入180mm×180mm×10mm的钢模中，振动成型；
4)成型1d后拆模，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
对本实施例制得的石墨-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70份；天然鳞片石墨30份；聚缩酸系高性能减水剂PC-L1000.85份；水75份。
按如下工艺进行制备：
1)将石墨与石膏干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，混合均匀；
3)将步骤2)中所得的混合料倒入180mm×180mm×10mm的钢模中，振动成型；
4)成型1d后拆模，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
对本实施例制得的石墨-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65份；天然鳞片石墨35份；聚缩酸系高性能减水剂PC-L1000.9份；水80份。
按如下工艺进行制备：
1)将石墨与石膏干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，混合均匀；
3)将步骤2)中所得的混合料倒入180mm×180mm×10mm的钢模中，振动成型；
4)成型1d后拆模，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
对本实施例制得的石墨-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60份；天然鳞片石墨40份；聚缩酸系高性能减水剂PC-L1001份；水85份。
按如下工艺进行制备：
1)将石墨与石膏干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，混合均匀；
3)将步骤2)中所得的混合料倒入180mm×180mm×10mm的钢模中，振动成型；
4)成型1d后拆模，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
对本实施例制得的石墨-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，其反射率小于-5dB的有效带宽达到14.2GHz。
以上所述仅为本发明的优选实施例，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。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 (5)
1.石墨-石膏基吸波复合材料，其特征在于：石墨-石膏基吸波复合材料原材料组成包括干物料和水，所述干物料包括石膏和石墨，石膏与石墨的重量比为60-80∶40-20；水与干物料的重量比为0.65-0.85∶1。
2.按照权利要求1的石墨-石膏基吸波复合材料，其特征在于：所述石墨-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0.7-1∶100。
3.按照权利要求2的石墨-石膏基吸波复合材料，其特征在于：所述减水剂为多羧酸系或氨基磺酸系高效减水剂。
4.按照权利要求1或2的石墨-石膏基吸波复合材料，其特征在于：所述石墨为天然鳞片石墨或膨胀石墨。
5.按照权利要求1或2的石墨-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)将干物料干拌均匀；
2)向干拌均匀的干物料中加入水和减水剂，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，在温度为20℃±2℃条件下自然养护28天。
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