CN103601482A - 一种用于etc的吸波材料的制备方法 - Google Patents

一种用于etc的吸波材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于ETC的吸波材料的制备方法，包括：将包括SrCO3和Fe2O3的原料、包括ZnO的原料、以及包括CuO、MnCO3、NiO、CoO和La2O3的原料中的至少一种原料与水按一定比例混合制得原料料浆；将所述原料料浆经过沉降、抽去上层清液、干燥、分散处理以及压制成块进行烧结处理；将烧结产物进行细碎处理再进行回火处理制得平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体；将制得的平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与羰基铁粉均匀混合，再与热塑性弹性体进行开炼或密炼处理，将炼后的混合物压延成型。本发明提供的制备方法工艺简单且无需真空条件，原料成本和制备成本都很低廉，且易于生产，同时该吸波材料的使用频段可以满足5.8GHz公路联网电子收费车辆识别频段的要求，并且吸收性能较好。

Description

一种用于ETC的吸波材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于ETC的吸波材料的制备方法，属于复合吸波材料技术领域。
背景技术
ETC(Electronic Toll Collection，电子不停车收费系统)是一种广泛应用于公路、桥梁和隧道的全自动不停车收费系统。现有的ETC系统通过安装在车辆风挡玻璃上的OBU(OnBoard Unit，车载单元)与设置在收费站ETC车道上的RSU(Road Side Unit，路侧单元)之间的专用短程通讯，并利用计算机联网等技术实现通行费用的结算，从而达到车辆通过路桥收费站时不需停车即可交纳路桥费的目的。该技术在缓解交通拥堵、节能减排及节约收费单位管理运营成本等诸多方面有着巨大的经济和社会效益。然而，在ETC高速发展的同时，必然带来多通道系统电磁环境的复杂化，导致收费系统出现误操作，以至于收费系统发生故障，影响通行。
目前可能解决多通道系统电磁环境复杂化问题的一种简便方法，是将复合吸波材料贴附在ETC通道两侧及收费站区顶部，即可以起到改善ETC系统的电磁环境，又能降低收费系统的故障率的作用。
现有的一种复合吸波材料是将FexSiyCoz合金铸锭后进行真空快淬，然后将得到的薄带粗碎后球磨；最后对羟基铁粉进行低温真空煅烧预处理后球磨，将这两种粉末按不同质量比例混合制成。由于FexSiyCoz这种材料价格高昂，并且该制备方法需要真空操作，故导致工艺复杂，制得的复合吸波材料量少以及制备成本高的问题。另外，该复合吸波材料的使用频段在2～4GHz，并不能满足5.8GHz公路联网电子收费车辆识别频段的要求。
发明内容
本发明提供了一种用于ETC的吸波材料的制备方法，以解决现有的复合吸波材料存在的吸波材料量少、制备成本高以及不能满足5.8GHz公路联网电子收费车辆识别频段的要求等问题，为此本发明采用如下的技术方案：
一种用于ETC的吸波材料的制备方法，包括：
将包括SrCO3和Fe2O3的原料、包括ZnO的原料、以及包括CuO、MnCO3、NiO、CoO和La2O3的原料中的至少一种原料与水混合制得原料料浆；
将所述原料料浆经过沉降、抽去上层清液、干燥、分散处理以及压制成块进行烧结处理；
将烧结产物进行细碎处理再进行回火处理制得平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体。
本发明提供的用于ETC的吸波材料的制备方法工艺简单且无需真空条件，原料成本和制备成本都很低廉，并且易于生产，同时该吸波材料的使用频段可以满足5.8GHz公路联网电子收费车辆识别频段的要求，并且吸收性能较好。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的具体实施方式提供了一种用于ETC的吸波材料的制备方法，包括：
将包括SrCO3和Fe2O3的原料、包括ZnO的原料、以及包括CuO、MnCO3、NiO、CoO和La2O3的原料中的至少一种原料与水按一定重量比混合制得原料料浆；
将所述原料料浆经过沉降、抽去上层清液、干燥、分散处理以及压制成块进行烧结处理；
将烧结产物进行细碎处理再进行回火处理制得平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体。
具体地，相应的原料的按摩尔比可以为Sr:Fe:Zn=1:15～17:0.05～1且与水按重量比为1:1～2的比例混合，混合时间为2小时。相应的原料料浆的沉降时间为48小时，干燥的温度为150℃。相应的平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与3000-7000目的羰基铁粉的混合比例为0.5～2:1。相应的粉碎分散通过转速为8000转/分的高速粉碎机进行分散。
进一步地，所述制备方法还包括：将所述平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与羰基铁粉按照特定比例混合并进行粉碎分散后，再与热塑性弹性体进行开炼或密炼处理，将炼后的混合物压延成型。
其中，热塑性弹性体可以为丁腈橡胶（NBR）、氯化聚乙烯（CPE）、氯丁橡胶或天然橡胶等在塑化温度下进行开炼或密炼得到，开炼或密炼的温度为60℃～90℃。
下面通过具体的实施例对本发明提出的用于ETC的吸波材料的制备方法作详细说明。
实施例1
将原料A（SrCO3和Fe2O3）、B（ZnO）以及CuO和NiO按照摩尔比Sr:Fe:Zn:Cu:Ni=1:15.8:0.5:0.1:1.4，的配比称好后，倒入球磨机中，按原料:水=1:1.5的重量加入水，球磨混合2小时后成为原料料浆。该原料料浆倒入沉降桶沉降约48h后，抽去料浆上层清液，将较稠的料浆放入烘箱内以150℃干燥；干燥后的料浆用高速粉碎机进行分散处理，以达到混料的均匀性。分散好的原料在液压成型机上压制成块状，再放入马弗炉以1300℃烧结1小时，烧结后用颚式破碎机粗破碎，用振磨机进行细粉碎至需要的粒度，细碎料放入马弗炉以900℃回火处理2h，制得成品平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体。
将平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与市售3000～7000目的羰基铁粉按照0.5:1的比例，用转速为8000r/min的高速粉碎机进行分散，均匀混合成需要的微波吸收剂粉体。
混合好的微波吸收剂粉体与CPE及邻苯二甲酸二辛脂（DOP）、偶联剂、硬脂酸及白炭黑等助剂，在温度为60℃左右的双辊轧机上进行开炼，达到吸收剂粉体与CPE基材的充分结合。
炼好的CPE基复合物在双辊压延机上成型为200×200×2.0mm左右的生片。
将生片直接在双辊压延机上逐步精整成厚度为1.6mm的片材，经过裁切，得到尺寸为180×180×1.6mm的柔性吸波材料胶片产品样品。
样品采用弓形法，在标量网络分析仪HP8757E上进行反射率的测试，在ETC系统的工作频率5.8GHz处对微波的吸收率达到99.2%（-21dB）以上。
实施例2
将原料A（SrCO3、Fe2O3）、B（ZnO）以及CuO和CoO按照摩尔比Sr:Fe:Zn:Mn:Co=1:16:0.8:0.1:1.1，的配比称好后，倒入球磨机中，按原料:水=1:2的重量加入水，球磨混合2小时后成为原料料浆，该原料料浆倒入沉降桶沉降约48h后，抽去料浆上层清液；较稠的料浆放入烘箱内以150℃干燥；干燥后的料浆用高速粉碎机进行分散处理，以达到混料的均匀性。分散好的原料在液压成型机上压制成块状，再放入马弗炉以1300℃烧结2小时，烧结后用颚式破碎机粗破碎，用振磨机进行细粉碎至需要的粒度，细碎料放入马弗炉以900℃回火处理2小时，制得成品平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体。
将平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与市售3000-7000目的羰基铁粉按照1:1的比例，用转速为8000r/min的高速粉碎机进行分散，均匀混合成需要的微波吸收剂粉体。
混合好的微波吸收剂粉体与NBR及RD、DM、TMTD、S、硬脂酸及白炭黑等助剂，在温度90℃左右进行开炼，达到吸收剂粉体与NBR基材的充分结合。
炼好的NBR基复合物在双辊压延机上成型为200×200×2.5mm左右的生片。
将生片直接放置在深度为1.9mm的硫化模具里，以150℃硫化处理30分钟，完成后待模具冷却至室温，从硫化模具里取出硫化好的片材，经过裁切，得到尺寸为180×180×1.9mm的柔性吸波材料胶片产品样品。
样品采用弓形法，在标量网络分析仪HP8757E上进行反射率的测试，在ETC系统的工作频率5.8GHz处对微波的吸收率达到99.6%（-24dB）以上。
实施例3
将原料A（SrCO3、Fe2O3）、B（ZnO）以及CoO和La2O3按照摩尔比Sr:Fe:Zn:La:Co=1:16.2:0.7:0.1:1.2，的配比称好后，倒入球磨机中，按原料:水=1:2的重量加入水，球磨混合2小时后成为原料料浆，该原料料浆倒入沉降桶沉降约48h后，抽去料浆上层清液；较稠的料浆放入烘箱内以150℃干燥；干燥后的料浆用高速粉碎机进行分散处理，以达到混料的均匀性。分散好的原料在液压成型机上压制成块状，再放入马弗炉以1300℃烧结3小时。烧结料用颚式破碎机粗破碎，用振磨机进行细粉碎至需要的粒度，细碎料放入马弗炉以900℃回火处理2小时，制得成品平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体。
将平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与市售3000-7000目的羰基铁粉按照1.5:1的比例，用转速为8000r/min的高速粉碎机进行分散，均匀混合成需要的微波吸收剂粉体。
混合好的微波吸收剂粉体与CPE及DOP、偶联剂、硬脂酸及白炭黑等助剂，在温度为60℃左右的双辊轧机上进行开炼，达到吸收剂粉体与CPE基材的充分结合。
炼好的CPE基复合物在双辊压延机上成型为200×200×2.6mm左右的生片。
将生片直接在双辊压延机上逐步精整成厚度为2.2mm的片材，经过裁切，得到尺寸为180×180×2.2mm的柔性吸波材料胶片产品样品。
样品采用弓形法，在标量网络分析仪HP8757E上进行反射率的测试，在ETC系统的工作频率5.8GHz处对微波的吸收率达到99.7%（-26dB）以上。
采用本具体实施方式提供的制备方法，实施例1、2和3中制备的吸波材料均能在ETC系统的工作频率5.8GHz处取得良好的微波吸收性能，具体如下表所示：
Figure BDA0000422525350000041
本发明采用传统的粉末冶金工艺，使用常见的工业原料，在较宽松的烧结制度下（1300℃×1-4h）均能制备出平面六角晶系的锶铁氧体吸收剂粉体，将锶铁氧体吸收剂粉体与羰基铁粉按0.5-2:1的比例均匀混合成需要的微波吸收剂粉体。混合好的微波吸收剂粉体与各种热塑性弹性体，如NBR、CPE、氯丁橡胶或天然橡胶等在塑化点温度进行开炼或者密炼。炼好的吸收剂粉体与热塑性弹性体的复合物在双辊压延机上成型为大体上需要的尺寸，成为生片。将生片直接在双辊压延机上精整成需要的厚度及长宽尺寸的材料，或者对于需要进行硫化处理的体系，在平板硫化机上进行热压硫化处理，得到最终形状和尺寸的柔性吸波材料胶片产品。
相比于现有技术，本发明提供的方法工艺简单，采用常规设备，对设备没有如真空、压力、气氛保护等方面的要求，无需使用有机溶剂，也不需要采用纯度很高的分析纯级原材料；产品易于安全加工；因此具有一致性好、成本低廉及产品在ETC系统的工作频率5.8GHz处的吸收性能优异的显著特点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于ETC的吸波材料的制备方法，其特征在于，包括：
将包括SrCO3和Fe2O3的原料、包括ZnO的原料、以及包括CuO、MnCO3、NiO、CoO和La2O3的原料中的至少一种原料与水混合制得原料料浆；
将所述原料料浆经过沉降、抽去上层清液、干燥、分散处理以及压制成块进行烧结处理；
将烧结产物进行细碎处理再进行回火处理制得平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一种原料与水按重量比为1:1～2的比例混合，混合时间为2小时。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原料料浆的沉降时间为48小时，所述干燥的温度为150℃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与3000-7000目的羰基铁粉的混合比例为0.5～2:1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粉碎分散通过转速为8000转/分的高速粉碎机进行分散。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备方法还包括：
将所述平面六角晶系锶铁氧体吸收剂粉体与羰基铁粉按照特定比例混合并进行粉碎分散后，再与热塑性弹性体进行开炼或密炼处理，将炼后的混合物压延成型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述热塑性弹性体包括丁腈橡胶、氯化聚乙烯、氯丁橡胶或天然橡胶，所述开炼或密炼的温度为60℃～90℃。
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