CN104563316B - 一种防电磁辐射的矿棉吸声板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种防电磁辐射的矿棉吸声板，其含有矿棉纤维，其特征在于，所述矿棉吸声板还含有吸波材料。本发明实施例的矿棉吸声板含有吸波材料，这样矿棉吸声板可以吸收外部来源（广播电视发射塔、通信发射塔、高压输电线路等）和内部来源（电脑、电磁炉、微波炉等家用电器）来的电磁波，减少或避免电磁辐射污染。

Description

一种防电磁辐射的矿棉吸声板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种矿棉吸声板，尤其涉及一种具有电磁辐射防护功能的环保矿棉吸声板及其制备方法。

背景技术

矿棉吸声板是以矿渣棉为主要原料，加适量的添加剂，经配料混合、成型、干燥、切割、表面处理等工序加工而成。矿棉吸声板由于其良好的吸音隔音、防火阻燃、隔热保温、节能环保、装饰美观、高强质轻、易安装、方便维修等一系列优越的功能，是现代建筑装饰业的主导产品之一，具有巨大的市场应用前景，已广泛应用于公共建筑与设施的吊顶装饰和墙体内保温，可改善建筑物使用时的声学性能，既是一种理想的装饰吸声材料，又是一种高效的节能材料。

现代人80%以上的时间工作和生活在室内，室内环境成为影响人们健康的主要环境因素。电磁辐射污染被称为“隐形杀手”，世界卫生组织已将其列为继水、空气、噪声污染之后的第四大环境污染。室内电磁辐射的来源包括外部来源（广播电视发射塔、通信发射塔、高压输电线路等）和内部来源（电脑、电磁炉、微波炉等家用电器）。长期处于辐射环境下，对人的心血管系统、视觉系统、生殖系统会产生不良影响，严重可导致癌症。但目前的矿棉吸声板均不具有防电磁辐射的功能，因此急需开发一种具有防电磁辐射的矿棉吸声板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有防电磁辐射功能，能够有效吸收日常室内环境电磁辐射、改善室内生活环境的环保矿棉吸声板。

本申请提供了一种防电磁辐射的矿棉吸声板，其含有矿棉纤维，所述矿棉吸声板还含有吸波材料。

优选地，所述吸波材料为电阻型吸波材料、电介质型吸波材料和磁介质吸波材料中的一种或几种。

优选地，所述磁介质吸波材料为铁氧体、羟基铁、多晶铁纤维和超细金属粉中的一种或几种。

优选地，所述电介质型吸波材料为钛酸钡。

优选地，所述电阻型吸波材料为石墨、碳化硅纤维、石墨烯和改性石墨烯中的一种或几种。

优选地，所述改性石墨烯为具有水分散性或水溶性的改性石墨烯。

优选地，所述改性石墨烯为接入或引入羟基、羧基、环氧基或羰基的改性石墨烯。

优选地，所述改性石墨烯为氧化石墨烯或羧基化石墨烯。

优选地，所述矿棉纤维：吸波材料的重量比例为100：（0.1-50）。

优选地，所述吸波材料包括铁氧体，以及石墨烯或改性石墨烯，所述矿棉纤维：铁氧体：石墨烯或改性石墨烯的重量比例为100：（5-25）：（0.1-5）。

优选地，所述吸波材料包括铁氧体、钛酸钡、以及石墨烯或改性石墨烯，所述矿棉纤维：铁氧体：钛酸钡：石墨烯或改性石墨烯的重量比例为100：（5-25）：（1.0-20）：（0.1-5）。

优选地，所述矿棉吸声板的原料包括如下重量份的组分：

优选地，所述矿棉纤维为粒状棉；所述絮凝剂为硫酸铝、聚丙烯酰胺、氯化铁、硫酸亚铁和聚合氯化铝中的一种或几种；所述粘结剂为淀粉和/或粘土；所述防水剂为硅酸盐防水剂、乳化石蜡、水溶性树脂和有机硅防水剂中的一种或几种。

本申请还提供了一种上述的矿棉吸声板的制备方法，包括如下步骤：

将吸波材料加入水中，充分混合后再加入粘结剂，再混合均匀得到第一浆料；将防水剂、絮凝剂、矿棉纤维在水中混合，搅拌均匀，得到第二浆料；将所述第一浆料和第二浆料混合，充分搅拌均匀后得到矿棉吸声板的浆料，然后成型、干燥、精加工，得到防电磁辐射的矿棉吸声板。

优选地，在所述吸波材料加入水中后，使用超声波将吸波材料均匀地分散于水中。

本发明的优点是：

1、本发明所述的矿棉吸声板含有吸波材料，这样矿棉吸声板可以吸收外部来源（广播电视发射塔、通信发射塔、高压输电线路等）和内部来源（电脑、电磁炉、微波炉等家用电器）来的电磁波，减少或避免电磁辐射污染。

2、本发明的防辐射矿棉吸声板，矿棉吸声板含有铁氧体和石墨烯或改性石墨烯。石墨烯或改性石墨烯是一种电阻型吸波材料，是一种由碳原子构成的单层片状结构材料，具有质量轻、比表面积大、强度高、稳定性好等特性，可以作为吸收和衰减电磁波的吸波材料。铁氧体是一种磁介质吸波材料，具有吸波性能强、吸收频带宽、制备工艺简单等优点，特别是具有良好的低频吸收特性。在矿棉吸声板中添加石墨烯或改性石墨烯和铁氧体这两种吸波材料，能够产生协同作用，可以增加有效吸波带宽，提高低频下的吸波效率，使得板材能够有效地吸收室内的电磁辐射污染，改善室内生活环境。

同时，石墨烯或改性石墨烯具有的大比表面积，能够有效的吸附混合粘结剂，减少抄取过程中粘结剂的流失；提高了防水剂的利用率，增加了矿棉吸声板的防水性能；在矿棉吸声板中添加有石墨烯或改性石墨烯，还显著地提高矿棉吸声板的吸声效果。

3、钛酸钡是一种介电型吸波材料，依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化等驰豫、衰减电磁波。由于钛酸钡在中低频下（4-8GHz）存在若干个很强的特征吸收峰，并且在高频下（16-18GHz）也有一定的吸波性能，加入矿棉吸声板后，可弥补石墨烯、铁氧体在中低频和高频上的吸波性能的不足。

附图说明

图1为本发明实施例的防电磁辐射矿棉吸声板的制备示意图。

具体实施方式

以下将以实施例的方式对本发明做出进一步的说明，但以下实施例仅为示例，并非用以限定本发明。

下述实施例中，除具体指出以外，所使用原料均可由一般生产厂家市售获得。

实施例1（按照图1所示流程图进行矿棉吸声板制备）

步骤1：称量粒状棉100重量份，粘结剂10重量份，防水剂0.1重量份，絮凝剂0.6重量份，改性石墨烯（氧化石墨烯，为水分散性改性的石墨烯，其引入了羟基、羧基、环氧基三种基团，具有良好的水溶性，厂家：南京先丰纳米材料科技有限公司，型号：XF002，下同）0.5重量份，铁氧体（平面六角锶铁氧体，厂家：北矿磁材科技股份有限公司，型号PX，下同）10重量份。

步骤2：将改性石墨烯和水采用超声波混合。再在混合料浆中加入铁氧体和粘结剂，采用超声波充分混合。

步骤3：将剩余配料和水采用机械搅拌混合，然后与步骤2中的料浆在搅拌机中充分搅拌后，输出到回料机。

步骤4：将搅拌均匀的料浆在成网机上湿法抄取成型。

步骤5：将上述成型板输送至干燥窑，在230-285℃烘干2小时左右，制得矿棉吸声板半成品。

步骤6：半成品板出窑后按规格切割成600cm×600cm规格大小，并进行表面精加工，表面精加工的方法与现有矿棉吸声板表面精加工方法相同。

步骤7：精加工后制成12mm厚矿棉吸声板成品。

实施例2

本实施例与实施例1制备方法基本相同，不同点在于按照如下配比称取各组分：粒状棉100重量份，粘结剂30重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂3.0重量份，改性石墨烯1.5重量份，铁氧体15重量份。

实施例3

本实施例与实施例1制备方法基本相同，不同点在于按照如下配比称取各组分：粒状棉100重量份，粘结剂30重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂3.0重量份，改性石墨烯5重量份，铁氧体25重量份。

实施例4

步骤1：称量粒状棉100重量份，粘结剂30重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂3.0重量份，石墨烯5重量份，铁氧体5重量份。

步骤2：将石墨烯和水采用超声波混合。再在混合料浆中加入铁氧体和粘结剂，采用超声波充分混合。

其余步骤同实施例1中的步骤3-步骤7。

实施例5

步骤1：称量粒状棉100重量份，粘结剂10重量份，防水剂0.1重量份，絮凝剂3.0重量份，改性石墨烯0.5重量份，铁氧体10重量份，钛酸钡20重量份。

步骤2：将改性石墨烯和水采用超声波混合。再在混合料浆中加入铁氧体、钛酸钡和粘结剂，采用超声波充分混合。

其余步骤同实施例1中的步骤3-步骤7。

实施例6

步骤1：称量粒状棉100重量份，粘结剂30重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂3.0重量份，铁氧体10重量份。

步骤2：将粒状棉、粘结剂、防水剂、絮凝剂、铁氧体和水采用机械搅拌混合，在搅拌机中充分搅拌后，输出到回料机。

步骤3：将搅拌均匀的料浆在成网机上湿法抄取成型。

步骤4：将上述成型板输送至干燥窑，在230-285℃烘干2小时左右，制得矿棉吸声板半成品。

步骤5：半成品板出窑后按规格切割成600cm×600cm规格大小，并进行表面精加工，表面精加工的方法与现有矿棉吸声板表面精加工方法相同。

步骤6：精加工后制成12mm厚矿棉吸声板成品。

实施例7

本实施例与实施例1制备方法基本相同，不同点在于按照如下配比称取各组分：粒状棉100重量份，粘结剂10重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂1.0重量份，改性石墨烯5重量份，铁氧体25重量份，钛酸钡20重量份。

实施例8

本实施例与实施例1制备方法基本相同，不同点在于按照如下配比称取各组分：粒状棉100重量份，粘结剂10重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂1.0重量份，改性石墨烯2.0重量份，铁氧体10重量份，钛酸钡10重量份。

对比例1

步骤1：称量粒状棉100重量份，粘结剂30重量份，防水剂0.5重量份，絮凝剂0.6重量份，

步骤2：将粒状棉、粘结剂、防水剂、絮凝剂和水采用机械搅拌混合，在搅拌机中充分搅拌后，输出到回料机。

步骤3：将搅拌均匀的料浆在成网机上湿法抄取成型。

步骤4：将上述成型板输送至干燥窑，在230-285℃烘干2小时左右，制得矿棉吸声板半成品。

步骤5：半成品板出窑后按规格切割成600cm×600cm规格大小，并进行表面精加工，表面精加工的方法与现有矿棉吸声板表面精加工方法相同。

步骤6：精加工后制成12mm厚矿棉吸声板成品。

测试例

矿棉板样品的吸波性能根据国标GJB2038-94要求利用HP-8720B网络分析仪采用弓形反射法进行测试。测试范围为2-18GHz。步长为0.2GHz。

矿棉板样品的弯曲破坏荷载和质量吸湿率按照国标GB/T25998-2010测试方法测量。

表1

	/GHz	最大吸收峰值/dB	弯曲破坏荷载/N	质量吸湿率/%
					实施例1	2-18	-4.7	140	2.80
实施例2	2-18	-6.5	165	1.15
					实施例3	2-18	-10.5	178	0.92
实施例4	2-18	-5.3	158	0.98
					实施例5	2-18	-9.0	141	2.72
实施例6	2-18	-3.8	155	1.18
					实施例7	2-18	-11.5	149	2.65

实施例8	2-18	-7.1	145	1.06
					对比例1	2-18	-0.02	156	1.17

通过表1的数据可知：传统矿棉板中由于含有少量渣球，在2-18GHz范围内，电磁辐射最大吸收峰仅为-0.02dB。加入吸波材料的矿棉板电磁辐射最大吸收峰的绝对值增加，具有防辐射功能。随着改性石墨烯、铁氧体、钛酸钡重量份的增加，电磁辐射防护效果更显著。实施例3与对比例1比较，在防水剂和粘结剂加入量相同的情况下，添加5重量份改性石墨烯和25重量份铁氧体，矿棉板的纵向断裂荷载能够提高14%，且防水性能也得到了提高，质量吸湿率由1.17%降低至0.92%。这主要是由于改性石墨烯具有的大比表面积，能够有效的吸附混合粘结剂，减少抄取过程中粘结剂的流失，提高了防水剂的利用率，增加了矿棉吸声板的防水性能。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种矿棉吸声板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将吸波材料加入水中，使用超声波将吸波材料均匀地分散于水中，充分混合后再加入粘结剂，再混合均匀得到第一浆料；将防水剂、絮凝剂、矿棉纤维在水中混合，搅拌均匀，得到第二浆料；将所述第一浆料和第二浆料混合，充分搅拌均匀后得到矿棉吸声板的浆料，然后成型、干燥、精加工，得到防电磁辐射的矿棉吸声板；

其中，所述矿棉吸声板的原料包括如下重量份的组分：

2.一种采用如权利要求1所述矿棉吸声板的制备方法制备的防电磁辐射的矿棉吸声板，所述矿棉吸声板还含有吸波材料；所述吸波材料为电阻型吸波材料、电介质型吸波材料和磁介质吸波材料中的几种；所述电介质型吸波材料为钛酸钡；所述电阻型吸波材料为石墨、碳化硅纤维、石墨烯和改性石墨烯中的一种或几种；

所述改性石墨烯为具有水分散性或水溶性的改性石墨烯。

3.根据权利要求2所述的矿棉吸声板，其中，所述磁介质吸波材料为铁氧体、羟基铁、多晶铁纤维和超细金属粉中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的矿棉吸声板，其中，所述改性石墨烯为接入或引入羟基、羧基、环氧基或羰基的改性石墨烯。

5.根据权利要求2所述的矿棉吸声板，其中，所述改性石墨烯为氧化石墨烯或羧基化石墨烯。

6.根据权利要求2-5任一所述的矿棉吸声板，其中，所述矿棉纤维：吸波材料的重量比例为100：(0.1-50)。

7.根据权利要求2-5任一所述的矿棉吸声板，其中，所述吸波材料包括铁氧体，以及石墨烯或改性石墨烯，所述矿棉纤维：铁氧体：石墨烯或改性石墨烯的重量比例为100：(5-25)：(0.1-5)。

8.根据权利要求2-5任一所述的矿棉吸声板，其中，所述吸波材料包括铁氧体、钛酸钡、以及石墨烯或改性石墨烯，所述矿棉纤维：铁氧体：钛酸钡：石墨烯或改性石墨烯的重量比例为100：(5-25)：(1.0-20)：(0.1-5)。

9.根据权利要求2所述的矿棉吸声板，其中，所述矿棉纤维为粒状棉；所述絮凝剂为硫酸铝、聚丙烯酰胺、氯化铁、硫酸亚铁和聚合氯化铝中的一种或几种；所述粘结剂为淀粉和/或粘土；所述防水剂为硅酸盐防水剂、乳化石蜡、水溶性树脂和有机硅防水剂中的一种或几种。