CN104891924A - 一种石膏基吸波复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石膏基吸波复合材料及其制备方法，属于建筑材料领域。吸波复合材料包括干物料和水，所述干物料包括石膏、透波集料以及吸波剂，其中吸波剂占干物料的重量百分比1％-20％，透波集料占干物料的重量百分比为5％-25％，石膏占干物料的重量百分比为55％-94％，水与干物料的重量比即水灰比为0.5-0.7:1。制备方法包括以下步骤：将干物料混合均匀后，加入水搅拌均匀，倒入模具，振动成型，成型24h后拆模，在标准条件下养护，最后烘干即可。本发明吸波频带宽，在2-18GHz范围内有较高的电磁波吸收能力，并且生产工艺简单可行。

Description

一种石膏基吸波复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种石膏基吸波复合材料及其制备方法。

技术背景

近年来，随着各种现代电子设备的广泛使用，以及移动通讯、无线网络和其他通信设备的日益普及，电磁污染日趋严重。电磁污染不仅会影响精密仪器、医疗电子设备、航空航天系统、自动化微处理系统等的正常使用，通过电磁波辐射造成信息泄露，还会对人类的视觉系统、机体免疫系统、心血管系统、内分泌系统、生殖系统以及神经中枢系统等造成伤害，并且由于电磁辐射造成的经济损失以及对人类健康的伤害呈快速上升的趋势，电磁辐射成为人类社会的“隐形杀手”。因此，具有电磁波吸收功能的建筑材料越来越受到人们的重视。

我国是石膏资源大国，天然石膏储量居世界第一位，丰富的石膏资源为我国石膏基建筑材料的发展打下了坚实的基础。近年来，石膏基建筑材料越来越受到人们的关注，石膏基建筑制品也得到了较快的发展，粉刷石膏、石膏板、石膏腻子、石膏基空心砌块等新型石膏制品不断出现，成为人们室内装修不可缺少的建筑材料。随着电磁辐射污染的日益严重，电磁波吸收建筑材料需求越来越多，人们把目光转移到具有优良特性的石膏基材料上。通过添加一定量的吸波剂改性石膏基材料使其具有较大的电磁波损耗性能，并掺入透波集料提高石膏基材料的阻抗匹配，是制备宽频吸收性能石膏基吸波复合材料的一个简便可行的方法。

碳系吸波剂是目前应用比较广泛的一种吸波剂，包括炭黑、石墨、碳纤维等等。公开号为102173703A的专利文献公开了一种炭黑-石膏基吸波复合材料，炭黑含量为1％-3％，在2-18GHz小于-5dB的反射率带宽为7.84GHz。公开号为102229489A的专利公开了一种石墨-石膏基吸波复合材料，其中石墨所占质量分数为20％-40％，在2-18GHz小于-5dB带宽为14.2GHz。专利CN102718460A介绍的一种吸收电磁波石膏板，以碳纳米管和碳纤维为吸波剂，添加量分别为占石膏质量的0.3％-1.0％和0.5％-3.5％，在2-18GHz小于-10dB带宽为11.4GHz。仅仅以吸波剂复合基体材料制备的吸波材料大多存在吸收频带窄的缺陷。

膨胀珍珠岩、膨胀玻化微珠等多孔透波材料，可以改善吸波材料的阻抗匹配，同时为电磁波在吸波材料内部的传输提供通道，从而提高吸波材料的吸波性能。贾兴文等人以石墨为吸波剂，复合膨胀玻化微珠制备了吸波砂浆，结果表明膨胀玻化微珠的加入可以改善砂浆的吸波性能，增加其掺量可以明显提高砂浆的吸波效率。田焜等研究了膨胀珍珠岩对石墨水泥基复合材料吸波性能的影响，研究发现膨胀珍珠岩可以明显改善水泥基材料的吸波性能。在原理上，多孔材料的加入同样可以改善石膏基材料的吸波性能，而且添加多孔材料的石膏基吸波复合材料至今还鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于研究一种具有宽频吸收性能的石膏基吸波复合材料及其制备方法，通过在石膏胶凝材料中掺入吸波剂和透波集料，使石膏基复合材料具有较好的吸波性能和较宽的吸收频宽，且生产工艺简单可行。

本发明技术方案如下：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，干物料包括石膏粉、透波集料、吸波剂、萘系减水剂或聚羧酸系高性能减水剂，其中吸波剂占干物料的重量百分比为1％-20％，透波集料占干物料的重量百分比为5％-25％，石膏粉占干物料的重量百分比为55％-94％，减水剂与干物料的重量比为0.1-1：100，水与干物料的重量比为0.5-0.7：1。

所述透波集料为膨胀珍珠岩或膨胀玻化微珠或页岩陶粒中的一种或多种。

所述吸波剂为炭黑或石墨或铁氧体或羰基铁中的一种或多种。

所述石墨为天然鳞片石墨或膨胀石墨。

所述铁氧体晶型包括六角晶系铁氧体和尖晶石系铁氧体；化合物包括锰锌铁氧体，镍锌铁氧体，钴锌铁氧体。

本发明提供上述石膏基复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将各组分干物料按比例混合均匀；

第二步，将干物料与水按水灰比0.5-0.7:1混合，搅拌均匀；

第三步，搅拌均匀的混合材料倒入模具，振动成型，成型后拆模，进行正常养护。；

本发明通过在石膏胶凝材料中掺入吸波剂和透波集料，使石膏基复合材料具有较好的吸波性能和较宽的吸收频宽，且生产工艺简单可行。

附图说明

图1实施例1试样的反射率图。

图2实施例2试样的反射率图。

图3实施例3试样的反射率图。

图4实施例4试样的反射率图。

图5实施例5试样的反射率图。

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，各原料所占的质量百分比如下：

石膏粉占75％；吸波剂占15％，其中包括炭黑2％，锰锌铁氧体13％；膨胀珍珠岩占10％；聚羧酸系高性能减水剂与干物料总重量的比值为0.5:100；干物料与水的重量比为0.6:1。

按如下工艺制备：

1)将干物料混合干拌均匀；

2)向干物料中加入水混合均匀；

3)将步骤2)中的混合物倒入模具中，振动成型，成型24h后拆模，标准条件下养护28天。

对本实施例制得的试样进行吸波性能测试，反射率曲线图如图1所示。

实施例2

本实施例中，各原料所占的质量百分比如下：

石膏粉占75％；吸波剂锰锌铁氧体粉占20％；膨胀玻化微珠占5％；聚羧酸系高性能减水剂与干物料总重量的比值为0.5:100；干物料与水的重量比为0.65:1。

按如下工艺制备：

1)将各干物料混合干拌均匀；

2)向干物料中加入水混合均匀；

3)将步骤2)中的混合物倒入模具中，振动成型，成型24h后拆模，标准条件下养护28天。

对本实施例制得的试样进行吸波性能测试，反射率曲线图如图2所示。

实施例3

本实施例中，各原料所占的质量百分比如下：

石膏粉占75％；吸波剂占15％，其中包括膨胀石墨5％，羰基铁粉10％；膨胀珍珠岩占10％；聚羧酸系高性能减水剂与干物料总重量的比值为0.8:100；干物料与水的重量比为0.55:1。

按如下工艺制备：

1)将干物料混合干拌均匀；

2)向干物料中加入水混合均匀；

3)将步骤2)中的混合物倒入模具中，振动成型，成型24h后拆模，标准条件下养护28天。

对本实施例制得的试样进行吸波性能测试，反射率曲线图如图3所示。

实施例4

本实施例中，各原料所占的质量百分比如下：

石膏粉占74％；吸波剂炭黑占1％；膨胀珍珠岩占25％；聚羧酸系高性能减水剂与干物料总重量的比值为0.3:100；干物料与水的重量比为0.7:1。

按如下工艺制备：

1)将石膏粉、炭黑和膨胀珍珠岩干拌均匀；

2)向干物料中加入水混合均匀；

3)将步骤2)中的混合物倒入模具中，振动成型，成型24h后拆模，标准条件下养护28天。

对本实施例制得的试样进行吸波性能测试，反射率曲线图如图4所示。

实施例5

本实施例中，各原料所占的质量百分比如下：

石膏粉占82％；吸波剂炭黑占3％；页岩陶粒占15％；聚羧酸系高性能减水剂与干物料总重量的比值为0.5:100；干物料与水的重量比为0.6:1。

按如下工艺制备：

1)将石膏粉、炭黑和页岩陶粒干拌均匀；

2)向干物料中加入水混合均匀；

3)将步骤2)中的混合物倒入模具中，振动成型，成型24h后拆模，标准条件下养护28天。

对本实施例制得的试样进行吸波性能测试，反射率曲线图如图5所示。

根据图1—5可以看出，其吸波性能在2-18GHz范围内达到小于-5dB的水平，最小反射率可达到-27dB，说明本发明在2-18GHz范围内具有明显的电磁波吸收性能。

Claims (5)

1.一种石膏基复合吸波材料，其特征在于：所用原料包括干物料和水，干物料包括石膏、透波集料和吸波剂，其中吸波剂占干物料重量百分比为1％-20％，透波集料占干物料的重量百分比为5％-25％，石膏占干物料重量百分比为55％-94％，水与干物料的重量比为0.5-0.7:1。

2.一种权利要求1所述的石膏基复合吸波材料，其特征在于：所述透波集料为膨胀珍珠岩或膨胀玻化微珠或页岩陶粒中的一种或几种。

3.一种权利要求1或2所述的石膏基复合吸波材料，其特征在于：所述吸波剂为炭黑或石墨或铁氧体或羰基铁的一种或多种，所述的石墨为天然鳞片石墨或膨胀石墨，所述的铁氧体晶型包括六角晶系铁氧体和尖晶石系铁氧体，其化合物包括锰锌铁氧体，镍锌铁氧体，钴锌铁氧体。

4.一种权利要求1或2或3所述的石膏基复合吸波材料，其特征在于：所述的干物料中还可以包括萘系减水剂或聚羧酸系高性能减水剂，减水剂与干物料的重量比为0.1-1：100。

5.一种制备权利要求1或2或3或4所述石膏基复合吸波材料的方法，其特征在于：制备工艺为：首先将各组分干物料按比例混合均匀；第二步，将干物料与水按水灰比0.5-0.7:1混合，搅拌均匀；第三步，搅拌均匀的混合材料倒入模具，振动成型；第四步，成型后拆模，进行正常养护。