CN105000853A - 一种具有电磁波吸收功能的石膏板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有电磁波吸收功能的石膏板及其制备方法，该板以石膏基体材料填充浸有吸波剂的纸蜂窝结构孔格制备而成。所述石膏基体包括半水石膏粉、改性淀粉以及聚羧酸系高性能减水剂，所述吸波剂为鳞片石墨或膨胀石墨或炭黑中的一种或多种。制备方法为在制备纸蜂窝原料中加入吸波剂，或将水、吸波剂和胶黏剂按配比搅拌至混合均匀，将普通纸蜂窝在其中浸渍1-5分钟得到吸波纸蜂窝；将吸波纸蜂窝结构剪成所需尺寸；再将石膏基体以及水按比例混合均匀；吸收波纸蜂窝结构放入到模具中，并倒入原料混合物压制成型，成型后拆模，自然干燥制成。本发明具有电磁波吸收功能石膏板，具有良好的电磁波吸收性能，可用于有电磁波吸收要求的工程。

Description

一种具有电磁波吸收功能的石膏板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，涉及一种具有电磁波吸收功能的石膏板及其制备方法，特别涉及以石膏填充蜂窝结构孔格制备的电磁波吸收石膏板。

技术背景

正如工业革命带来诸如“三废”环境污染一样，各种现代电子设备的广泛使用造成的环境电磁污染正在使人类生存空间的电磁环境日益恶化，电磁辐射已经成为人类社会的“隐形杀手”。电磁污染的危害不仅使电子仪器、精密仪器失灵，铁路信号中断，造成信息泄露等；同时对人类的视觉系统、机体免疫功能、心血管系统、内分泌系统、生殖系统和遗传、中枢神经系统等都有不同程度的影响。电磁污染已经对于人类生活居住空间的环境造成很大的破坏，严重影响着人们的身体健康，电磁辐射污染问题亟待解决，开发具有电磁波吸收功能的建筑材料也成为了研究的热点。

石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种建筑装饰材料。石膏板具有轻质量、高强度、薄厚度的特点，同时还兼具隔音绝热、防火阻燃等性能，已广泛应用与住宅、办公楼、车站、宾馆以及工业厂房等各种建筑物的隔墙、天花板以及各种装饰板等。近年来国内石膏板产量不断增加，石膏板在建筑工程中用量很大，因此研究具有电磁吸收功能的石膏板会使建筑室内电磁污染得到有效的改善，目前也已经有人对吸波石膏板进行了部分研究。

蜂窝结构电磁波吸收材料是一种特殊的多孔复合材料，其不但具有质量轻、比刚度、比强度高等优良的力学性能，还具有优良的吸波性能，目前已经广泛应用与航空、航天以及建筑等领域。纸蜂窝结构价格低廉，可操作性强，是用来制备蜂窝结构吸波材料的不错选择。

以石膏填充蜂窝结构制备的石膏板至今无人报道。针对吸波材料“强吸收、宽频带、轻质量、薄厚度”的要求，将石膏填充到具有吸波性能的蜂窝结构孔格中制备具有电磁波吸收性能的石膏板，具有显著地创新意义和使用价值。

发明内容

本发明的目的在于研究一种具有电磁波吸收功能的石膏板及其制备方法，旨在显著提高建筑装饰材料的吸波性能，得到一种具有优异吸波性能的石膏板。

本发明的具有电磁波吸收功能的石膏板材组成是将石膏基体灌入具有吸波性能的纸蜂窝结构中形成结构增强吸波石膏板，具有吸收电磁波性能的纸蜂窝结构为通过向纸蜂窝制作原料中加入吸波剂或通过含有吸波剂的浸渍液浸渍普通蜂窝来制备。本发明的效果主要体现在使石膏板具有宽频吸收性能。随着电磁污染问题的日益严重以及人居电磁环境的不断恶化，具有电磁波吸收性能石膏板的需求量将不断增加，而吸波性能好，吸收频带宽的吸波石膏板将会有广阔的应用前景。本发明在石膏板中加入具有吸波性能的纸蜂窝结构，大幅提升了石膏板的吸波性能，而且原料的价格低廉，制备方法简单，具有非常大的应用价值。

本发明所述的石膏板由石膏基体、水和具有吸波性能的纸蜂窝结构组成，所述的石膏基体中包括半水石膏粉、改性淀粉以及聚羧酸系高性能减水剂。所述的半水石膏粉、改性淀粉、高性能减水剂各自所占的质量百分比分别为：90％-99％、1％-10％、0.1％-1％；水与干物料质量比为0.5-0.7:1。

纸蜂窝结构的孔格边长为5～20mm，高度可以根据需要选择任意高度，蜂窝孔格形状可以为任意多边形。

纸蜂窝结构制作原料中加入的吸波剂为鳞片石墨或膨胀石墨或炭黑中的一种或多种，吸波剂的添加量为所需原料重量的1％～10％。

浸渍液由水，吸波剂和胶黏剂组成，各组分的配比(按质量份数计)：水100份，吸波剂1～30份，胶黏剂5～20份。

浸渍液中添加的吸波剂为鳞片石墨或膨胀石墨或炭黑或羰基铁粉或铁氧体中的一种或多种，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。

胶黏剂为任一种水溶性胶黏剂。

本发明还提供上述具有电磁波吸收功能石膏板的制备方法，包括如下步骤：

1)具有吸波性能的纸蜂窝的制备：在制备纸蜂窝的原料中加入吸波剂，使制得的纸蜂窝本身具有吸波性能；或将水、吸波剂和胶黏剂搅拌至混合均匀，得到浸渍液，将普通纸蜂窝在其中浸渍1-5分钟得到具有吸波性能的纸蜂窝；将具有吸波性能的纸蜂窝剪裁成所需尺寸；

2)将石膏基体和水按比例混合均匀；

3)将步骤1)中所得的纸蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤2)所得的混合物，压制成型，成型后拆模，制得湿石膏板；

4)步骤3)所得的湿石膏板自然干燥。

本发明的效果主要体现在使石膏板具有宽频吸收性能。随着电磁污染问题的日益严重以及人居电磁环境的不断恶化，具有电磁波吸收性能石膏板的需求量将不断增加，而吸波性能好，吸收频带宽的吸波石膏板将会有广阔的应用前景。本发明在石膏板中加入具有吸波性能的纸蜂窝结构，大幅提升了石膏板的吸波性能，而且原料的价格低廉，制备方法简单，具有非常大的应用价值。

附图说明

图1为实施例1试样的反射率测试图。

图2为实施例2试样的反射率测试图。

图3为实施例3试样的反射率测试图。

图4为实施例4试样的反射率测试图。

图5为实施例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实施：

实施例1

本实施例中，石膏板组成及原料配比如下：

石膏基体：石膏粉质量分数98％，改性淀粉质量分数1％，减水剂质量分数1％；水与石膏基体干物料的比值为0.5:1；吸波蜂窝结构：通过向原料添加1％质量份数炭黑制备纸蜂窝；蜂窝结构：孔格边长5mm，高度7mm。

按如下工艺进行制备：

1)通过向纸蜂窝制作原料中添加1％质量份数炭黑，制备具有吸波性能的纸蜂窝结构，将吸波蜂窝结构剪裁成所需尺寸；

2)将上述原料按比例混合均匀；

3)将步骤1)中所得的纸蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤2)所得的混合物，压制成型，成型后拆模；

4)将步骤3)所得石膏板自然干燥制成本发明所述的石膏板。

用弓形反射法对本实施例制备的具有电磁波吸收功能的石膏板进行吸波性能测试，结果如图1。

实施例2

本实施例中，石膏板组成及原料配比如下：

石膏基体：石膏粉质量分数97％，改性淀粉质量分数2.5％，减水剂质量分数0.5％；水与石膏基体干物料的比值为0.6:1；吸波蜂窝结构：通过向原料添加10％质量份数鳞片石墨制备；蜂窝结构：孔格边长20mm，高度9mm。

按如下工艺进行制备：

1)通过向纸蜂窝制作原料中添加10％质量份数鳞片石墨，制备具有吸波性能的纸蜂窝结构，将吸波蜂窝结构剪裁成所需尺寸；

2)将上述原料按比例混合均匀；

3)将步骤1)中所得的纸蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤2)所得的混合物，压制成型，成型后拆模；

4)将步骤3)所得石膏板自然干燥；

用弓形反射法对本实施例制备的具有电磁波吸收功能的石膏板进行吸波性能测试，结果如图2。

实施例3

本实施例中，石膏基体、浸渍液原料配比(按质量份数)以及纸蜂窝结构规格如下：

石膏基体：石膏粉质量分数97％，改性淀粉质量分数2％，减水剂质量分数1％；水与石膏基体干物料的比值为0.5:1；浸渍液：水100份，吸波剂16份，其中包括炭黑1份，铁氧体15份，聚乙烯醇8份；蜂窝结构：孔格边长8mm，高度5mm。

按如下工艺进行制备：

1)将水、炭黑、铁氧体和聚乙烯醇搅拌至混合均匀，得到浸渍液；

2)将纸蜂窝结构在步骤1)中所得的浸渍液中浸渍三次，每次浸渍1分钟，干燥后剪裁成所需尺寸；

3)将石膏基体按比例混合均匀；

4)将步骤2)中所得的蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤3)所得的混合物，压制成型，成型后拆模；

5)将步骤4)所得石膏板自然干燥

用弓形反射法对本实施例制备的具有电磁波吸收功能的石膏板进行吸波性能测试，结果如图3。

实施例4

本实施例中，石膏基体、浸渍液原料配比(按质量份数)以及纸蜂窝结构规格如下：

石膏基体：石膏粉质量分数97.5％，改性淀粉质量分数2％，减水剂质量分数0.5％；水与石膏基体干物料的比值为0.6:1；浸渍液：水100份，吸波剂30份，其中包括鳞片石墨10份，羰基铁粉20份，聚乙烯醇10份；蜂窝结构：孔格边长10mm，高度7mm。

按如下工艺进行制备：

1)将水、鳞片石墨和羰基铁粉及聚乙烯醇搅拌至混合均匀，得到浸渍液；

2)将纸蜂窝结构在步骤1)中所得的浸渍液中浸渍三次，每次浸渍1.5分钟，干燥后剪裁成所需尺寸；

3)将石膏基体按比例混合均匀；

4)将步骤2)中所得的蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤3)所得的混合物，压制成型，成型后拆模；

7)将步骤4)所得石膏板自然干燥；

用弓形反射法对本实施例制备的具有电磁波吸收功能的石膏板进行吸波性能测试，结果如图4。

实施例5

本实施例中，石膏基体、浸渍液原料配比(按质量份数)以及纸蜂窝结构规格如下：

石膏基体：石膏粉质量分数98％，改性淀粉质量分数1.5％，减水剂质量分数0.5％；水与石膏基体干物料的比值为0.55:1；浸渍液：水100份，吸波剂5份，其中包括炭黑5份，聚乙烯醇10份；蜂窝结构：孔格边长10mm，高度9mm。

按如下工艺进行制备：

1)将水、炭黑和聚乙烯醇搅拌至混合均匀，得到浸渍液；

2)将纸蜂窝结构在步骤1)中所得的浸渍液中浸渍三次，每次浸渍1分钟，干燥后剪裁成所需尺寸；

3)将干石膏基体按比例混合均匀；

4)将步骤2)中所得的蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤3)所得的混合物，压制成型，成型后拆模；

7)将步骤4)所得石膏板自然干燥；

用弓形反射法对本实施例制备的具有电磁波吸收功能的石膏板进行吸波性能测试，结果如图5。

由图1-图5可以看出，在2～18GHz范围内，其平均反射率均小于或远小于-5dB，最小反射率可低至-35dB，表明本发明的电磁波吸收效果明显。

Claims (3)

1.一种具有电磁波吸收功能的石膏板，其特征在于：所述的石膏板由石膏基体、水和具有吸波性能的纸蜂窝结构组成，所述的石膏基体中包括半水石膏粉、改性淀粉以及聚羧酸系高性能减水剂；所述的半水石膏粉、改性淀粉、高性能减水剂各自所占的质量百分比分别为：90％-99％、1％-10％、0.1％-1％；水与石膏基体干物料的质量比为0.5-0.7:1，所述的纸蜂窝制作原料中加入吸波剂，所述的吸波剂为鳞片石墨或膨胀石墨或炭黑中的一种或多种，吸波剂的添加量为所需原料重量的1％～10％，所述的吸波纸蜂窝可通过浸渍具备吸波功能，所述的浸渍液由水，吸波剂和胶黏剂组成，各组分的配比按质量份数计：水100份，吸波剂1～30份，胶黏剂5～20份，其中所用的吸波剂为鳞片石墨或膨胀石墨或炭黑或铁氧体或羰基铁粉中的一种或多种，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，所用的胶黏剂为任一种水溶性胶黏剂。

2.一种权利要求1所述的石膏板，其特征在于：所述的纸蜂窝结构的孔格边长为5～20mm，蜂窝高度可以根据需要选择任意高度，纸蜂窝孔格形状可以为任意多边形。

3.一种制备权利要求1或2的石膏板的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)吸波纸蜂窝的制备：在制备纸蜂窝的原料中加入吸波剂，使制得的蜂窝本身具有吸波性能；或将水、吸波剂和胶黏剂按配比搅拌至混合均匀，得到浸渍液，将普通纸蜂窝在其中浸渍1-5分钟得到吸波纸蜂窝；将吸波纸蜂窝结构剪裁成所需尺寸；

2)将石膏基体以及水按比例混合均匀；

3)将步骤1)中所得的纸蜂窝结构放入到模具中，并倒入步骤2)所得的混合物，压制成型，成型后拆模；

4)将步骤3)所得石膏板自然干燥。