CN106495617A - 一种掺杂石英的吸波水泥结构 - Google Patents

一种掺杂石英的吸波水泥结构 Download PDF

Info

Publication number
CN106495617A
CN106495617A CN201610989799.0A CN201610989799A CN106495617A CN 106495617 A CN106495617 A CN 106495617A CN 201610989799 A CN201610989799 A CN 201610989799A CN 106495617 A CN106495617 A CN 106495617A
Authority
CN
China
Prior art keywords
eps
carbon black
quartz
cement
white carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610989799.0A
Other languages
English (en)
Inventor
过冬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610989799.0A priority Critical patent/CN106495617A/zh
Publication of CN106495617A publication Critical patent/CN106495617A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/02—Treatment
    • C04B20/023—Chemical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00258—Electromagnetic wave absorbing or shielding materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

本发明公开了一种吸波水泥结构，其包括表面层和底层；表面层包括发泡聚苯乙烯和硅酸盐水泥，发泡聚苯乙烯的填充率为40‑70vol％，发泡聚苯乙烯的颗粒直径为2‑6mm；底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，石英/炭黑复合粉体含量为5‑15％，石英/炭黑复合粉体中，其体积比为6:1‑4:1。本发明在水泥表面层中掺杂加入发泡聚苯乙烯，在底层中掺杂加入石英/炭黑复合粉体，其在8‑18GHz的频段内，吸波能力达到‑12db以上，使得水泥的吸波性能增强。

Description

一种掺杂石英的吸波水泥结构
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种掺杂石英的吸波水泥结构。
背景技术
水泥材料为多种内含多种金属氧化物的复合材料，其本身具有一定的吸波性能，但水泥材料对电磁波的吸收主要靠内部氧化物的电磁损耗，吸波性能比较低。水泥基体中加入传统吸波剂后，尽管可以提高水泥材料的吸波性能，但却大大降低了与空间波阻抗的匹配程度，因此吸波性能提高程度不大。如果在水泥基体中加入透波颗粒，尽管透波材料的加入减少了吸波剂的含量，但却可以明显改善水泥复合材料的阻抗匹配，同时透波颗粒经与水泥混合后，其表面会被包覆一层水泥层，也会对入射电磁波产生散射和反射作用。当透波颗粒的数目足够多时，各个颗粒之间的多次反射和多次散射将对入射电磁波的衰减起到根重要的作用。同时在电磁波的多次散射过程中，水泥基体本身也会对电磁波产生一定的损耗，因此透波颗粒的加入有望大大提高水泥复合材料的吸波性能。
发泡聚苯乙烯(Expanded polystyrene，EPS)是一种种轻质、内含小连续气孔的泡沫，具有密度低，吸水牢低，耐酸碱，保温性好等一系列优点，在工农业、交通运输业及建筑业等领域已经得到广泛应用。但将其应用于吸波材料领域，尚未见报导。
发明内容
本发明的目的在于提出一种吸波水泥结构，能够使得传统水泥的吸波性能大大提高。
本发明的在先发明中，采用在水泥中掺杂发泡聚苯乙烯，来提高硅酸盐水泥的吸波性能，但尽管其在某系频段可以达到很好的吸波效果，但其在8-18GHz的微波频段内，很难全频段达到-10dB的吸收，因此本发明对其进行了改进，以使其全频段具备更高的吸收。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种掺杂石英的吸波水泥结构，其包括表面层和底层；
表面层包括发泡聚苯乙烯和硅酸盐水泥，发泡聚苯乙烯的填充率为40-70vol％，发泡聚苯乙烯的颗粒直径为2-6mm；
底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，石英/炭黑复合粉体含量为5-15％，石英/炭黑复合粉体中，其体积比为6:1-4:2。
优选的，所述发泡聚苯乙烯经过表面改性，改性方法如下：
(1)将EPS表面用无机溶剂进行清洗，使EPS颗粒表面微溶；
(2)高分子粘结剂PVA用水稀释，搅拌均匀后倒入清洗过的EPS颗粒和偶联剂；
(3)浸渍晾干后得到所述表面改性的发泡聚苯乙烯。
所述石英/炭黑复合材料的制备方法如下：
(1)按照比例将石英粉和炭黑放入球磨机，球磨4-6小时，得到粉料；
(2)加入占粉料质量20-30wt％的水玻璃，再加入占粉料质量20-30wt的浓度为8-12wt％的聚乙烯醇，搅拌混合均匀后，压制成型；
(3)将所述成型得到的成型制品加热到180-220℃，恒温至少3小时；
(4)将热处理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑复合材料。
由于EPS表面为憎水性，与无机硅酸盐水泥相容性较差，而且EPS颗粒密度特别小，在与水泥混合搅拌过程中容易上浮，影响水泥浆体的均匀性，为了增强EPS颗粒与水泥浆体的亲和性，需要对EPS表面进行预处理。传统的方法是在EPS颗粒表面涂敷一层粘结剂，现有技术一般采用环氧乳胶或聚乙烯丙酸盐，其在与EPS颗粒的混合过程中，可以使EPS颗粒表面处于一种粘着状态，当加入水泥浆体后，可以在EPS颗粒表面形成一层水泥涂层，有助于EPS颗粒之间以及EPS颗粒与水泥基体之间的粘结，但这种方法大大提高了EPS水泥复合材料的制作成本。
本发明采用了一种全新的处理工艺。首先将EPS表面用无机溶剂进行清洗，使EPS颗粒表面微溶。用高分子粘结剂PVA用水稀释，搅拌均匀后倒入清洗过的EPS颗粒和偶联剂。由于EPS颗粒表面的溶解使得其表面粗糙度增加，极大地增加了EPS颗粒的比表面积，在与粘结剂混合时，就大大增加了EPS颗粒与粘结剂之间的接触界面面积，提高了两者之间的粘结性能。
普通硅酸盐水泥对电磁波的衰减主要是依靠水泥成分中的金属氧化物及一些矿物材料的介电损耗和磁损耗，吸波性能比较低，而且水泥试样比较致密，从而导致材料的输入波阻抗与自由空间波阻抗不相匹配，材料的透波性能比较差。EPS颗粒介电常数比较低，可以作为一种良好的透波材料。它加入硅酸盐水泥中后，可以调节水泥基复合材料的气孔率和电磁参数，大大提高了复合材料阻抗与空间波阻抗的匹配程度。而且EPS颗粒经表面处理后，与水泥浆体的相容性较好，在与水泥充分混合后其表面便会被包覆一层水泥层，可以散射部分电磁波，因此EPS填充水泥复合材料可以等效为一种闭孔吸波结构。当入射电磁波进入复合材料内部时，便会在各个颗粒之间发生多次反射和散射，从而提高材料对入射电磁波的损耗和吸收。
水泥中添加EPS颗粒后，试样的吸波性能都得到提高。添加40vol％EPS时，反射损耗达到-7～-10dB，而且试样的吸波性能随频率的增加而增大，当频率达到17.7GHz时，试样的反射损耗已达到-10.02dB；当EPS填充率达到60vol％后，吸波性能随频率的增加而持续增加，当频率超过12GHZ以后，试样的吸波性能都优于-10dB，直到频率达到18GHz时，吸渡性能达到-15.27dB，吸收优于-10dB的带宽为6.2GHz，当EPS填充量继续增加至70％时，材料的吸披性能反而下降。
炭黑属于一种导电填料，因此本发明的石英/炭黑复合材料，其对电磁波的屏蔽主要依赖于对入射电磁波的反射作用。当电磁波入射到本发明的石英/炭黑复合材料表面时，其材料内部发生严重极化，使电磁场的震荡在材料内部导电网络中形成涡流，使电磁能转化为热能而消耗掉。当炭黑含量在材料内部形成导电网络数目增加，材料的导电性能增强，使得电磁波在材料表面的反射性能增强，材料的屏蔽性能也随之增强。
由于炭黑的高导电性和隧道导电效应，一般只需要很少的炭黑添加量，就可以形成比较发达的导电网络，经过与基体材料混合后可以保证基体材料具有良好的力学性能。
由于表面层中对于微波的吸收都是基于EPS的反射和散射，其吸收方式单一。本发明在水泥底层中添加微波吸收材料石英/炭黑复合粉体，使得EPS透波颗粒透射而来的微波被吸收，增加了其吸波效果。
本发明在水泥表面层中掺杂加入发泡聚苯乙烯，在底层中掺杂加入石英/炭黑复合粉体，其在8-18GHz的频段内，吸波能力达到-12db以上，使得水泥的吸波性能增强。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种掺杂石英的吸波水泥结构，其包括表面层和底层；
表面层包括发泡聚苯乙烯和硅酸盐水泥，发泡聚苯乙烯的填充率为40vol％，发泡聚苯乙烯的颗粒直径为2mm；
底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，石英/炭黑复合粉体含量为5％，石英/炭黑复合粉体中，其体积比为6:1。
实施例2
一种掺杂石英的吸波水泥结构，其包括表面层和底层；
表面层包括发泡聚苯乙烯和硅酸盐水泥，发泡聚苯乙烯的填充率为70vol％，发泡聚苯乙烯的颗粒直径为6mm；
底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，石英/炭黑复合粉体含量为5-15％，石英/炭黑复合粉体中，其体积比为4:1。
实施例3
一种掺杂石英的吸波水泥结构，其包括表面层和底层；
表面层包括发泡聚苯乙烯和硅酸盐水泥，发泡聚苯乙烯的填充率为50vol％，发泡聚苯乙烯的颗粒直径为4mm；
底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，石英/炭黑复合粉体含量为10％，石英/炭黑复合粉体中，其体积比为5：1。
本发明实施例1-3的吸波水泥，其在8-18GHz的频段内，吸波能力达到-12db以上，远高于普通水泥+发泡聚苯乙烯的组合。

Claims (3)

1.一种磁性吸波水泥结构，其包括表面层和底层；
表面层包括发泡聚苯乙烯和硅酸盐水泥，发泡聚苯乙烯的填充率为40-70vol％，发泡聚苯乙烯的颗粒直径为2-6mm；
底层包括石英/炭黑复合粉体和硅酸盐水泥，石英/炭黑复合粉体含量为5-15％，石英/炭黑复合粉体中，其体积比为6:1-4:1。
2.如权利要求1所述的吸波水泥结构，其特征在于，所述发泡聚苯乙烯经过表面改性，改性方法如下：
(1)将EPS表面用无机溶剂进行清洗，使EPS颗粒表面微溶；
(2)高分子粘结剂PVA用水稀释，搅拌均匀后倒入清洗过的EPS颗粒和偶联剂；
(3)浸渍晾干后得到所述表面改性的发泡聚苯乙烯。
3.如权利要求1或2所述的吸波水泥结构，其特征在于，所述石英/炭黑复合材料的制备方法如下：
(1)按照比例将石英粉和炭黑放入球磨机，球磨4-6小时，得到粉料；
(2)加入占粉料质量20-30wt％的水玻璃，再加入占粉料质量20-30wt的浓度为8-12wt％的聚乙烯醇，搅拌混合均匀后，压制成型；
(3)将所述成型得到的成型制品加热到180-220℃，恒温至少3小时；
(4)将热处理后的成型件粉碎成粉末，得到所述石英/炭黑复合材料。
CN201610989799.0A 2016-11-10 2016-11-10 一种掺杂石英的吸波水泥结构 Pending CN106495617A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610989799.0A CN106495617A (zh) 2016-11-10 2016-11-10 一种掺杂石英的吸波水泥结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610989799.0A CN106495617A (zh) 2016-11-10 2016-11-10 一种掺杂石英的吸波水泥结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106495617A true CN106495617A (zh) 2017-03-15

Family

ID=58324017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610989799.0A Pending CN106495617A (zh) 2016-11-10 2016-11-10 一种掺杂石英的吸波水泥结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106495617A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115028470A (zh) * 2022-06-08 2022-09-09 电子科技大学 一种水泥基吸波结构及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042005A (zh) * 2007-04-18 2007-09-26 大连理工大学 一种水泥基复合吸波材料及其制备方法
CN101186474A (zh) * 2007-12-07 2008-05-28 东华理工大学 掺纳米氧化钛的水泥基复合吸波材料与制备方法
CN102173703A (zh) * 2011-01-12 2011-09-07 北京工业大学 炭黑-石膏基吸波复合材料及其制备方法
CN102627422A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 大连理工大学 具有电磁波吸收功能的浮石吸波骨料及其制备方法
CN102674881A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 大连理工大学 一种吸波泡沫混凝土及其制备方法
CN102976683A (zh) * 2012-12-10 2013-03-20 常熟建工建设集团有限公司苏州分公司 水泥基材吸波建筑材料
CN105016676A (zh) * 2015-07-06 2015-11-04 济南大学 一种水泥基电磁波阻抗匹配材料及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042005A (zh) * 2007-04-18 2007-09-26 大连理工大学 一种水泥基复合吸波材料及其制备方法
CN101186474A (zh) * 2007-12-07 2008-05-28 东华理工大学 掺纳米氧化钛的水泥基复合吸波材料与制备方法
CN102173703A (zh) * 2011-01-12 2011-09-07 北京工业大学 炭黑-石膏基吸波复合材料及其制备方法
CN102627422A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 大连理工大学 具有电磁波吸收功能的浮石吸波骨料及其制备方法
CN102674881A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 大连理工大学 一种吸波泡沫混凝土及其制备方法
CN102976683A (zh) * 2012-12-10 2013-03-20 常熟建工建设集团有限公司苏州分公司 水泥基材吸波建筑材料
CN105016676A (zh) * 2015-07-06 2015-11-04 济南大学 一种水泥基电磁波阻抗匹配材料及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115028470A (zh) * 2022-06-08 2022-09-09 电子科技大学 一种水泥基吸波结构及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106517945A (zh) 一种石墨烯/四氧化三铁复合粉体改性的吸波水泥
CN106495618A (zh) 一种磁性吸波水泥结构
CN102627422B (zh) 具有电磁波吸收功能的浮石吸波骨料及其制备方法
CN106278001B (zh) 一种电磁吸波混凝土及其制备方法
CN107056325A (zh) 一种双层异形表面水泥基吸波材料及其制备方法
CN101042005A (zh) 一种水泥基复合吸波材料及其制备方法
CN103275591B (zh) 一种0.6-18GHz频段的吸波粉/环氧抗电磁干扰涂层材料及其制备方法
CN105016676B (zh) 一种水泥基电磁波阻抗匹配材料及其制备方法
CN103467028B (zh) 保温砂浆
CN105523741A (zh) 防电磁辐射建筑用水泥基板材及其制备方法
CN102674771B (zh) 一种掺加高铁矿渣粉吸波泡沫混凝土及其制备方法
CN103664092A (zh) 一种胶粉料、胶粉聚苯颗粒、保温材料及其制备方法
CN108751900B (zh) 高性能反射隔热石膏基复合保温材料及其制备方法
CN108658488A (zh) 一种防辐射保温板及其制备方法
CN105541290A (zh) 具有电磁波吸收功能的陶瓷砖及其制备方法
CN106517960A (zh) 一种石墨烯/钛酸钡复合粉体改性的吸波水泥
CN112292015A (zh) 一种MXene/PPy复合吸波剂及其制备方法
KR102000446B1 (ko) 전자파 차폐성 시멘트 조성물, 이를 이용한 전자파 차폐성 시멘트 모르타르 및 전자파 차폐성 시멘트 콘크리트
Xie et al. Design and manufacture of a dual-functional exterior wall structure for 1.1–5 GHz electromagnetic radiation absorption
CN109279860B (zh) 3d打印电磁防护轻质高强磷酸盐水泥材料的制备方法
CN106747631A (zh) 一种吸波多孔地聚物及其制备方法和应用
CN106495617A (zh) 一种掺杂石英的吸波水泥结构
CN106515124A (zh) 一种吸波水泥结构
CN106517947A (zh) 一种掺杂石英和二氧化锰的吸波水泥结构
CN106517946A (zh) 一种吸波水泥

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170315

RJ01 Rejection of invention patent application after publication