CN107818862B - 铁路通讯信号用变压器箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路通讯信号用变压器箱，一种铁路通讯信号用变压器箱，包括由片状模塑料压模而成的上盖和箱体，所述箱体上设置有接线孔，所述的箱体和上盖的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层，所述的接线孔内壁设有防护套。

Description

铁路通讯信号用变压器箱

技术领域

本发明涉及铁路通讯器材的保护设备技术领域，尤其涉及一种铁路通讯信号用变压器箱。

背景技术

目前，随着铁路列车的大提速，对铁路通讯设备的要求越来越高，特别是对用于放置通讯电器设备的通讯信号用变压器箱的要求越来越高。

目前现有的通讯信号用变压器箱多采用片状塑料压模而成，主要原料由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂、填料及各种助剂组成，采用片状模塑料压模而成的通讯信号用变压器箱具有体轻、绝缘优良、防腐蚀及免维护的优点。但是，这种材料压模而成的通讯信号用变压器具有极强的透波功能，环境中电磁波对通讯信号用变压器箱内的电器设备有电磁辐射和电磁干扰，影响着通讯信号的发射和传输。

发明内容

本发明旨在提供一种铁路通讯信号用变压器箱，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种铁路通讯信号用变压器箱，包括由片状模塑料压模而成的上盖和箱体，所述箱体上设置有接线孔，所述的箱体和上盖的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层，所述的接线孔内壁设有防护套；所述的电磁屏蔽层为一种宽频带复合吸波材料，该复合吸波材料以环氧树脂为基底，以热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为填料，通过真空脱泡搅拌法制得，填料均匀分布在基底中。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明铁路通讯信号用变压器箱内设有电磁屏蔽层，该电磁屏蔽层具有宽频带吸波的优点，对于电磁波具有良好的屏蔽效果。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明铁路通讯信号用变压器箱的结构示意图；

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本发明的实施例涉及一种铁路通讯信号用变压器箱，结合图1，它包括由片状模塑料压模而成的上盖1和箱体2，所述箱体2上设置有接线孔4，所述的箱体2和上盖1的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层6，所述的接线孔4内壁设有防护套5。

所述的上盖1和箱体2之间还设有一密封条3，所述密封条3采用发泡导电橡胶密封条，不仅具有很好的密封效果，而且还具有很好的电磁屏蔽功能。

所述的接线孔4内壁设置防护套5，所述的防护套5为发泡导电橡胶，所述的防护套5采用威图公司的Roxtec电磁屏蔽技术，有很好的电磁屏蔽效果。

所述的电磁屏蔽层6为一种宽频带复合吸波材料，该复合吸波材料以环氧树脂为基底，以热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为填料，通过真空脱泡搅拌法制得，填料均匀分布在基底中，其中，所述热膨胀石墨烯、碳纤维为导电填料，含量分别为5wt％、8wt％，所述羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为磁性填料，含量分别为13wt％、11wt％。

现阶段，随着电子信息化的飞速发展和广泛应用，电磁波作为主要载体不可避免的出现在生活中，电磁污染问题越发严重。电磁波产生的危害主要分为两个方面，一方面，电磁波会危害人的身心健康，另一方面，电磁波会使电子仪器之间发生相互干扰，影响仪器的正常工作，从而造成巨大的经济损失。因此，电磁污染逐渐的引起了人们的重视，有关电磁屏蔽材料的研究也日益增多。目前，碳材料虽然是最为理想的电磁屏蔽材料之一，与金属材料相比，碳材料具有密度低、电导率高、耐腐蚀等优点，因此，基于石墨烯和碳纳米管的电磁屏蔽复合材料具有优势。然而，如果单纯的将碳纳米管或石墨烯作为填料，一方面，虽然高填充量的碳纳米管或石墨烯可以使得复合材料获得满意的电磁屏蔽效果，但是也会使得材料的成本增加、制备流程复杂，在填充量达到一定量的情况下，填充量的继续增加对屏蔽效果的提高十分有限，且提高程度不断减少；另一方面，单纯的将碳纳米管或石墨烯作为填料，还存在屏蔽频率窄的问题。如上所述，当采用单一的填料时，高填充量的石墨烯或者碳纳米管，虽然可以使复合材料获得较佳的电磁屏蔽效果，但那时也会使得材料的成本增加，此外，单一的填料存在效率不够高、屏蔽频率窄的问题，因此，复合化是一种获得屏蔽效果良好吸波材料的有效途径。

本发明的铁路通讯信号用变压器箱中，所述的电磁屏蔽层6基于一种复合吸波材料中，其采用热膨胀石墨烯、碳纤维为导电填料，羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为磁性填料，在上述导电填料和磁性填料结合的基础上，产生了意料不到的对于宽频带电磁波强吸收的优点，增强了应用范围。特别是，在上述导电填料和磁性填料含量标准下，该复合吸波材料对于2～20GHz频段内的电磁波均具有良好的吸波性能，最大吸收量为37.2dB，并且在该频段内吸波强度一致性较好，平均吸收量为30.5dB。

优选地，本发明电磁屏蔽层6所采用的复合吸波材料的制备步骤为：

步骤1：首先，采用现有技术中方法制备氧化石墨烯，然后，将粉末状的氧化石墨烯放在不锈钢盒中，将该不锈钢盒置于1100℃的马弗炉中56s，再取出并冷却至室温，得到热膨胀石墨烯；然后，配置摩尔比2:2:1:1的CuSO₄·5H₂O、NiSO₄·7H₂O、FeCl₃·6H₂O、Fe SO₄·6H₂O的水溶液100ml，磁力搅拌1h，接着缓慢加入NaOH水溶液，直至混合溶液的pH值达到11.4，然后将混合溶液倒入反应釜中，在180℃下保持6h，将产物用去离子水和乙醇离心清洗，干燥后得聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料；

步骤2：取热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料、环氧树脂、甲基六氢苯酐、DMP30，加入到离心杯中，然后将离心杯置于行星式真空搅拌脱泡机种，真空离心搅拌脱泡15min，将离心杯取出，然后将离心杯中混合物倒入模具中，将模具置于烘箱中，80℃固化6h，100℃固化4h，130℃固化2h，待模具冷却至室温后，将样品取出裁剪至合适尺寸，即得所述宽频带复合吸波材料。

优选地，上述羰基铁粉为粒径10μm的球形。磁性填料主要是通过吸收电磁波的方式来阻止电磁波通过，比如涡流损耗、自然共振和磁滞损耗等，常用的磁性填料有铁氧体、金属微粉和羰基铁等；本发明技术方案中，采用羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为磁性填料，通过质量配比及尺寸控制，产生了意料不到的技术效果，使得本发明所述复合吸波材料具有良好的电磁吸波效果，结合上述的导电填料，使得本发明所述复合吸波材料在较宽的频带范围内具有良好的电磁屏蔽效果。

优选地，上述碳纤维的长度为500μm，直径为10μm。导电填料的性质，比如电导率、尺寸、形貌等会直接影响到复合材料的电磁屏蔽效果，本技术方案中，碳纤维和热膨胀石墨烯作为导电填料，一方面，上述两种物质均为高导电材料，另一方面，在基底中，该碳纤维能够相互接触进而构筑三维导电网格，避免被绝缘的基底包围，再加上热膨胀石墨烯的修饰，能够起到很好的电磁屏蔽效果。此外，通过控制碳纤维的尺寸，对于吸波性能产生了意料不到的有益效果。

实施例1

本实施例中，电磁屏蔽层6所采用的复合吸波材料以环氧树脂为基底，以热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为填料，通过真空脱泡搅拌法制得，填料均匀分布在基底中，其中，所述热膨胀石墨烯、碳纤维为导电填料，含量分别为5wt％、8wt％，所述羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为磁性填料，含量分别为13wt％、11wt％。

本实施例中，电磁屏蔽层6所采用的复合吸波材料的制备步骤为：

步骤1：首先，采用现有技术中方法制备氧化石墨烯，然后，将粉末状的氧化石墨烯放在不锈钢盒中，将该不锈钢盒置于1100℃的马弗炉中56s，再取出并冷却至室温，得到热膨胀石墨烯；然后，配置摩尔比2:2:1:1的CuSO₄·5H₂O、NiSO₄·7H₂O、FeCl₃·6H₂O、Fe SO₄·6H₂O的水溶液100ml，磁力搅拌1h，接着缓慢加入NaOH水溶液，直至混合溶液的pH值达到11.4，然后将混合溶液倒入反应釜中，在180℃下保持6h，将产物用去离子水和乙醇离心清洗，干燥后得聚苯胺/镍铜铁氧体复合纳米材料；

步骤2：取热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料、环氧树脂、甲基六氢苯酐、DMP30，加入到离心杯中，然后将离心杯置于行星式真空搅拌脱泡机种，真空离心搅拌脱泡15min，将离心杯取出，然后将离心杯中混合物倒入模具中，将模具置于烘箱中，80℃固化6h，100℃固化4h，130℃固化2h，待模具冷却至室温后，将样品取出裁剪至合适尺寸，即得所述宽频带复合吸波材料。

上述碳纤维的长度为500μm，直径为10μm。

上述羰基铁粉为粒径10μm的球形。

实施例2

在实施例1的基础上，不同之处在于：

电磁屏蔽层6所采用的复合吸波材料以环氧树脂为基底，以热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为填料，通过真空脱泡搅拌法制得，填料均匀分布在基底中，其中，所述热膨胀石墨烯、碳纤维为导电填料，含量分别为2wt％、5wt％，所述羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为磁性填料，含量分别为13wt％、11wt％。

实施例3

在实施例1的基础上，不同之处在于：

上述碳纤维的长度为100μm，直径为50μm。

优选地，如下表，为对上述实施例得到的复合吸波材料在2～20GHz频段内的反射损耗：

通过上表看到，实施例1中，该复合吸波材料对于2～20GHz频段内的电磁波均具有良好的吸波性能，最大吸收量为37.2dB，并且在该频段内吸波强度一致性较好，平均吸收量为30.5dB，取得了意料不到的技术效果，多元复合吸波材料性能明显提高，而且，具有密度低、质量轻、吸波频带宽的优点。实施例2、3中，通过改变填料含量、碳纤维尺寸，该复合吸波材料对于电磁波的吸波性能下降，吸波频带变窄。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种铁路通讯信号用变压器箱，包括由片状模塑料压模而成的上盖和箱体，所述箱体上设置有接线孔，其特征在于，所述的箱体和上盖的内壁均设有至少一层电磁屏蔽层，所述的接线孔内壁设有防护套；所述的电磁屏蔽层为一种宽频带复合吸波材料，该复合吸波材料以环氧树脂为基底，以热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为填料，通过真空脱泡搅拌法制得，填料均匀分布在基底中；

所述热膨胀石墨烯、碳纤维为导电填料，含量分别为5 wt％、8 wt％，所述羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料为磁性填料，含量分别为13 wt％、11 wt％；

所述电磁屏蔽层采用的复合吸波材料的制备步骤为：

步骤1：首先，制备氧化石墨烯，然后，将粉末状的氧化石墨烯放在不锈钢盒中，将该不锈钢盒置于1100℃的马弗炉中56s，再取出并冷却至室温，得到热膨胀石墨烯；然后，配置摩尔比2:2:1:1的CuSO₄•5H₂O、NiSO₄•7H₂O、FeCl₃•6H₂O、Fe SO₄•6H₂O的水溶液100 ml，磁力搅拌1h，接着缓慢加入NaOH水溶液，直至混合溶液的pH值达到11.4，然后将混合溶液倒入反应釜中，在180℃下保持6 h，将产物用去离子水和乙醇离心清洗，干燥后得镍铜铁氧体复合纳米材料；

步骤2：取热膨胀石墨烯、碳纤维、羰基铁粉、镍铜铁氧体复合纳米材料、环氧树脂、甲基六氢苯酐、DMP30，加入到离心杯中，然后将离心杯置于行星式真空搅拌脱泡机中，真空离心搅拌脱泡15 min，将离心杯取出，然后将离心杯中混合物倒入模具中，将模具置于烘箱中，80℃固化6 h，100℃固化4 h，130℃固化2 h，待模具冷却至室温后，将样品取出裁剪至合适尺寸，即得所述复合吸波材料。

2.根据权利要求1所述的铁路通讯信号用变压器箱，其特征在于，所述羰基铁粉为粒径10 μm的球形。

3.根据权利要求2所述的铁路通讯信号用变压器箱，其特征在于，所述碳纤维的长度为500 μm，直径为10 μm。

4.根据权利要求1所述的铁路通讯信号用变压器箱，其特征在于，所述的上盖和箱体之间还设有一密封条，所述密封条采用发泡导电橡胶密封条。

5.根据权利要求1所述的铁路通讯信号用变压器箱，其特征在于，所述的接线孔内壁设置防护套，所述的防护套为发泡导电橡胶。