一種吸收電磁波石膏板的製作方法

2023-10-07 18:19:49

專利名稱：一種吸收電磁波石膏板的製作方法
技術領域：
本發明屬於土木工程裝飾材料技術領域，涉及一種吸收電磁波石膏板配製技術，特別涉及到以納米碳纖維和多壁碳納米管複合來配製吸收電磁波石膏板。
背景技術：
電磁輻射已成為繼大氣汙染、水汙染和噪聲汙染之後我國的第四汙染源。隨著城市經濟發展和人口增長，電子、通信、計算機、汽車與電氣設備等進入家庭，導致城市空間人為電磁能量逐年增長，廣播電視臺、無線通訊發射站、各類天線、電網、城市交通運輸、個人無線通訊手段以及家用電器等，把人們帶進一個充滿電磁輻射的環境中。同時，電子設備的高頻化、數位化，幹擾信號的能量密度增大，使有限空間內的電磁環境更為惡化。惡化的電磁環境不僅對人們日常的通信、計算機、運輸業和其他電子系統造成危害，而且會對人們的身體健康帶來威脅。此外，為防止設備的數據洩漏和削減雷達對目標的探測能力，研究電磁 屏蔽與吸波材料就顯得非常重要。石膏板是以建築石膏為主要原料製成的一種材料。它是一種重量輕、強度較高、厚度較薄、加工方便以及隔音絕熱和防火等性能較好的建築材料，是當前著重發展的新型輕質板材之一。石膏板易加工裝配，施工簡便，已廣泛用於住宅、辦公樓、商店、旅館和工業廠房等各種建築物的內隔牆、牆體覆面板(代替牆面抹灰層)、天花板、吸音板、地面基層板和各種裝飾板等。通過對石膏板摻雜改性來達到對電磁輻射防護的目的是一種簡單而且切實可行的辦法。目前常用的吸波組分主要有三類導電聚合物類、碳類和金屬類。其中，比較常見、應用也比較廣的是碳素類(包括石墨、炭黑及碳纖維)和金屬類(主要有金屬粉、金屬纖維和金屬片)。超微粉、纖維，以及磁性鐵氧體等比較適合配製電磁波吸收複合材料。目前已有的研究也表明，它們可以在實驗測試的頻段內達到-l(T-20dB的吸收效果，可以滿足對吸波材料的要求。碳納米管是一維納米材料，其獨特的結構使其吸波機制不同於傳統粒子，具有量子效應、隧道效應、小尺寸和界面效應。隨著表面原子比例的升高，晶體缺陷增加、懸掛鍵增多，表面活性增大，在電磁場作用下，原子、電子運動加劇，使電磁能轉化為熱能，形成界面電極極化，高的比表面積又會造成多重散射，這是納米材料具有吸波能力的重要機理。納米材料在具有良好吸波特性的同時還具有頻帶寬、兼容性好、面密度低、塗層薄的特點。碳納米管一般用於增強複合材料的研究，研究較多的基體材料有聚合物基、金屬基及陶瓷基，有關複合石膏材料的吸波性能還少有研究。納米碳纖維的性能優於現在當前任何一種纖維，它既具有碳纖維的固有性質，又具有金屬材料的導電導熱性，陶瓷材料的耐熱耐腐蝕性，紡織纖維的柔軟可編性，是一材多能的功能材料和結構材料，可以作為增強相應用於材料領域。納米碳纖維在催化劑載體、燃料電池、複合增強材料等方面的研究越來越廣泛，特別是在複合材料和電子元器件方面取得了突破性進展。目前，越來越多的研究人員將納米碳纖維應用於廣大複合材料中以此來增強和改善複合材料的性能。由於其具有較高的導電性能，也會對電磁波進行吸收損耗。以納米碳纖維複合到石膏板中做吸波材料尚未見到。「吸收強、頻帶寬、質量輕、厚度薄」是對21世紀新一代隱身吸波材料的要求，將碳納米管與納米碳纖維複合應用於石膏板材料中，將大幅度提升石膏板的電磁波吸收性能，具有顯著創新意義和價值。

發明內容
本發明提供一種新型吸收電磁波石膏板的配製技術，目的是顯著提高裝飾材料的吸波性能，獲得一種高效的石膏板複合吸波材料。本發明的技術方案如下本發明的吸波石膏板的主要原材料由石膏粉、水、高性能減水劑、緩凝劑、多壁碳納米管、納米碳纖維組成。各組分和含量如下(質量份數)石膏粉 100份，水28-40份，多壁碳納米管摻量為石骨質量的(0. 3-1. 0) %,納米碳纖維摻量為石骨質量的(0. 5-3. 5)%。進一步特徵，還可以加入緩凝劑和高性能減水劑，緩凝劑摻量為石膏質量的(0. 1-0. 6)%，高性能減水劑摻入量為石膏質量的(0. 2-1. 6)%，其中高性能減水劑減水率大於20%。緩凝劑為檸檬酸鈉石膏緩凝劑。石膏粉半水硫酸鈣石膏。2h抗壓強度大於6.0 MPa ;抗折強度大於3. OMPa ;初凝時間大於5min ;終凝時間小於30min。多壁碳納米管管徑20-40納米，長度5-15微米。納米碳纖維管徑150-200納米，長度10-30微米，電阻率< 10_4歐 釐米。按上述的質量比例稱取原材料，機械攪拌,攪拌時間180秒-240秒，澆注成型。本發明的效果和益處主要體現在石膏複合材料的寬頻段高效吸波。隨著通訊、電子與計算機等行業的快速發展和軍事電子戰爭的普及，石膏吸波材料將有更廣闊的應用範圍，其需求量也將逐年增加，而吸波性能好、吸波頻帶寬的石膏吸波材料將具有非常好的應用前景。本發明將碳納米管和納米碳纖維複合應用於石膏板材料中，將大幅度提升石膏板材料的電磁波吸收性能，可用於民用和軍事領域對電磁波屏蔽吸收要求較高的工程中，具有重大的工程實用價值和顯著的技術經濟意義。
具體實施例方式以下結合技術方案詳細敘述本發明的具體實施方式
。實施例I某隱身建築所用原材料及性能如下石膏粉半水硫酸鈣石膏，純度>90%，標稠〈35，細度〈320目。水自來水。減水劑高效聚羧酸減水劑，減水率35%。緩凝劑大連化工廠產檸檬酸鈉石膏緩凝劑。納米碳纖維北京德科公司，平均直徑150nm，平均長度20 U m,電阻率10_4歐 釐米。碳納米管深圳納米港有限公司生產，直徑20-40納米，長度5-15微米。
石骨板組成及含量分別為(質量分數):石骨粉100,自來水30,減水劑摻量為0. 8%,緩凝劑摻量為0. 6%，納米碳纖維摻量為2%，多壁碳納米管摻量為0. 7%。吸波性能石膏板在2-18GHZ頻率範圍內最小反射率值達到_28dB，小於-IOdB的頻率帶寬達到11. 4GHz，表現出顯著的吸波效果。·
權利要求
1.一種吸收電磁波石膏板，其特徵在於，該吸收電磁波石膏板的組分和含量如下石膏粉100份，水28-40份，多壁碳納米管摻量為石膏質量的0. 3%-1. 0%，納米碳纖維摻量為石膏質量的0. 5%-3. %。
2.如權利要求I所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵還在於，所述的石膏粉為半水硫酸I丐石膏2h抗壓強度大於6. 0 MPa ;抗折強度大於3. OMPa ;初凝時間大於5min ;終凝時間小於30min。
3.如權利要求I所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵還在於，所述的多壁碳納米管管徑20-40納米、長度5-15微米。
4.如權利要求I所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵還在於，所述的納米碳纖維管徑150-200納米，長度10-30微米，電阻率彡Kr4歐 釐米。
5.如權利要求1-4任一所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵在於，還加入緩凝劑，緩凝劑摻量為石膏質量的0. 1%-0. 6%。
6.如權利要求1-4任一所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵在於，還加入高性能減水劑，高性能減水劑摻入量為石膏質量的0. 2%-1. 6%，
7.如權利要求5任一所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵在於，所述的緩凝劑為檸檬酸鈉石骨緩凝劑。
8.如權利要求6任一所述的一種吸收電磁波石膏板，其特徵在於，所述的高性能減水劑的減水率大於20%。
全文摘要
本發明屬於土木工程裝飾材料技術領域，涉及一種吸收電磁波石膏板配製技術，其特徵是，該新型吸收電磁波石膏板的組分和含量如下(質量份數)石膏粉100份，水28-40份，緩凝劑摻量為石膏質量的(0.1-0.6)%，高性能減水劑摻入量為石膏質量的(0.2-1.6)%，碳納米管摻量為石膏質量的(0.3-1.0)%，納米碳纖維摻量為石膏質量的(0.5-3.5)%。本發明吸收電磁波石膏板具有良好的電磁波吸收性能，可用於民用和軍事有吸波性能要求的裝飾工程中，實用價值高。
文檔編號C04B14/36GK102718460SQ201210213220
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者潘寶峰, 王寶民 申請人:大連理工大學