[發明專利]一種吸收電磁波石膏板

無效

• 申請號: 201210213220.3
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102718460A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 王寶民;潘寶峰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;C04B14/36;C04B14/38
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李寶元;梅洪玉

技術領域

本發明屬于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制技術，特別涉及到以納米碳纖維和多壁碳納米管復合來配制吸收電磁波石膏板。

背景技術

電磁輻射已成為繼大氣污染、水污染和噪聲污染之后我國的第四污染源。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、數字化，干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，為防止設備的數據泄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。

石膏板是以建筑石膏為主要原料制成的一種材料。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筑材料，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，已廣泛用于住宅、辦公樓、商店、旅館和工業廠房等各種建筑物的內隔墻、墻體覆面板（代替墻面抹灰層）、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制電磁波吸收復合材料。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-10~-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于傳統粒子，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、涂層薄的特點。

碳納米管一般用于增強復合材料的研究，研究較多的基體材料有聚合物基、金屬基及陶瓷基，有關復合石膏材料的吸波性能還少有研究。

納米碳纖維的性能優于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于材料領域。納米碳纖維在催化劑載體、燃料電池、復合增強材料等方面的研究越來越廣泛，特別是在復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于廣大復合材料中以此來增強和改善復合材料的性能。由于其具有較高的導電性能，也會對電磁波進行吸收損耗。以納米碳纖維復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復合應用于石膏板材料中，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制技術，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復合吸波材料。

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）%。

進一步特征，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：減水率大于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抗壓強度大于6.0?MPa?；抗折強度大于3.0MPa?；初凝時間大于5min?；終凝時間小于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·厘米。

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。