CN113698866A - 一种建筑用吸波涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种建筑用吸波涂层及其制备方法，涂层包括原料及重量份配比为：有机溶剂30‑40份，去离子水20‑30份，吸波剂30‑40份，甘油1‑5份，粘结剂1‑5份，硅灰0‑1份，有机溶剂为丙烯酸甲酯和/或丙烯酸丁酯，当为二者混合时，混合比为(2.5‑1)：(1:2)。制备时，称取有机溶剂，向有机溶剂中加入粘结剂和部分去离子水，搅拌均匀后静置，获得初混液；称取吸波剂，均匀分散于初混液中，获得均匀液；向均匀液中加入甘油、硅灰与另一部分去离子水，搅拌均匀，获得吸波浆料后抹到背板材料上，养护制得吸波涂层。该发明在配制有机溶剂为基体的基础上，辅助以铁系吸波材料和陶瓷吸波材料，利用不同比例使其相互匹配，以达到对应的吸波效果。

Description

一种建筑用吸波涂层及其制备方法
技术领域：
本发明属于吸波材料制备技术领域，具体涉及一种建筑用吸波涂层及其制备方法。
背景技术：
所谓吸波材料，指能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波的干扰的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场、机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料-吸波材料，已成为材料科学的一大课题。电磁辐射通过热效应、非热效应、累积效应对人体造成直接和间接的伤害。研究证实，铁氧体吸波材料性能最佳，它具有吸收频段高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。将这种材料应用于电子设备中可吸收泄露的电磁辐射，能达到消除电磁干扰的目的。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。
目前对应的互联网技术的发展与深入研究，电磁波污日益严重，对应的电磁污染问题需要迫切的解决，这就要求对应的吸波材料落实到千家万户当中去，只有以一种建材类的涂层型外墙体吸波才能满足光大人民群众的需求。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的吸波材料无法大规模应用的现实因素，提供一建筑用吸波涂层及其制备方法，在配制有机溶剂为基体的基础上，辅助以铁系吸波材料，和陶瓷吸波材料，利用不同比例使其相互匹配，以达到对应的吸波效果。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种建筑用吸波涂层，包括原料及重量份配比为：有机溶剂30-40份，去离子水20-30份，吸波剂30-40份，甘油1-5份，粘结剂1-5份，硅灰0-1份，其中：
所述的有机溶剂为丙烯酸甲酯和/或丙烯酸丁酯，当为二者混合时，混合质量比为丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯＝(2.5-1)：(1:2)。
按质量比，所述的有机溶剂：吸波材料＝(3-4):(3-4)。
所述的吸波剂为碳化硅和/或镍锌铁氧体，当为二者混合时，混合比为(1-2)：1，所述的吸波剂微粒直径为10μm～50μm。
所述的镍锌铁氧体为尖晶石型。
所述的粘结剂为聚酰亚胺和/或醋酸乙烯，当为二者混合时，混合比为任意比。
所述的甘油为丙三醇溶液。
所述的硅灰为工业级原料，粒度在10-50μm。
所述的建筑用吸波涂层经检测，在11.9GHz-18GHz范围内，全频段＜-7dB，满足日常生活的吸波标准，其中最小反射率出现在16.45-16.75GHz，反射率峰值达到-46.5～-37.5dB。
所述的建筑用吸波涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，吸波浆料制备：
(1)有机溶剂预配置：
按质量比，称取有机溶剂放入混合机中，并将20-30份去离子水分为等质量两份，记为去离子水A和去离子水B，向有机溶剂中加入粘结剂和去离子水A，均匀混合，搅拌均匀后静置，获得初混液；
(2)称取吸波剂，均匀分散于初混液中，获得均匀液；
(3)向均匀液中加入甘油、硅灰与去离子水B，搅拌均匀，获得吸波浆料；
步骤2，吸波涂层制备：
将吸波浆液涂抹到背板材料上，养护制得吸波涂层。
所述的步骤(1)中，搅拌时间为1～3min，静置时间为1～3min。
所述的步骤(2)中，采用超声波分散介质仪将吸波剂均匀分散于初混液中。
所述的步骤(3)中，搅拌时间为1～3min。
所述的步骤(4)中，背板材料为硫氧镁水泥试样。
所述的步骤(4)中，养护湿度为50％±5％，养护温度为15℃-25℃，养护时间为20-24h。
本发明的有益效果：
1本发明的建筑材料吸波层所用涂料，制备工艺简单，通过利用电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能。并辅以陶瓷型吸波材料微米级碳化硅，在有机溶剂为载体的基础上，制备吸波浆料，相应涂层能够大幅降低电磁污染。
2通过添加有机溶剂，吸波剂，粘结剂，改性剂的方式，按照一定的配合比，使得整体发挥优异的吸波性能，优化生产结构，降低生产成本。
3有机溶剂能够均匀分散吸波剂，作为制浆载体。其一般用于调节浆料的粘度及其稳定性，改善浆料的流动性，以便吸波微粒在有机聚合物体系中充分的分散及浸润，使得吸波剂在储存初期具有适宜的初始粘度，能够保证浆料中的多组分、多相成分稳定均匀地悬浮分散在体系中，长时间储藏不出现沉降或团聚现象，且在经过分散处理后的吸波剂渗入至有机溶剂中使得整体环境更加均匀，二者基于有机溶剂的相似的亲和力和相似的化学组成，使得吸波剂在其中的溶解度加大，使得整体的粘度和流动度达到一个动态平衡的状态。
附图说明：
图1为本发明实施例采用的镍锌铁氧体衍射图谱；
图2为本发明实施例采用的有机溶剂内部溶解示意图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明，但本发明的保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所作的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围内。
以下实施例与对比例中：采用的镍锌铁氧体为尖晶石结构，其衍射图谱如图1所示，相应的特征峰出现在2θ为18.40°、30.22°、35.58°、43.24°、57.14°和62.72°，分别对应了(111)、(220)、(331)、(400)、(511)和(440)面，同时图谱中没有其他杂峰出现。
实施例1-6中，有机溶剂内部溶解示意图如图2所示，为错落有序的整体排列，理想化模型体现了整体有序的存在，层次分明。
涂敷的背板材料为硫氧镁水泥试样，试样包括组分及质量百分含量为氧化镁50％，水25％和硫酸镁25％。
实施例1
一种建筑用吸波涂料，由以下组分按下述重量份制成：
丙烯酸甲酯25份，丙烯酸丁酯10份，去离子水25份，吸波剂35份，甘油3份，粘结剂1.5份，硅灰0.5份。所述的吸波材料基体包括组分为，铁氧体粉末17.5份，碳化硅17.5份。
吸波剂微粒直径为10μm～50μm。
所述的粘结剂为聚酰亚胺。
所述的甘油为丙三醇溶液。
所述的硅灰为工业级原料，粒度在10-50μm。
上述建筑用吸波涂层的制备方法，具体操作步骤如下：
(1)有机溶剂预配置，称取对应配方量的有机溶剂放入混合机中，一定量的粘结剂和12.5份的水迅速加入混合机中，均匀混合，搅拌时间为3分钟后静置3分钟。
(2)吸波基体材料预混，称取对应配方量的混合吸波材料基体放入(1)所述处理后溶液中，经超声波分散介质仪将吸波材料均匀分散于溶液中。
(3)将甘油和硅灰按对应配方中比例加入到(2)所述溶液中，加入12.5份的水迅速加入混合机中，均匀混合，搅拌时间为3分钟，制得混合浆料；
(4)涂层制备，将混合浆液的涂抹到背板材料上。后将模具放到湿度为50％±5％，温度为20℃的条件下养护24小时后，得到吸波涂层。
制备的吸波涂层在11.9GHz-18GHz上，全频段小于-7dB，满足日常生活的吸波标准，其中最小反射率出现在16.3GHz，反射率可达到-46.1dB。
对比例1-1
同实施例1，区别在于，将丙烯酸甲酯替换为等量的丙烯腈，将丙烯酸丁酯替换为等量的氯乙烯，采用与实施例1相同工艺制得吸波材料，经性能测试，其反射频段为16-18GHz，反射率峰值为-13.3dB。经微观监测发现，吸波微粒在有机聚合物体系中无法充分的分散及浸润，且多相成分并未能够稳定均匀地悬浮分散在体系中，出现沉降或团聚现象，导致吸波性能明显下降。
对比例1-2
同实施例1，区别在于，丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯比例为1:3，具体的，丙烯酸甲酯质量份数为9份，丙烯酸丁酯质量份数为27份，采用与实施例1相同工艺制得吸波材料，经性能测试，其在11.9-18GHz反射频段内，反射率峰值为-26.1dB。分析原因在于，有机溶剂中丙烯酸丁酯占比过多，由于丙烯酸甲酯的刚性大于丙烯酸丁酯，在满足共聚物具有较好力学性能前提下，需保证刚性与韧性的适中配合，二者调和具有极大难度。过量丙烯酸丁酯加入导致整体有机溶剂成型性显著变差，造成整体吸波剂无法实现均匀分散，进一步导致吸波性能下降。
对比例1-3
同实施例1，区别在于，有机溶剂与吸波剂加入量配比为2:1，具体的有机溶剂中，丙烯酸甲酯为33.34份，丙烯酸丁酯为13.33份；吸波剂为23.33份，其中，镍锌铁氧体为11.665份，碳化硅为11.665份。采用与实施例1相同工艺制得吸波材料，经性能测试，其在13-15GHz反射频段内，反射率峰值为-16.3dB。结合体系状态与理论分析知，有机溶剂与吸波材料的不恰当配比，导致整体吸波频段变窄，反射率也大幅下降，所制备样品吸波效果明显下降。
实施例2
一种建筑用吸波涂层，由以下组分按下述重量份制成：
丙烯酸甲酯20份，丙烯酸丁酯15份，去离子水25份，吸波剂35份，甘油2份，粘结剂2.5份，硅灰0.5份。所述的吸波材料基体包括组分为，铁氧体粉末21份，碳化硅14份。
吸波剂微粒直径为10μm～20μm。
所述的粘结剂为醋酸乙烯。
所述的甘油为丙三醇溶液。
所述的硅灰为工业级原料，粒度在10-30μm。
上述建筑用吸波涂层的制备方法，具体操作步骤如下：
(1)有机溶剂预配置，称取对应配方量的有机溶剂放入混合机中，相应量的粘结剂和12.5份的水迅速加入混合机中，均匀混合，搅拌时间为2分钟后静置2分钟。
(2)吸波基体材料预混，称取对应配方量的混合吸波材料基体放入(1)所述处理后溶液中，经超声波分散介质仪将吸波材料均匀分散于溶液中。
(3)将甘油和硅灰按对应配方中比例加入到(2)所述溶液中，加入12.5份的水迅速加入混合机中，均匀混合，搅拌时间为1～3分钟，制得混合浆料；
(4)涂层制备，将混合浆液涂抹到背板材料上。后将模具放到湿度为50％±5％，温度为20℃的条件下养护24小时后，得到吸波涂层。
制备的吸波涂层在11.9GHz-18GHz上，全频段小于-7dB，满足日常生活的吸波标准，其中最小反射率出现在16.8GHz，反射率可达到-45.3dB。
实施例3-6
一种建筑用吸波涂层，同实施例1，区别在于，吸波材料原料不同具体如下表1所示。
采用与实施例1相同工艺制得建筑用吸波涂层。经检测，制备的吸波涂层在11.9GHz-18GHz上，全频段小于-7dB，满足日常生活的吸波标准，其中，实施例3最小反射率出现在16.7GHz，实施例4最小反射率出现在16.5GHz，实施例5最小反射率出现在16.72GHz，实施例6最小反射率出现在16.45GHz；各实施例吸波材料反射率反射率峰值数据如表1所示。
表1
Figure BDA0003309811180000051
以上表格中，甲酯为丙烯酸甲酯，丁酯为丙烯酸丁酯，吸波为吸波剂，铁氧为镍锌铁氧体，反射率峰值单位为dB。

Claims (10)

1.一种建筑用吸波涂层，其特征在于，包括原料及重量份配比为：有机溶剂30-40份，去离子水20-30份，吸波剂30-40份，甘油1-5份，粘结剂1-5份，硅灰0-1份，其中：
所述的有机溶剂为丙烯酸甲酯和/或丙烯酸丁酯，当为二者混合时，混合质量比为丙烯酸甲酯：丙烯酸丁酯＝(2.5-1)：(1:2)。
2.根据权利要求1所述的建筑用吸波涂层，其特征在于，按质量比，所述的有机溶剂：吸波材料＝(3-4):(3-4)。
3.根据权利要求1所述的建筑用吸波涂层，其特征在于，所述的吸波剂为碳化硅和/或镍锌铁氧体，当为二者混合时，混合比为(1-2)：1，所述的吸波剂微粒直径为10μm～50μm。
4.根据权利要求1所述的建筑用吸波涂层，其特征在于，所述的镍锌铁氧体为尖晶石型。
5.根据权利要求1所述的建筑用吸波涂层，其特征在于，所述的粘结剂为聚酰亚胺和/或醋酸乙烯，当为二者混合时，混合比为任意比。
6.根据权利要求1所述的建筑用吸波涂层，其特征在于，所述的甘油为丙三醇溶液，所述的硅灰为工业级原料，粒度在10-50μm。
7.根据权利要求1所述的建筑用吸波涂层，其特征在于，所述的建筑用吸波涂层经检测，在11.9GHz-18GHz范围内，全频段＜-7dB，其中最小反射率出现在16.45-16.75GHz，反射率峰值达到-46.5～-37.5dB。
8.权利要求1所述的建筑用吸波涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，吸波浆料制备：
(1)有机溶剂预配置：
按质量比，称取有机溶剂，并将20-30份去离子水分为等质量两份，记为去离子水A和去离子水B，向有机溶剂中加入粘结剂和去离子水A，搅拌均匀后静置，获得初混液；
(2)称取吸波剂，均匀分散于初混液中，获得均匀液；
(3)向均匀液中加入甘油、硅灰与去离子水B，搅拌均匀，获得吸波浆料；
步骤2，吸波涂层制备：
将吸波浆液涂抹到背板材料上，养护制得吸波涂层。
9.根据权利要求8所述的建筑用吸波涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，背板材料为硫氧镁水泥试样。
10.根据权利要求8所述的建筑用吸波涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤(4)中，养护湿度为50％±5％，养护温度为15-25℃，养护时间为20-24h。
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