一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料及其制备方法，涉及电磁学和材料科学的交叉技术领域。本发明专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料由以下原料制成：PET碎片、高炉矿渣、吸波剂、聚丙烯纤维、水泥、水。本发明专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，在满足工程应用力学性能要求的同时，在2‑18 GHz范围内具有良好的电磁波吸收性能，吸收频段宽，最小反射率达到‑30dB以下，‑8dB一下带宽12GHz以上，且制得的水泥基吸波材料密度和厚度小，强度高，成本低，施工工艺简单。

PET/ blast furnace slag composite cement based wave absorbing material and preparation method thereof

The invention provides a PET/ blast furnace slag composite cement based wave absorbing material and a preparation method thereof, relating to the cross technical field of electromagnetics and material science. The PET/ blast furnace slag composite cement-based wave absorbing material is made from the following raw materials: PET debris, blast furnace slag, wave absorbing agent, polypropylene fiber, cement and water. The invention of PET/ blast furnace slag composite cement based absorbing material, to meet the requirements of mechanical properties and engineering application, with 2 in the 18 GHz range good electromagnetic wave absorption performance, absorption band width, the minimum reflectivity reached below 30dB, 8dB bandwidth of more than 12GHz, the cement and the suction density wave material and small thickness, high strength, low cost, simple construction process.

【技术实现步骤摘要】
一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料及其制备方法
本专利技术涉及电磁学和材料科学的交叉
，涉及一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料及其制备方法。
技术介绍
PET（聚对苯甲二酸乙二醇酯）是最早实现工业化的线型热塑性聚合物，广泛用于生产塑料饮料瓶、食品包装袋等产品。到目前为止，全世界每年消耗的PET塑料饮料瓶大约为两千万吨，而且其每年的增长率约为15%，但是PET塑料回收再利用的数量却非常有限。因为PET塑料材料具有无法被生物降解的特点，所以将废旧PET塑料分类回收再利用，有利于节约资源和有效减少环境污染。其中将废旧PET塑料应用于生产制备高性能混凝土，能充分发挥PET塑性高、耐久性好、质量轻等良好的工程性能优势，为废弃PET处理提供了的一个新途径。目前，国外对废旧PET塑料用于生产混凝土的研究主要为：1)将废旧PET解聚为其他聚合物，作为粘结剂制备聚酯混凝土；2)生产PET纤维,制备纤维增强混凝土，这两种处理废旧PET的成本较高，工艺比较复杂，对生态环境的保护不利，容易形成化学物质的二次污染。高炉矿渣是炼铁过程中排出的工业废渣，经水淬急冷后的矿渣其玻璃体结构内含有较高的能量，潜在活性大，是混凝土的优质混合材料，近年来，我国一些大城市的建筑工程应用矿渣微粉作为混凝土掺合料已在逐步展开，而且在不断扩大，发展前景十分良好。国内外很少有文献研究复掺废旧PET和高炉矿渣微粉制备混凝土，且研究重点都是复掺后对强度、耐久性等力学性能的影响，对其吸波性能和吸波机理的研究，还未有文献涉及。水泥基吸波材料因其能吸收、衰减入射电磁波，并将其电磁能转化成热能而耗散掉，或使电磁波因干涉而消失。因此研究如何使建筑物本身具有电磁波吸收功能，具有实际的意义。随着水泥基吸波材料应用领域的不断扩大，人们对其性能要求也越来越高。但是，现有技术中，已公开的水泥基吸波材料由于存在密度大、成本高，吸收频段窄、强度不高、力学性能差等缺点，工程应用实施困难，不能完全满足工程应用的实际需要。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术提供一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料及其制备方法，解决了现有技术中水泥基吸波材料密度和厚度太大、吸收频段窄、成本高的技术问题。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，所述PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料由以下重量百分比的原料制成：PET碎片5-30%、高炉矿渣10-30%、吸波剂1-6%、聚丙烯纤维0.3-1%、水泥55-85%、余量为水。优选的，所述PET碎片由废旧塑料瓶经过清洗烘干后破碎而得，尺寸为3-10mm。优选的，所述高炉矿渣为微米级矿渣微粉。优选的，所述微米级矿渣微粉的比表面积为350-420m2/Kg。优选的，所述聚丙烯纤维为聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的长度为3-5mm。优选的，所述吸波剂为炭黑、石墨、二氧化锰、镍锌铁氧体中的至少一种。优选的，所述PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料的厚度为10-30mm。一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料的制备方法，包括以下步骤：S1、称取重量百分比的原料，将PET碎片、水泥、高炉矿渣置入砂浆搅拌机中，再加入水，配置成水灰比为0.3-0.4的水泥浆体，其中，水分两次加入，先倒入占水总体积2/3的水，待搅拌3-8min倒入剩余量的水，再搅拌3-5min，得到水泥浆体；S2、向步骤S1制备的水泥浆体中加入吸波剂、聚丙烯纤维，搅拌3-8min后注入模具，振动0.5-2min，刮平表面，得到试样；S3、将步骤S2制得的试样在室温下浇水养护20-30h脱模，然后置于17-23℃水中养护25-30d，即可。优选的，步骤S2所述试样的厚度为10-25mm。优选的，步骤S3所述试样在室温下浇水养护24h，脱模，再置于水中养护28d，即可。本专利技术提供一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料及其制备方法，与现有技术相比优点在于：本专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料以水泥为基体，以PET碎片、高炉矿渣等为填料并复合适当的吸收剂组分炭黑、透波组分聚丙烯纤维，制备的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，在满足工程应用力学性能要求的同时，在2-18GHz范围内具有良好的电磁波吸收性能，吸收频段宽，最小反射率达到-30dB以下，-8dB一下带宽12GHz以上；本专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料原料中选用PET碎片，PET是一种透波材料，对GHz频段的电磁波具有通透性，加入水泥基体中后可以建立电磁波的传输通道，改善水泥与自由空间的匹配特性，高炉矿渣中的金属氧化物，具有的电偶极子极化效应，对电磁波有耗散性能，可作为吸波组分；同时高炉矿渣的玻璃体结构对入射电磁波产生一系列的反射、散射和干涉能进一步损耗电磁波，使得本专利技术制备的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料具有良好的吸波效果；本专利技术原料选用PET碎片、高炉矿渣替代传统水泥基吸波材料中常用的吸波和透波组分珍珠岩、碳纤维，能充分利用废弃资源，保护环境，能够提高自然资源的利用率，实现工业废弃物的减量化，缓解日益加重的环境污染，制备的水泥基吸波材料具有成本低，抗折强度高，密度和厚度小，吸波性能和力学性能优异，使用简单，维护方便等优点。附图说明图1为不同PET碎片添加量对本专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料吸波性能的影响；图2为不同高炉矿渣（GBFS）添加量对本专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料吸波性能的影响；图3为不同厚度对本专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料吸波性能的影响；图4为本专利技术PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料制备流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中PET碎片为聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料瓶碎片；GBFS为高炉矿渣。实施例和对比例中各原料用量见表1。表1样品原料成分（体积百分比）和试样厚度（表中聚丙烯纤维、吸波剂成分为相对于水泥、PET和矿渣微粉总量为1时的体积百分比）样品水泥PET碎片高炉矿渣吸波剂聚丙烯纤维试样厚度（mm）1#1000000202#6553041203#60103041204#55153041205#75152041206#85151041207#70103041108#7010304130对比例（1#）：本对比例水泥基吸波材料的各原料用量见表1，本对比例水泥基吸波材料制备方法，包括以下步骤：S1、称取重量百分比的原料，将水泥置入砂浆搅拌机中，再加入水，配置成水灰比为0.35的水泥浆体，其中，水分两次加入，先倒入占水总体积2/3的水，待搅拌5min倒入剩余量的水，再搅拌5min，得到水泥浆体；S2、向步骤S1制备的水泥浆体搅拌8min后注入模具，振动1min，刮平表面，得到试样；S3、将步骤S2制得的试样在室温下浇水养护24h脱模，然后置于20℃水中养护28d，即可。实施例1（2#）：本实施例PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料的各原料用量见表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于，所述PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料由以下重量百分比的原料制成：PET碎片5‑30%、高炉矿渣10‑30%、吸波剂1‑6%、聚丙烯纤维0.3‑1%、水泥55‑85%、余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于，所述PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料由以下重量百分比的原料制成：PET碎片5-30%、高炉矿渣10-30%、吸波剂1-6%、聚丙烯纤维0.3-1%、水泥55-85%、余量为水。2.根据权利要求1所述的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于：所述PET碎片由废旧塑料瓶经过清洗烘干后破碎而得，尺寸为3-10mm。3.根据权利要求1所述的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于：所述高炉矿渣为微米级矿渣微粉。4.根据权利要求3所述的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于：所述微米级矿渣微粉的比表面积为350-420m2/Kg。5.根据权利要求1所述的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于：所述聚丙烯纤维为聚丙烯单丝纤维，聚丙烯单丝纤维的长度为3-5mm。6.根据权利要求1所述的PET/高炉矿渣复合型水泥基吸波材料，其特征在于：所述吸波剂为炭黑、石墨、二氧化锰、镍锌铁氧体中的至少一种。7.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张月芳，郝万军，陈文钦，虞学红，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南,46