一种高性能水泥基电磁屏蔽材料及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能水泥基电磁屏蔽材料及其生产方法，该方法包括镍纤维预处理、制备聚苯胺溶液、包覆镍纤维与水泥基屏蔽材料的制备等步骤。本发明专利技术采用分步法制备高性能水泥基电磁屏蔽材料，提高了包覆镍纤维在水泥基材料中分散均匀性，明显增加包覆镍纤维掺加量，达到质量分数20‑30％(相当于体积分数5‑9％)，远高出现有技术的纤维掺加量，从而明显提高水泥基电磁屏蔽材料屏蔽性能，在1～1500MHz频段范围内的电磁屏蔽平均效能值可达55.01dB左右，最大达到61.22dB，能够能满足民用与军用建筑屏蔽材料要求。

A high performance cement based electromagnetic shielding material and its production method

The invention relates to a high-performance cement-based electromagnetic shielding material and its production method, which comprises the steps of pretreatment of nickel fiber, preparation of polyaniline solution, preparation of coated nickel fiber and cement-based shielding material, etc. The invention adopts the step-by-step method to prepare the high-performance cement-based electromagnetic shielding material, improves the dispersion uniformity of the coated nickel fiber in the cement-based material, obviously increases the dosage of the coated nickel fiber, and reaches the mass fraction of 20_30% (equivalent to 5_9%). The dosage of the technical fiber is far higher than that of the technical fiber, thus obviously improving the cement. The shielding performance of the base electromagnetic shielding materials can reach 55.01 dB in the frequency range of 1-1500 MHz, and the maximum is 61.22 dB. It can meet the requirements of civil and military building shielding materials.

【技术实现步骤摘要】
一种高性能水泥基电磁屏蔽材料及其生产方法
本专利技术属于建筑材料
更具体地，本专利技术涉及一种高性能水泥基电磁屏蔽材料，还涉及所述水泥基电磁屏蔽材料的生产方法。
技术介绍
随着电子科学技术的快速发展，电磁辐射带来了电磁污染、电磁干扰与泄密等一系列问题，电磁辐射不仅影响通信等电子设备的正常工作，同时也危及到人类的健康。目前由公共电磁环境污染和电磁信号泄露等导致的泄密安全问题日趋严重，同时在军事上“电磁权”与“制电磁权”的争夺中，电子电器甚至于人员都成为电磁毁伤的目标。因此，公共电磁环境污染防治、电磁信息安全防护、重要军事与经济目标的电磁防护等已经引起了高度重视，而电磁屏蔽是一种防治电磁辐射的有效手段。目前已实现工程化应用的电磁屏蔽材料主要有涂覆型和结构型两类电磁屏蔽材料，其中以涂覆型电磁屏蔽材料为主。由于受到日晒雨淋的影响，这种涂覆型屏蔽材料在使用一段时间后容易剥落，失去电磁屏蔽功能。因此，研究结构型电磁屏蔽材料是今后该领域的主要研究方向之一。我国水泥资源丰富，而且水泥具有价格低廉、性能稳定、适用性强等优点，通过掺入屏蔽介质可使其具有良好的电磁屏蔽性能、力学与结构性能和耐久性等优点。因此，研究一种高性能的水泥基电磁屏蔽材料，实现功能与结构一体化，有效解决电磁辐射污染问题具有非常重要的实际应用价值。目前，研究的水泥基电磁屏蔽材料主要是掺碳系材料、金属纤维和碳纤维等屏蔽介质的水泥基屏蔽材料。在掺碳系材料的水泥基屏蔽材料中，碳系材料掺量一般低于以质量计30％，其屏蔽性能只有20-30dB左右，而过高碳材料掺量的水泥基电磁屏蔽材料的力学性能下降明显。在掺不锈钢纤维、碳纤维的水泥基屏蔽材料中，由于水泥材料高碱性与高粘性，其掺量大部分都低于以体积计3％，其屏蔽性能为25-40dB，增加纤维掺量，将影响到纤维在水泥基材料中的分散均匀性，反而会降低其屏蔽性能。因此，针对这些现有技术缺陷，本专利技术人在总结现有技术基础之上，通过大量实验研究与分析工作，终于完成了本专利技术。
技术实现思路
[要解决的技术问题]本专利技术的目的是提供一种高性能水泥基电磁屏蔽材料。本专利技术的另一个目的是提供所述高性能水泥基电磁屏蔽材料的生产方法。[技术方案]本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术涉及一种高性能水泥基电磁屏蔽材料的生产方法。该生产方法的步骤如下：A、镍纤维预处理将长径比为250～1250的镍纤维置于蒸馏水中浸泡，取出滤干，再把滤干镍纤维加到浓度为以重量计0.2～0.4％的六偏磷酸钠溶液中进行超声分散处理，接着用蒸馏水清洗3～5次，滤干，然后置于鼓风干燥箱中干燥，得到预处理镍纤维；B、制备聚苯胺溶液往45～55体积份浓度为0.05～0.15mol/L的盐酸水溶液中添加苯胺单体，得到苯胺单体浓度为0.01～0.04mol/L的溶液A；往45～55体积份浓度为0.05～0.15mol/L的盐酸水溶液中添加引发剂，得到引发剂浓度为0.01～0.04mol/L的溶液B；将溶液B缓慢加到溶液A中，在温度0～5℃下引发苯胺单体进行聚合反应24h，于是得到所述的聚苯胺溶液；C、包覆镍纤维按照预处理镍纤维与聚苯胺的重量比1：3.1～3.7，称取步骤A得到的预处理镍纤维，逐步加到步骤B得到的聚苯胺溶液中，在0.01～0.5mol/L掺杂剂存在下搅拌包覆，然后使用浓度为0.01～0.03mol/L的盐酸水溶液漂洗，过滤，滤饼置于鼓风干燥箱中烘干，得到聚苯胺包覆镍纤维；D、水泥基屏蔽材料的制备把0.45～5.0重量份(体积分数与质量分数差别较大)在步骤C得到的聚苯胺包覆镍纤维加到45～55重量份硅酸盐水泥、45～55重量份标准砂与0.70～0.85重量份聚乙二醇消泡剂混合物中，同时掺入2.0～16.5重量份胶体石墨屏蔽介质(也与我提供的数据不一样)，干混，然后倒入搅拌器中预搅拌，接着加入1.8～2.2重量份甲基纤维素分散剂与按照水灰重量比为0.3～0.45的水，搅拌混匀后倒入涂油钢模中，接着常规振动与常规养护，得到所述的水泥基电磁屏蔽材料。把4.5～30.0重量份在步骤C得到的聚苯胺包覆镍纤维加到28.5～36.5重量份硅酸盐水泥、14.0～36.5重量份标准砂与0.70～0.85重量份聚乙二醇消泡剂的混合物中，同时掺入20～25重量份胶体石墨屏蔽介质，干混，然后倒入搅拌器中预搅拌，接着加入1.8～2.2重量份甲基纤维素分散剂与按照水灰重量比为0.3～0.45的水，搅拌混匀后倒入涂油钢模中，接着常规振动与常规养护，得到所述的高性能水泥基电磁屏蔽材料。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，镍纤维在蒸馏水中在温度80～90℃下浸泡30～35min。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，超声分散是在超声频率45～65KHz的条件下超声处理25～35min。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤A中，用蒸馏水清洗的镍纤维在温度55～65℃下干燥22～26h。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的引发剂是过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠或重铬酸钾。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的掺杂剂是盐酸或磷酸。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤C中，在搅拌速度30～120rpm的条件下进行包覆0.5～12h。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤C中，用盐酸水溶液漂洗3～5次，过滤，滤饼在温度55～65℃下烘干10～14h。根据本专利技术的另一种优选实施方式，在步骤D中，干混时间是10～15min，在搅拌器中预搅拌时间是5～8min，最后搅拌时间是3～6min。本专利技术还涉及所述生产方法生产得到的高性能水泥基电磁屏蔽材料。所述高性能水泥基电磁屏蔽材料在1～1500MHz频段范围内最小平均电磁屏蔽效能值是40.60dB、最大平均电磁屏蔽效能值是55.01dB，最大电磁屏蔽效能值可达61.22dB。下面将更详细地描述本专利技术。本专利技术涉及一种高性能水泥基电磁屏蔽材料的生产方法。本专利技术选择金属镍纤维、胶体石墨和聚苯胺作为屏蔽介质，采用分步法制备聚苯胺包覆镍纤维材料，然后把该复合材料与胶体石墨按一定比例掺入到水泥基材料中，制得高性能水泥基电磁屏蔽材料。该材料可实现电磁屏蔽功能与结构一体化，不仅能有效防止电磁辐射干扰和信息泄露，同时还具备建筑材料功能，在未来建筑工程上有着广阔的应用前景。该生产方法的步骤如下：A、镍纤维预处理将长径比为250～1250的镍纤维置于蒸馏水中浸泡，取出滤干，再把滤干镍纤维加到浓度为以重量计0.2～0.4％的六偏磷酸钠溶液中进行超声分散处理，接着用蒸馏水清洗3～5次，滤干，然后置于鼓风干燥箱中干燥，得到预处理镍纤维；在本专利技术中，镍纤维预处理的基本目的是除去镍纤维束的表面胶质与油渍，并使镍纤维束分散成单根纤维。在本专利技术中，镍纤维的长径比(长度与直径之比)为250～1250，如果镍纤维的长径比低于250，则其在水泥基材料中不能形成良好的“导电网络”，导致屏蔽性能下降；如果镍纤维的长径比为大于1250，则镍纤维更容易在机械搅拌的作用下发生团聚，阻碍“导电网络”形成，从而导致复合材料的电导率开始降低，同时降低聚苯胺在镍纤维表面的包覆效果。因此，镍纤维的长径比为250～1250是合理的，在所述长径比范围内，聚苯胺包覆镍纤维表面包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥基电磁屏蔽材料的生产方法，其特征在于该生产方法的步骤如下：A、镍纤维预处理将长径比为250～1250的镍纤维置于蒸馏水中浸泡，取出滤干，再把滤干镍纤维加到浓度为以重量计0.2～0.4％的六偏磷酸钠溶液中进行超声分散处理，接着用蒸馏水清洗3～5次，滤干，然后置于鼓风干燥箱中干燥，得到预处理镍纤维；B、制备聚苯胺溶液往45～55体积份浓度为0.05～0.15mol/L的盐酸水溶液中添加苯胺单体，得到苯胺单体浓度为0.01～0.04mol/L的溶液A；往45～55体积份浓度为0.05～0.15mol/L的盐酸水溶液中添加引发剂，得到引发剂浓度为0.01～0.04mol/L的溶液B；将溶液B缓慢加到溶液A中，在温度0～5℃下引发苯胺单体进行聚合反应24h，于是得到所述的聚苯胺溶液；C、包覆镍纤维按照预处理镍纤维与聚苯胺的重量比1：3.1～3.7，称取步骤A得到的预处理镍纤维，逐步加到步骤B得到的聚苯胺溶液中，在0.01～0.5mol/L掺杂剂存在下搅拌包覆，然后使用浓度为0.01～0.03mol/L的盐酸水溶液漂洗，过滤，滤饼置于鼓风干燥箱中烘干，得到聚苯胺包覆镍纤维D、水泥基屏蔽材料的制备把4.5～30.0重量份在步骤C得到的聚苯胺包覆镍纤维加到28.5～36.5重量份硅酸盐水泥和14.0～36.5重量份标准砂与0.70～0.85重量份聚乙二醇消泡剂混合物中，同时掺入20～25重量份胶体石墨屏蔽介质，干混，然后倒入搅拌器中预搅拌，接着加入1.8～2.2重量份甲基纤维素分散剂与按照水灰重量比为0.3～0.45的水，搅拌混匀后倒入涂油钢模中，接着常规振动与常规养护，得到所述的高性能水泥基电磁屏蔽材料。...

【技术特征摘要】
1.一种水泥基电磁屏蔽材料的生产方法，其特征在于该生产方法的步骤如下：A、镍纤维预处理将长径比为250～1250的镍纤维置于蒸馏水中浸泡，取出滤干，再把滤干镍纤维加到浓度为以重量计0.2～0.4％的六偏磷酸钠溶液中进行超声分散处理，接着用蒸馏水清洗3～5次，滤干，然后置于鼓风干燥箱中干燥，得到预处理镍纤维；B、制备聚苯胺溶液往45～55体积份浓度为0.05～0.15mol/L的盐酸水溶液中添加苯胺单体，得到苯胺单体浓度为0.01～0.04mol/L的溶液A；往45～55体积份浓度为0.05～0.15mol/L的盐酸水溶液中添加引发剂，得到引发剂浓度为0.01～0.04mol/L的溶液B；将溶液B缓慢加到溶液A中，在温度0～5℃下引发苯胺单体进行聚合反应24h，于是得到所述的聚苯胺溶液；C、包覆镍纤维按照预处理镍纤维与聚苯胺的重量比1：3.1～3.7，称取步骤A得到的预处理镍纤维，逐步加到步骤B得到的聚苯胺溶液中，在0.01～0.5mol/L掺杂剂存在下搅拌包覆，然后使用浓度为0.01～0.03mol/L的盐酸水溶液漂洗，过滤，滤饼置于鼓风干燥箱中烘干，得到聚苯胺包覆镍纤维D、水泥基屏蔽材料的制备把4.5～30.0重量份在步骤C得到的聚苯胺包覆镍纤维加到28.5～36.5重量份硅酸盐水泥和14.0～36.5重量份标准砂与0.70～0.85重量份聚乙二醇消泡剂混合物中，同时掺入20～25重量份胶体石墨屏蔽介质，干混，然后倒入搅拌器中预搅拌，接着加入1.8～2.2重量份甲基纤维素分散剂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊国宣，黄海清，欧阳金波，周瑜芬，姚伟林，杨莹，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36