电磁屏蔽水泥板及其半干法制备工艺制造技术

本发明专利技术属于水泥板制备技术领域，尤其涉及具有电磁屏蔽功能的采用半干法制备的水泥板。所述电磁屏蔽水泥板包括物料A和溶液B，按重量份计，所述物料A包括以下原料：水泥5～70份、玻璃纤维5～10份、硅灰3～7份、粉煤灰5～15份、聚乙烯吡咯烷酮0.3～1.5份；所述溶液B由以下重量份的原料组成：水90～98份、硅烷偶联剂1～6份、四氧化三铁改性氧化石墨烯0.05～0.15份。本发明专利技术制备的水泥板坯板含水率低、水泥板致密度高，孔隙率低，吸水率低、抗折强度优异，抗冻性能好，既具有良好的力学性能，还具有优异的屏蔽性能，完全能够满足水泥板用作装饰板和外墙板时的性能要求，具有广泛的应用潜力。

Electromagnetic Shielding Cement Slab and Its Semi-dry Preparation Process

The invention belongs to the technical field of cement plate preparation, in particular to a cement plate prepared by Semi-dry Method with electromagnetic shielding function. The electromagnetic shielding cement board comprises material A and solution B. The material A comprises the following raw materials by weight: cement 5-70 parts, glass fiber 5-10 parts, silica fume 3-7 parts, fly ash 5-15 parts, polyvinylpyrrolidone 0.3-1.5 parts. The solution B consists of 90-98 parts of water, silane coupling agent 1-6 parts and graphene oxide modified by ferric oxide 0.5 parts by weight. 05-0.15 copies. The cement slab prepared by the invention has low water content, high density, low porosity, low water absorption, excellent flexural strength, good frost resistance, good mechanical properties and excellent shielding performance, and can fully meet the performance requirements of the cement slab when it is used as decorative board and external wall board, and has wide application potential.

【技术实现步骤摘要】
电磁屏蔽水泥板及其半干法制备工艺
本专利技术属于水泥板制备
，尤其涉及具有电磁屏蔽功能的采用半干法制备的水泥板。
技术介绍
随着无线通信技术的高速发展，电磁波辐射污染已经成为继噪声污染和光污染之后日益严重的污染问题，对人的身体健康造成一定危害，严重时会导致人体生物钟发生紊乱，记忆、思考和判断能力下降等问题。电磁辐射也会导致信息的泄露，影响信息安全，同时也对其他电子设备正常工作造成影响，容易引起设备出现偏差甚至导致失灵，直接或间接造成经济损失。目前，大多数都是在混凝土中加入金属粉末、碳纤维或其他导电材料以起到电磁屏蔽的作用，例如，专利文献201511015421.2中公开了一种电磁屏蔽混凝土，其制备方法是将粘结料、碳纤维、炭黑、云母粉、胶粉、减水剂、消泡剂与骨料混合后加水拌匀，然后浇筑到由泡沫铜构建的架构中，经养护后打磨抛光。然而，本专利技术认为，此种方法制备的电磁屏蔽混凝土虽电磁屏蔽效果较好，但由于碳纤维价格昂贵，导致这种混凝土成本较高；而且，将拌和后的水泥混凝土浇筑到泡沫铜中必然导致混凝土在泡沫铜中分布不密实，力学性能下降，限制了其应用范围。专利文献201410631652.5中公开了一种具有电磁屏蔽功能的轻质混凝土及其制备方法。其原料包括硅酸盐水泥、碳纤维、废聚丙烯颗粒、铁粉、河砂、水和外加剂。所用工艺是先将碳纤维其放于浓硫酸中进行活化，再用去离子水冲洗碳纤维调节pH值为5.6～7.5，最后将其放入无水乙醇中用超声波进行分散。然而，本专利技术认为，所述碳纤维处理工艺复杂，此外碳纤维价格昂贵，导致混凝土成本较高，不适于大面积推广使用；并且，加入的废聚丙烯颗粒虽然能够制备出轻质混凝土，但也必然导致混凝土力学性能下降，且易发生形变。专利文献201410174699.3中公开了一种电磁屏蔽装饰板材，主要原材料由主料和辅料构成，主料包括：蛇纹石、透闪石、尖晶石、叠层石、石英质玉石；辅料包括：透闪石尾矿、磁铁尾矿、石墨、颜料。然而，本专利技术认为，该专利制作的板材仅做装饰用，不能做承重或在负载情况下使用，使用范围及领域受到限制。另外，现有的水泥板主要为湿法制备，一般的制备流程包括：湿法拌料制备料浆→布料→加压脱水成型得坯板→养护得水泥板，或者上述步骤中的一部分。例如，专利文献201010181120.8中公开了一种含改性纤维的纤维水泥板，主要工艺是用离子油改性木质纤维制得浆料后与水泥浆料混合利用抄取法工艺制备。然而，本专利技术认为，目前水泥板制作过程中加入大量的水先制得浆料，在经过模具加压脱水制得坯板。在制备工艺中加入了大量的水导致坯板含水量很高，成型后板材内部孔隙率高(约为25％～35％)，抗折强度低，力学性能差，应用领域受到极大地限制。专利文献200910076707.X中专利技术了一种轻质纤维增强水泥板及其制造方法，主要工艺是将水泥、粉煤灰、木纤维、木粉、聚丙烯纤维、硅粉、钙粉、膨胀珍珠岩和石膏粉放入混料机内均匀混合，再将甲基纤维素、硫酸钠和氯化钠调制成溶液；将混好的物料与调制好的溶液放入捏合机内加入水制成均匀的浆料；再将浆料放入成型的模具中压制成型。然而，本专利技术认为，目前我国的木纤维主要依靠进口，价格较高，原材料成本上升，所制得水泥板价格较高。综上，本专利技术认为，目前的水泥板材在配方、制备工艺等方面均存在一些不足，还有进一步改进的空间，因此，有必要进一步探索新的水泥板及其制备方法。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的还没有一种既能起到电磁屏蔽的作用又同时具有优异的力学性能的水泥板材及其制备方法的问题，为填补这一空白本专利技术从水泥板材制备工艺入手，本专利技术旨在于提供电磁屏蔽水泥板及其半干法制备工艺，本专利技术采用提出的半干法在制备过程中结合电磁屏蔽材料，所制得的水泥板不仅超高的抗压抗折性能同时，还具有优异的电磁屏蔽的功效，本专利技术的这种电磁屏蔽水泥板适用范围广，有效弥补了市场空白。本专利技术的目的之一是提供电磁屏蔽水泥板。本专利技术的目的之二是提供电磁屏蔽水泥板的半干法制备工艺。本专利技术的目的之三是提供上述电磁屏蔽水泥板及其半干法制备工艺的应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了下述技术方案：首先，本专利技术公开电磁屏蔽水泥板，包括物料A和溶液B，按重量份计，所述物料A包括以下原料：水泥45～70份、玻璃纤维5～10份、硅灰3～7份、粉煤灰5～15份、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3～1.5份；所述溶液B由以下重量份的原料组成：水90～98份、硅烷偶联剂1～6份、四氧化三铁改性氧化石墨烯(GO-Fe3O4)0.05～0.15份。进一步地，所述GO-Fe3O4中，本专利技术四氧化三铁负载在氧化石墨烯表面的形式对氧化石墨烯进行改性，负载量为2～7％，摩尔分数(即每100mol氧化石墨烯负载2～7mol四氧化三铁)。这是因为氧化石墨烯为纤维状材料，在水泥基材料中取代纤维作为增强增韧材料；但氧化石墨烯表面较光滑，与水泥水化产物的结合较弱，纤维拔出力学性能差；因此，需要对其进行表面处理，增大其表面粗糙度，常见的方法如腐蚀，但腐蚀后的石墨烯会由于侵蚀作用导致力学性能不均匀，抗拉拔能力减弱，容易断裂。为此，本专利技术采用四氧化三铁对氧化石墨烯进行了改性，四氧化三铁可以有效地增大GO的表面积和表面粗糙度，进而增强氧化石墨烯在水泥中拔出力学性能，使氧化石墨烯更加充分的发挥其二维桥接作用，增强水泥板抗折强度。同时，四氧化三铁还具有磁性，可以对电磁波的辐射进行屏蔽。进一步地，所述四氧化三铁改性氧化石墨烯的制备方法为：将四氧化三铁加入氧化石墨烯溶液中，然后对得到的混合液进行水浴加热；水浴加热能够促进四氧化三铁与氧化石墨烯键合。优选地，所述水浴加热过程中进行搅拌；而搅拌可以有效防止氧化石墨烯发生团聚。优选地，氧化石墨烯溶液的浓度为0.3-0.5mg/ml；所述水浴加热的温度为50-65℃；所述搅拌方式为磁力搅拌，且搅拌速率为85-100r/min。进一步地，所述水泥为硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥价格较低，既能满足水泥板制备的需要，又不会带来额外的成本的上升。进一步地，所述玻璃纤维为短切纤维，其长度为3～5mm，单丝直径5-15μm，玻璃纤维耐腐蚀性好，机械强度高，拉伸强度高，吸水性小，且价格便宜，可以有效的增强水泥坯板的抗折性能，减少水泥坯板的体积收缩和开裂。进一步地，所述硅灰中粒径小于1μm的颗粒超过了90％，主要成分为SiO2，这使得硅灰具有很强的火山灰活性，可以在水泥的碱性环境中生成胶凝物质提高水泥板的力学性能，其次由于硅灰粒径远小于水泥粒径，可以填充水泥粒径堆积产生的孔隙，形成颗粒级配，降低水泥板孔隙率，提高水泥板的致密度。进一步地，所述粉煤灰粒径为200目筛余小于10％，比表面积为240～330m2/kg，粉煤灰是燃煤产生的固体废物，粉煤灰中含有活性的SiO2和Al2O3，可以在水泥的碱性环境下发生水化反应生成胶凝材料，对水泥的强度起到一定的增强作用，此外，本专利技术设计的硅灰、粉煤灰、水泥这三种原料之间也会产生良好的颗粒匹配效果，形成颗粒堆积效应，这样可以有效提高物料堆积的致密度，进一步提高水泥板的力学性能。另外，硅灰和粉煤灰颗粒尺寸小且具有水化活性，既有颗粒堆积效应又有水化特性，会在水化过程中反应生成具有良好力学性能的水化硅酸钙凝胶。进一步地，所述聚乙烯吡咯烷酮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电磁屏蔽水泥板，其特征在于：所述电磁屏蔽水泥板包括物料A和溶液B，按重量份计，所述物料A包括以下原料：水泥45～70份、玻璃纤维5～10份、硅灰3～7份、粉煤灰5～15份、聚乙烯吡咯烷酮0.3～1.5份；所述溶液B由以下重量份的原料组成：水90～98份、硅烷偶联剂1～6份、四氧化三铁改性氧化石墨烯0.05～0.15份。

【技术特征摘要】
1.电磁屏蔽水泥板，其特征在于：所述电磁屏蔽水泥板包括物料A和溶液B，按重量份计，所述物料A包括以下原料：水泥45～70份、玻璃纤维5～10份、硅灰3～7份、粉煤灰5～15份、聚乙烯吡咯烷酮0.3～1.5份；所述溶液B由以下重量份的原料组成：水90～98份、硅烷偶联剂1～6份、四氧化三铁改性氧化石墨烯0.05～0.15份。2.如权利要求1所述的电磁屏蔽水泥板，其特征在于：所述四氧化三铁改性氧化石墨烯的制备方法为：将四氧化三铁加入氧化石墨烯溶液中，然后对得到的混合液进行水浴加热，即得；优选地，所述水浴加热过程中进行搅拌；进一步优选地，所述搅拌方式为磁力搅拌，且搅拌速率为85-100r/min；优选地，所述氧化石墨烯溶液的浓度为0.3-0.5mg/ml；优选地，所述水浴加热的温度为50-65℃。3.如权利要求1所述的电磁屏蔽水泥板，其特征在于：所述玻璃纤维为短切纤维，其长度为3～5mm，单丝直径5-15μm；或者，所述硅灰中粒径小于1μm的颗粒超过90％，主要成分为SiO2。4.如权利要求1所述的电磁屏蔽水泥板，其特征在于：所述粉煤灰粒径为200目筛余小于10％，比表面积为240～330m2/kg；或者，所述四氧化三铁改性氧化石墨烯中，四氧化三铁的负载量为2～7％，摩尔分数。5.如权利要求1-4任一项所述的电磁屏蔽水泥板，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦令超，闫振，李来波，黄世峰，程新，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37