一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其组分及质量比为：水泥20‑35wt％、砂15‑35wt％、吸波材料35‑40wt％，其余为水。其中吸波材料为浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒的复合材料，浮石骨料的粒径范围为3‑15mm，孔隙率在75％以上，内部孔径在5‑120μm之间，还原氧化石墨烯的层数在1‑8层之间、横向尺寸范围为1‑20μm，四氧化三铁颗粒的粒径在20‑100nm之间，纯度为90％以上，浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁的质量比为1：(0.05‑0.15)：(0.15‑0.35)：(0.05‑0.15)。本发明专利技术还提出了一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土的制备方法，具体为在浮石骨料内部化学沉积还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒，制备工艺简单，可以有效提升浮石混凝土对电磁波的吸收性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土及其制备方法
本专利技术涉及建筑吸波材料
，具体为一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土及其制备方法。
技术介绍
随着电磁污染的不断加剧，能够吸收微波的建筑材料成为当下各个领域的急切需求，例如电磁兼容、计算机安全、防电磁辐射和军事等许多领域。近年来的吸波建筑材料尤其是混凝土的发展主要取决于吸波剂的研发，目前所采用的吸波剂主要是炭粉、石墨、碳化硅、铁氧体和各种纳米材料等，但也仅仅是停留在通过掺杂不同的材料来提升吸波剂性能的阶段，很少有从改善吸波材料结构的角度去提升混凝土对电磁波吸收的性能。对于浮石混凝土来说，浮石骨料本身具有一定的强度和高孔隙率，而高孔隙率的结构具备了一定的将电磁波在孔隙中多次反射而转化为吸收的基础，但其缺陷则是本身不具备导电性，单次反射的电磁波能量较少，以至于无法有效地将电磁波进行吸收。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提出了一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其组分及质量比为：水泥20-35wt％、砂15-35wt％、吸波材料35-40wt％，其余为水。所述吸波材料为浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒的复合材料。优选的，所述浮石骨料的粒径范围为3-15mm，孔隙率在75％以上，内部孔径在5-120μm之间。优选的，所述还原氧化石墨烯的层数在1-8层之间，横向尺寸范围为1-20μm。优选的，所述四氧化三铁颗粒的粒径在20-100nm之间，纯度为90％以上。优选的，所述浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁的质量比为1：(0.05-0.15)：(0.15-0.35)：(0.05-0.15)。本专利技术还提出了一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土的制备方法，包括以下步骤：a.吸波材料的制备：首先将所述浮石骨料全部浸入1-15mg/mL的PEDOT：PSS导电聚合物水溶液中3-10min，取出烘干后再将其浸入稀硫酸溶液5-20min去除不导电的PSS，冲洗干净并烘干后得到浮石骨料-PEDOT的复合材料；接着将孔壁带正电的浮石骨料全部浸入氧化石墨烯和还原剂的溶液当中，同时对溶液进行搅拌和加热进行还原氧化石墨烯的反应，带负电的还原氧化石墨烯会优先在PEDOT表面通过静电吸附作用而沉积，待充分反应后，将所有浮石骨料全部取出并冲洗干净后烘干，得到浮石骨料-PEDOT-还原氧化石墨烯的复合材料；最后将该复合材料倒入Fe2+和Fe3+的混合溶液中，同时对溶液进行搅拌和加热，温度达到45-65℃时加入碱性试剂反应5-15min，即共沉淀法制备四氧化三铁颗粒；将反应过后的浮石骨料过滤并冲洗干净、烘干，得到浮石骨料-PEDOT-还原氧化石墨烯-四氧化三铁颗粒的复合材料，即吸波材料；b.混合：将水泥、砂、吸波材料和水置于搅拌机中搅拌；c.铸模：将搅拌均匀好后的物料填入模具当中并振动填实，脱模后即成为具有电磁波吸收功能的浮石混凝土。优选的，所述氧化石墨烯溶液的浓度为5-20mg/mL。优选的，所述还原剂为还原性较弱的金属盐溶液，优选为硼氢化钠、次亚磷酸钠、柠檬酸三钠或抗坏血酸。优选的，所述还原氧化石墨烯反应的温度为80-150℃。优选的，所述Fe2+与所述Fe3+的摩尔比为1：(1.5-2.5)。优选的，所述碱性试剂为氨水或强碱溶液。优选的，所述碱性试剂加入的量以反应溶液的pH值为准，在8.5-10为最佳。优选的，还原氧化石墨烯反应和共沉淀法制备四氧化三铁颗粒时的搅拌速度为500-3500r/min。优选的，冲洗试剂为水或乙醇，烘干温度为50-80℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：(1)首先通过浸涂的方式在浮石骨料的孔壁上涂覆一层表面带正电荷的导电聚合物PEDOT，不但保证了浮石骨料的导电性，还为下一步通过静电吸附的方式沉积还原氧化石墨烯做了基础。通过静电吸附的方式制备复合材料相对于简单的范德华力相结合更加牢固，材料的稳定性更好。(2)通过在浮石骨料-PEDOT的基础上还原氧化石墨烯制备出了浮石骨料-PEDOT-还原氧化石墨烯复合结构。沉积的还原氧化石墨烯具备着104S/cm的超高电导率，这提升了电磁波在浮石骨料孔壁上单次反射的能量，进而利用浮石骨料近似封闭的内部孔隙结构将电磁波多次反射而吸收；同时由于浮石骨料的孔壁具有了一定的导电性，电磁波也可以在孔的外壁之间形成多次反射。这种双重的多次反射结构可以有效地将电磁波的能量吸收。(3)由于四氧化三铁颗粒是一种能够吸收电磁波的磁性材料，因此可以将未完全吸收的电磁波进一步的吸收殆尽。为了进一步的将电磁波的能量进行吸收，接着在还原氧化石墨烯的基础上沉积了四氧化三铁颗粒，制备出了浮石骨料-PEDOT-还原氧化石墨烯-四氧化三铁颗粒的四层复合结构。在优选温度45-64℃、pH＝8.5-10和Fe2+与Fe3+的摩尔比为1：(1.5-2.5)的范围内制备的的四氧化三铁颗粒粒径可以稳定控制在40-80nm之间，合适的粒径不但不会团聚成大颗粒，其高比表面能会促使其优先在同样高比表面能的还原氧化石墨烯表面沉积，最终制得的复合材料更加均匀致密。(4)本专利技术在浮石骨料中沉积的还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒分别具有着良好的柔韧性和强硬度，经过复合之后可以进一步的提升骨料的强度和韧性，从而保证了混凝土结构的力学性能。(5)本专利技术所使用的PEDOT：PSS、氧化石墨烯、还原剂、Fe2+和Fe3+溶液、碱性试剂均为市场上容易获得的材料，经济无害且制备工艺简单。具体实施方式下面将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，所描述的实施例仅仅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做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。实施例一本专利技术提出了一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其组分及质量比为：水泥20wt％、砂35wt％、吸波材料35wt％，其余为水。所述吸波材料为浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒的复合材料。其中浮石骨料的粒径为3mm，孔隙率在75％以上，内部孔径为5μm；还原氧化石墨烯的层数为1层，横向尺寸为1μm；四氧化三铁颗粒的粒径为20nm，纯度为90％以上；浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁的质量比为1：0.05：0.15：0.05。本专利技术还提出了一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土的制备方法，包括以下步骤：a.吸波材料的制备：首先将所述浮石骨料全部浸入1mg/mL的PEDOT：PSS导电聚合物水溶液中3min，取出烘干后再将其浸入稀硫酸溶液5min去除不导电的PSS，冲洗干净并烘干后得到浮石骨料-PEDOT的复合材料；接着将孔壁带正电的浮石骨料全部浸入氧化石墨烯和还原剂的溶液当中，同时对溶液进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其特征在于所述浮石混凝土的组成及质量比为：水泥20-35wt％、砂15-35wt％、吸波材料35-40wt％，其余为水。所述吸波材料为浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒的复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其特征在于所述浮石混凝土的组成及质量比为：水泥20-35wt％、砂15-35wt％、吸波材料35-40wt％，其余为水。所述吸波材料为浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁颗粒的复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其特征在于：所述浮石骨料的粒径范围为3-15mm，孔隙率在75％以上，内部孔径在5-120μm之间。


3.根据权利要求1所述的一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其特征在于：所述还原氧化石墨烯的层数在1-8层之间，横向尺寸范围为1-20μm。


4.根据权利要求1所述的一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其特征在于：所述四氧化三铁颗粒的粒径在20-100nm之间，纯度为90％以上。


5.根据权利要求1所述的一种具有电磁波吸收功能的浮石混凝土，其特征在于：所述浮石骨料、PEDOT、还原氧化石墨烯和四氧化三铁的质量比为1：(0.05-0.15)：(0.15-0.35)：(0.05-0.15)。


6.一种如权利要求1-5任一所述的具有电磁波吸收功能的浮石混凝土的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.吸波材料的制备：首先将所述浮石骨料全部浸入1-15mg/mL的PEDOT：PSS导电聚合物水溶液中3-10min，取出烘干后再将其浸入稀硫酸溶液5-20min去除不导电的PSS，冲洗干净并烘干后得到浮石骨料-PEDOT的复合材料；接着将孔壁带正电的浮石骨料全部浸入氧化石墨烯和还原剂的溶液当中，同时对溶液进行搅拌和加热进行还原氧化石墨烯的反应，带负电的还原氧化石墨烯会优先...

【专利技术属性】
技术研发人员：李焕醒，
申请(专利权)人：李焕醒，
类型：发明
国别省市：江苏;32