具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料及其制备方法，属于电磁屏蔽材料制备技术领域。本发明专利技术解决了现有技术中缺少以含铁尘泥、钢渣、废塑料及钢纤维制备具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料方法的问题。本发明专利技术的技术方案包括以下步骤：S1：备料；S2：制备：按比例分别称取含铁尘泥、废塑料、钢渣和钢纤维，并将各组分放入螺杆挤出机加热混炼至熔融状态；S3：成型：将熔融状态的钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料置于模具型腔下半部，将熔融状态的含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料置于模具型腔上半部，然后加压成型，卸载，脱模，得到具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料。本发明专利技术适用于电磁屏蔽复合材料的制备。

【技术实现步骤摘要】
具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料及其制备方法
本专利技术属于电磁屏蔽材料制备
，具体涉及一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料及其制备方法。
技术介绍
钢渣和含铁尘泥都是炼钢过程中排出的固体废弃物。据统计，2018年我国粗钢钢渣产生量约为1.1～1.9亿吨，含铁尘泥产生量约为9300万吨，钢渣和含铁尘泥的全国堆放总量已经超过10亿吨，亟待处理。钢渣骨料是一种坚硬、耐磨且表面粗糙的颗粒，置于熔融状态的热塑性废塑料基体中，在热压条件下无需偶联剂，依靠熔融塑料基体与钢渣骨料表面孔隙的嵌锁效应即可实现二者的紧密联接，提高复合材料的机械强度；同时钢渣及含铁尘泥化学组份中均含有大量金属铁及铁氧化物，在高长径比钢纤维辅助作用下可形成导电网络，赋予复合材料电磁波吸收能力。经过文献检索发现，专利技术专利《在塑料制品生产中用废钢渣作为填充剂的方法》(申请号200610039377.3)中将钢渣经除铁、粉磨处理后，与废塑料混合经挤出机挤出成型制备复合材料，但是该专利只是将钢渣粉磨作为聚合物基复合材料中的填料使用。专利技术专利《用废弃物制备的导电性聚合物基复合材料及其制备方法》(申请号200610048853.8)中以导电金属机加工过程中产生的切屑与废塑料为原料制备导电性聚合物基复合材料，该专利存在以下不足①该专利使用的导电填料为导电金属机加工过程中产生的切屑，并未对含铁尘泥、钢渣进行利用；②该专利所使用的切屑需经粉碎筛分形成粒径在100～200目的颗粒待用，能耗较高；③该专利需要使用偶联剂改善增强导电填料与废塑料基体之间的联接，增强复合材料的机械强度；④该专利制备的材料为导电性复合材料，具有电磁屏蔽特性，但是不具有梯度结构，无法同时起到阻抗的匹配和改善电磁屏蔽复合材料机械强度的作用。专利技术专利《一种导电塑料》(申请号201811136792.X)、《一种导电塑料》(申请号201510518060.7)、《一种导电塑料》(申请号201711292465.9)等专利分别以聚氯乙烯、氯化丁二烯等为基体，以炭黑、石墨纤维或导电母粒为导电填料制备导电塑料，均与本专利技术不同。论文《掺钢渣钢屑复合砂浆电磁屏蔽性能研究》、《钢渣混凝土导电及力学性能的试验研究》、《掺钢渣水泥基复合材料的吸波性能》中以钢渣、钢屑作为导电材料分别加入砂浆、混凝土及水泥中制备水泥基电磁屏蔽材料，这与本专利技术所制备的聚合物基电磁屏蔽复合材料完全不同。通过对以上文献资料的阅读可以发现，以含铁尘泥、钢渣、废塑料及钢纤维制备具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料方法尚未见到文献报道。
技术实现思路
针对现有技术中缺少以含铁尘泥、钢渣、废塑料及钢纤维制备具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料方法的问题，本专利技术提供一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料及其制备方法，其目的在于：对钢渣和含铁尘泥以及废塑料进行利用，同时满足电磁屏蔽材料的机械强度和电磁屏蔽性能。本专利技术采用的技术方案如下：一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，所述电磁屏蔽复合材料具有上下两层梯度结构，上层为含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料，下层为钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料。本专利技术的聚合物基电磁屏蔽复合材料具有上下两层梯度结构，上层由含铁尘泥和废塑料制备，作为阻抗匹配层与电磁波阻抗匹配，减小电磁波反射损耗，以含铁尘泥颗粒之间的导电通道效应及导电隧道效应形成导电网络，实现电磁波的吸收损耗；下层由钢渣、废塑料、钢纤维制备，以钢渣与热塑性废塑料基体之间的嵌锁效应及钢纤维对基体的增强效应提高材料的机械强度，以钢渣颗粒及钢纤维形成的导电网络实现电磁波的吸收损耗，为电磁屏蔽复合材料提供机械强度及吸波能力保证。本专利技术具有机械强度高，电磁屏蔽性能好、耐腐蚀以及成本低、便于加工成型等优点，具有显著的社会、经济及环保效益。作为优选，所述含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料由含铁尘泥和废塑料组成，所述含铁尘泥与废塑料的重量百分比为42％～56％：44％～58％；所述钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料由钢渣骨料、废塑料和钢纤维组成，所述钢渣骨料、废塑料与钢纤维的重量百分比为30％～48％：45％～60％：6％～14％。作为优选，所述钢纤维直径不大于0.08mm，长度为4mm～8mm。本专利技术还提供一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：备料：将含铁尘泥风干晾晒成粉；将钢渣筛分后取粒径范围2.36mm～4.75mm颗粒；将废塑料破碎成尺寸小于30mm片状；S2：制备：按比例分别称取含铁尘泥、废塑料、钢渣和钢纤维，将含铁尘泥和相应比例的废塑料放入螺杆挤出机加热混炼至熔融状态，得到熔融状态的含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料，将钢渣、钢纤维和相应比例的废塑料放入螺杆挤出机加热混炼至熔融状态，得到熔融状态下的钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料；S3：成型：将熔融状态的钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料置于模具型腔下半部，将熔融状态的含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料置于模具型腔上半部，将模具置于压力机下加压成型，卸载，脱模，得到具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料。采用本技术方案，可以利用含铁尘泥、钢渣、废塑料和钢纤维制备具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，实现含铁尘泥、钢渣和废塑料的回收利用。而且以热压条件下钢渣与热塑性废塑料基体之间的嵌锁效应及钢纤维对基体的增强效应提高电磁屏蔽复合材料的机械强度，不需要使用偶联剂，便于加工，降低能耗，具有显著的社会、经济及环保效益。作为优选，步骤S3中压力机的压力为12MPa～20Mpa，保压时间为5min。上述优选方案中给出的均为优选后的具有较好效果的参数，能够提高电磁屏蔽复合材料的抗压强度和电磁波屏蔽效能。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1.利用含铁尘泥、钢渣、废塑料和钢纤维制备具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，实现含铁尘泥、钢渣和废塑料的回收利用，具有显著的社会、经济及环保效益。2.具有梯度结构，上层由含铁尘泥和废塑料制备，作为阻抗匹配层与电磁波阻抗匹配，减小电磁波反射损耗，以含铁尘泥颗粒之间的导电通道效应及导电隧道效应形成导电网络，实现电磁波的吸收损耗；下层由钢渣、废塑料和钢纤维制备，以钢渣与热塑性废塑料基体之间的嵌锁效应及钢纤维对基体的增强效应提高材料的机械强度，以钢渣颗粒及钢纤维形成的导电网络实现电磁波的吸收损耗，为电磁屏蔽复合材料提供机械强度及吸波能力保证。3.以热压条件下钢渣与热塑性废塑料基体之间的嵌锁效应及钢纤维对基体的增强效应能够提高电磁屏蔽复合材料的机械强度，不需要使用偶联剂，使用含铁尘泥和钢渣，便于加工，降低能耗。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述电磁屏蔽复合材料具有上下两层梯度结构，上层为含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料，下层为钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述电磁屏蔽复合材料具有上下两层梯度结构，上层为含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料，下层为钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料。


2.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述含铁尘泥－废塑料聚合物基复合材料由含铁尘泥和废塑料组成，所述含铁尘泥与废塑料的重量百分比为42％～56％：44％～58％；所述钢渣－废塑料－钢纤维聚合物基复合材料由钢渣骨料、废塑料和钢纤维组成，所述钢渣骨料、废塑料与钢纤维的重量百分比为30％～48％：45％～60％：6％～14％。


3.根据权利要求1所述的一种具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料，其特征在于：所述钢纤维直径不大于0.08mm，长度为4mm～8mm。


4.根据权利要求1～3任一项所述具有梯度结构的聚合物基电磁屏蔽复合材料的制备方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓鸽，张红松，李斌，桑玮玮，赵永涛，张昊明，汤安，李振军，
申请(专利权)人：河南工程学院，
类型：发明
国别省市：河南;41