[发明专利]一种生态型水泥基复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生态型水泥基复合吸波材料及其制备方法，水泥、铜渣、砂、生物质碳纤维、硅烷偶联剂、水、碱性激发剂和减水剂，其中铜渣、砂、生物质碳纤维、水和减水剂分别占水泥质量的30％～85％、30％～85％、5％～30％、45％～70％和0.8％～2％，碱性激发剂占铜渣质量的0.01％～0.02％。本发明的水泥基复合吸波材料所包含的生物质碳纤维/铜渣壳核结构不仅可以达到磁损耗与电导损耗的双损耗吸收电磁波的目的，硅烷偶联剂桥联更有利于电磁波的散射以提高损耗吸收效果。此外，生物质碳纤维/铜渣壳核结构以纤维增韧与颗粒增韧两种途径提高水泥基复合吸波材料的抗折强度。

技术领域

本发明涉及建筑材料及吸波材料技术领域，具体涉及一种生态型水泥基复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的发展，各种电器及无线通讯设备广泛应用于军事、商用和民用领域中。电器和通讯设备为人们生活和工作带来便利的同时，也伴随着严重的电磁辐射和干扰问题。电磁波已经成为了一种继水源、大气和噪声之后的具有较大危害性的且不易防护的污染源。电磁辐射不仅对人体健康造成危害，还会影响人类赖以生存的自然环境，除此之外还会影响电子设备的正常运行。吸波材料可以通过介电损耗和磁损耗将电磁波能量转换为热能，从而达到衰减电磁波的功能，因此吸波材料已经成为了研究的热点。

当电磁能量以波的形式向远处传播而不返回场源时就产生了电磁波辐射。电磁波与吸波材料的相互作用主要有以下三个阶段：由于吸波材料表面阻抗与空气阻抗不匹配，一部分电磁波将会在吸波材料表面被反射；剩余部分电磁波进入吸波材料内部后，一部分电磁波能量由材料内部的偶极子或磁偶极子与电磁场相互作用产生介电损耗和磁损耗消耗掉，另一部分能量则因电磁波在吸波材料内部产生多重反射而迅速衰减；还有少部分电磁波可以透过吸波材料。目前，在水泥基复合吸波材料领域中，研究最多的主要是炭黑、铁氧体、钢纤维和碳纤维等传统吸波剂，但其价格昂贵，会降低水泥基复合吸波材料的强度，而且其耐腐蚀性能差。

铜渣是炼钢过程中的一种副产品。每冶炼出1吨铜，反射炉法将产生10～20吨炉渣，鼓风炉法会产生50～100吨铜渣。我国铜产量每年在479万吨以上，按以上计算将产出958～1437万吨以上铜渣。但目前的铜渣处理仍以堆放为主，不仅占用了大量土地，重金属成分对堆放地也造成了严重的环境污染。另外，我国作为农业大国，每年产出大量农作物秸秆等生物质纤维材料。由于废弃生物质纤维材料处理缺乏成熟技术，导致了很严重的环境污染问题。因此，实现铜渣和生物质纤维材料的回收利用，对于循环经济和可持续发展具有重要意义。

发明内容

针对目前水泥基复合吸波材料吸收效能低和强度低的问题，本发明的目的是提供一种生态型水泥基复合吸波材料及其制备方法。本发明水泥基复合吸波材料所包含的生物质碳纤维/铜渣壳核结构不仅可以达到双损耗(磁损耗与电导损耗)吸收电磁波的目的，硅烷偶联剂桥联更有利于电磁波的散射以提高损耗吸收效果。此外，生物质碳纤维/铜渣壳核结构以纤维增韧与颗粒增韧两种途径提高水泥基复合吸波材料的抗折强度。

本发明采用如下技术方案来实现的：

(一)一种生态型水泥基复合吸波材料，包括以下原料：水泥、铜渣、砂、生物质碳纤维、硅烷偶联剂、水、碱性激发剂和减水剂。

进一步地，所述铜渣、砂、生物质碳纤维、水和减水剂分别占水泥质量的30％～85％、30％～85％、5％～30％、45％～70％和0.8％～2％，所述碱性激发剂占铜渣质量的0.01％～0.02％。

更进一步地，所述生物质碳纤维与铜渣的质量比为1∶(5～75)。

进一步地，所述硅烷偶联剂与水以质量比1∶(10～90)形成硅烷偶联剂溶液。

更进一步地，所述硅烷偶联剂溶液与铜渣的质量比为(1～10)∶1。

进一步地，所述生物质碳纤维的原材料为农作物秸秆或废弃木材。