■劉成浩 ■江西省建筑材料工業(yè)科學研究設計院，江西 南昌 330001

引言

隨著手機、電腦和大功率電器等各種電子設備的大量普及，電磁輻射已經(jīng)成為人們日常生活中一種新的污染源。具有屏蔽性能的吸波材料是防止電磁污染和電磁波干擾的重要材料之一。水泥基電磁屏蔽材料具有資源豐富、防護面積大、價格低廉的特點，其未來的應用前景將十分廣闊。

國內外對水泥基電磁屏蔽復合材料屏蔽效能的研究已經(jīng)日益成熟，紐約州立大學復合材料研究室D.D.L.Chung課題組制備并研究了各種水泥基電磁屏蔽復合材料，焦炭粉作為電磁損耗材料，其屏蔽效能不如碳纖維和鋼纖維［1］。高氧化鐵含量的粉煤灰摻入也能提高材料電磁屏蔽效能［2］。G.Haneczok［3］等人研究的軟磁非晶合金為電磁損耗劑的復合材料，具有較好的屏蔽效果，在1.8GHz以上其屏蔽效能能達到32dB以上。華僑大學的謝虎［4］利用納米石墨，制備出了電磁屏蔽效能達到22.60dB(1.5GHz)的水泥基電磁屏蔽材料。西北工業(yè)大學的王闖［5］通過高溫熱處理改變碳纖維的形貌，改善了纖維與基體之間的界面結合力，改善了復合材料的電磁屏蔽效能。大部分專家學者的僅專注于提高材料的屏蔽效能，忽視了材料的實際應用性能，本文在研究水泥基涂料的電磁屏蔽效能的同時，也做了涂料的施工性、耐堿性性能、粘結強度的研究，填補了此領域一定的空白。

1 實驗

1.1 實驗原料及配方

水泥(江西亞東水泥廠“洋房牌”普通硅酸鹽水泥，水泥標號為52.5R)、石英粉(細度為500目)、雙飛粉、膨潤土、纖維素醚、乳膠粉(臺灣產(chǎn))、消泡劑(消泡劑為市售甲基硅油)。膠體石墨由青島華泰潤滑密封科技有限責任公司產(chǎn)，細度為1200目。

表1 －1 水泥基建筑涂料配比

1.2 水泥基電磁屏蔽涂料的制備

(1)稱量:按照實驗方案稱量水泥、石墨、石英粉、雙飛粉、膨潤土、纖維素醚、乳膠粉、消泡劑以及膠體石墨。

(2)機械分散:將稱量好的試樣裝入行星式球磨機，混合15分鐘。

(3)攪拌機內加水混合:將分散的試樣倒入靜漿攪拌機中，加水設置自動攪拌。

(4)試樣成型以及養(yǎng)護條件:

黏結強度:將40mm×40mm的成型框放在70mm×70mm×20mm水泥砂漿試塊的成型面上，將涂料漿料試樣倒入成型框中，按照規(guī)定的方式振搗、刮平、脫模，在溫度(23±2)℃、相對濕度60% ～80%的環(huán)境中養(yǎng)護至規(guī)定齡期。

電磁屏蔽效能:將涂料裝入Ф115mm×8mm，中心Ф12mm小孔的模具并振實，放入標準養(yǎng)護箱中(溫度20℃，濕度96.5%)，一天后脫模，繼續(xù)養(yǎng)護3天后取出烘干進行測試。

1.3 試驗檢測方法

(1)施工性:將試板放在水平面上，用鋼制刮板(刀頭約120mm)涂刮試樣約0.5mm厚，檢驗涂裝作業(yè)是否有障礙，放置5h后再用同樣的方法刮涂第二道，刮涂運行無困難，所得涂層平整無針孔、無毛刺時，認為“涂刮無障礙”。

(2)耐堿性:按照GB/T9265－2009執(zhí)行，三塊試板中有兩塊在堿性環(huán)境下浸泡300h不起泡、軟化、剝落、無明顯變色，則認為試樣耐堿性良好。

(3)黏結強度:按照國家標準GB/T9779－2005執(zhí)行，要求黏結強度≥0.49MPa。

(4)電磁屏蔽效能測試:參照中華人民共和國電子行業(yè)軍用標準材料屏蔽效能的測試方法SJ20524－1995進行電磁屏蔽性能的測試。

2 實驗結果與討論

2.1 石墨摻量對水泥基涂料施工性的影響

實驗研究了細度為1200目的膠體石墨分別外摻0%，5%，10%，15%，20%對涂料施工性能的影響，實驗結果見下表2－1。

表2 －1 石墨對水泥基涂料施工性的影響

根據(jù)表2－1，石墨對水泥基涂料施工性能的實驗中，各試樣的施工性能均達到施工標準，且隨著石墨摻量的增加，水泥基涂料的施工性能越來越好，是由于石墨具有潤滑作用，從而降低了涂料在批刮時所受到的阻力。

2.2 石墨摻量對水泥基涂料耐堿性的影響

實驗研究了細度為1200目的膠體石墨分別外摻0%，5%，10%，15%，20%對涂料耐堿性的影響，實驗結果如下表2－2所示。

表2 －2石墨摻量對水泥基涂料耐堿性的影響

表2－2所示，所有試樣的耐堿性均為良好，說明石墨的摻加對水泥基涂料的耐堿性幾乎沒有影響。

2.3 石墨摻量對水泥基涂料黏結強度的影響

實驗研究了細度為1200目的膠體石墨分別外摻0%，5%，10%，15%，20%對涂料黏結強度的影響，實驗結果如圖2－3。

圖2 －3 石墨對水泥基涂料黏結強度的影響

根據(jù)圖2－3所示，所有試樣的黏結強度均達到國家標準≥0.49MPa。黏結強度的值都是在一定的范圍內起伏，說明石墨的摻加對水泥基涂料的黏結強度無較大影響。

2.4 石墨摻量對水泥基涂料電磁屏蔽效能的影響

實驗研究了細度為1200目的膠體石墨分別外摻0%，5%，10%，15%，20%涂料的電磁屏蔽性能，實驗結果見圖2－4。

圖2 －4 石墨摻量對水泥基涂料電磁屏蔽效能的影響

有圖可知，外摻膠體石墨10%以下時，水泥基建筑涂料的屏蔽效能變化很小，當石墨外摻量達到15%以后，涂料的電磁屏蔽效能提升明顯，當石墨摻量達到20%時，相對于沒有摻入石墨的水泥基涂料其電磁屏蔽效能提高3倍以上。出現(xiàn)這種電磁屏蔽性能驟升的原因在于膠體石墨的摻量達到一定值以后，形成穩(wěn)定的導電網(wǎng)絡，對電磁波的反射損耗明顯提高，電磁屏蔽效能迅速增加，在1.3GHz達到18dB。

3 結論

(1)由于石墨的潤滑作用，水泥基涂料的施工性能得到了更好的提升，同時水泥基涂料的耐堿性并沒有因為石墨的添加而受到影響，均能達到國家標準。

(2)石墨摻加對水泥基涂料的黏結強度并沒有明顯影響，石墨摻量在0%—20%的水泥基涂料，其黏結強度均在0.6MPa以上。

(3)隨著石墨摻量的增加，水泥基電磁屏蔽涂料的電磁屏蔽效能也逐漸增加，當摻量為15%時，涂料的電磁屏蔽效能增加明顯，當石墨摻量達到20%時，在1.3GHz可達到18dB。

4.參考文獻

［1］Cao J，Chung D D L.Coke powder as an admixture in cement for electromagnetic interference shielding［J］.Carbon，2003，41(12):2433－2436.

［2］Cao J，Chung D D L.Useof fly ash as an admixture for electromagnetic interference shielding［J］.Cement and Concrete Research，2004，34(10):1889－1892.

［3］Haneczok G，Wroczyński R，Kwapuliński P，et al.Electro/magnetic shielding effectiveness of soft magnetic Fe 80Nb 6B 14amorphous alloy［J］.Journal of Materials Processing Technology，2009，209(5):2356－2360.

［4］謝虎，陳國華.水泥基納米石墨復合材料的電磁屏蔽性能［J］.功能材料，2009，40(7):1219－1221.

［5］王闖，李克智，李賀軍等.表面熱處理碳纖維及其增強水泥基復合材料的電磁屏蔽性能［J］.硅酸鹽學報，2008，36(10):1348－1355.