專利名稱：聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于功能材料及其制備技術領域。
背景技術：
聚苯乙烯泡沫塑料(EPQ廣泛用于建筑保溫材料及家用電器、儀器儀表、工藝品 和其他易損物品的包裝以及快餐食品包裝。在聚苯乙烯泡沫塑料的生產和切割過程中會產 生許多邊角料，用于包裝的聚苯乙烯泡沫塑料都是一次性使用，用后就成了廢棄物，由于在 自然環境下難以分解，將它們當垃圾丟棄將造成嚴重的環境污染。隨著泡沫塑料用量的日 益增大，污染也日益嚴重，為解決其對環境的污染，回收利用是環境無害化最重要的措施。近年來我國對EPS廢棄物的回收利用已受到了有關部門重視，國內外許多科研單 位開展了對EPS再生利用研究。首先是直接利用，即將EPS廢棄物破碎后直接應用，如在建筑領域中的用途是生 產保溫漿料、保溫磚，作為輕骨料生產EPS輕質混凝土。另一方法是轉換利用，即通過一定 的化學方法對廢棄聚苯乙烯泡沫塑料制品處理，如生產熱熔再生顆粒料，用于制造膠結劑、 制造紙包裝箱的防水涂料、建筑涂料、防銹漆、防滲補漏劑、浙青增強劑等。將廢棄的EPS加 工成顆粒作為輕骨料，配制輕質砂漿或保溫、隔音混凝土材料，在工程中已經應用。但到目 前為止還少有EPS顆粒用于開發具有抗電磁輻射干擾功能的建筑材料方面的報導。環境電磁輻射污染的日趨嚴重使電磁輻射污染的控制和防治已成為環境保護的 重要議題，引起了世界范圍內的廣泛關注和重視。最直接而根本性解決問題的辦法就是利 用吸波材料，使有害和無用的電磁波能量轉化為熱能被消解。如在建筑物空間內使用吸波 材料，可吸收空間內存在的電磁輻射，有效減輕輻射強度，從根本上解決有害輻射對人體的 影響。日本自1996年對電子產品實行電磁兼容性規定以來，民用建筑吸波材料的需求急劇 增長。隨著科技水平、經濟實力和生活水平不斷提高，性價比高的建筑吸波材料將具有良好 市場潛力。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提出一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料及 其制備方法，該聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料在隔熱、隔音特性基礎上兼具電磁波 吸收特性，成為吸波-隔熱-隔音多功能復合材料。本發明的技術解決方案如下一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法，包括以下步驟a)將清洗好的聚苯乙烯顆粒料中的水分晾干或烘干；b)按二甲苯乙酸乙酯鄰苯二甲酸二丁酯=1 1 3 1 2的體積比配好 有機溶劑，倒入反應容器中，將步驟a)中所得的聚苯乙烯顆粒料加入反應容器中并攪拌， 使聚苯乙烯顆粒料溶解；c)按配比要求在步驟b)的混合物中加入鐵氧體粉體吸收劑和狗合金片狀納米晶吸收劑，得到聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料；聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料中，聚苯聚 乙烯含量為70 95% wt %，鐵氧體粉體吸收劑含量為2. 5 15wt%，Fe合金片狀納米晶 吸收劑含量為2. 5 15wt% ；按聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料的1 2wt%加入松香，以增強聚苯乙烯-磁性 吸收劑復合材料的柔韌性；按聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料的0. 5 加入鈦酸酯 偶聯劑；d)將步驟C)制得的混合物攪拌均勻，即制得聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂 料。所述的聚苯乙烯顆粒料由廢舊聚苯乙烯泡沫塑料回收料制得。聚苯乙烯顆粒料的粒徑為Imm 5mm。所述的鐵氧體粉體吸收劑采用W型B^l8Liia2C0a9Zni. !Fe16O27鐵氧體，！^e合金片狀 納米晶吸收劑采用!^e85Si2Al6Cr7Fe合金納米晶材料。鐵氧體粉體吸收劑和!^e合金片狀納米晶吸收劑的質量比例為1 1。磁性吸收劑由鐵氧體粉體吸收劑和!^e合金片狀納米晶吸收劑組成，磁性吸收劑 占步驟c)中聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料總質量的5 30wt%。一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料，采用前述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復 合吸波涂料的制備方法制得。磁性吸收劑由鐵氧體粉體吸收劑和!^e合金片狀納米晶吸收劑組成，磁性吸收劑 占步驟c)中聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料總質量的5 30wt%時，復合材料具有良好的 吸波性能、理化性能和性價比。加入鈦酸酯偶聯劑的作用是增加金屬性吸收劑和氧化物吸收劑表面的鍵合力，提 高吸收劑材料與聚苯乙烯等高分子材料的吸附力。有益效果本發明與現有吸波材料相比具有如下突出優點1、本發明制得的復合吸波涂料組分中的聚苯乙烯是對廢舊的EPS進行回收利用， 可解決大量的廢棄EPS因處理困難而成為危害環境的白色污染問題。2、本發明所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料由聚苯聚乙烯、鐵氧體粉體 吸收劑和狗合金片狀納米晶吸收劑制成，對回收的EPS進行電磁改性復合，使其在隔熱、隔 音特性基礎上兼具電磁波吸收特性，成為吸波-隔熱-隔音多功能復合材料，同時可解決大 量的廢棄EPS因處理困難而成為危害環境的白色污染問題。3、本發明所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料的制備工藝簡單、穩定，可進行 大規模連續生產，易實現工業化放大生產。4、本發明制得的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料當磁性吸收劑質量含量達 15wt%時，呈現明顯吸波材料特性，在2 18GHz頻段呈現多個共振型電磁能吸收峰，2GHz 附近的損耗吸收峰值達-12dB。5、本發明的工藝簡單，易于實施，能有效解決危害環境的白色污染問題，具有巨大 的經濟效益和社會效益。


圖1 :EPS試樣2 18GHz的電磁譜，圖中(a)表示EPS試樣的復磁導率的實部及 虛部曲線，圖中(b)表示EPS試樣的復介電常數的實部及虛部曲線；圖2 吸收劑含量5wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料試樣2 18GHz的電磁譜，圖 中(a)表示磁性吸收劑含量為5wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復磁導率實部和虛部曲 線，圖(b)表示磁性吸收劑含量為5wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復介電常數實部和 虛部曲線；圖3 吸收劑含量IOwt %的EPS-磁性吸收劑復合材料試樣2 18GHz的電磁譜， 圖中(a)表示磁性吸收劑含量為IOwt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復磁導率實部和虛 部曲線，圖(b)表示磁性吸收劑含量為IOwt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復介電常數實 部和虛部曲線；圖4吸收劑含量15wt %的EPS-磁性吸收劑復合材料試樣2 18GHz的電磁譜，圖 中(a)表示磁性吸收劑含量為15wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復磁導率實部和虛部 曲線，圖(b)表示磁性吸收劑含量為15wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復介電常數實部 和虛部曲線；圖5厚度為5mm的EPS板的吸波性能；圖6磁性吸收劑含量為15wt%、厚度為5mm的EPS-磁性吸收劑復合吸波涂料的吸 波性能。
具體實施例方式以下將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明下面通過5個實施例和一個對比例對本發明再作詳細說明，實施例中所用的試劑 為化學純，但這并不限制此發明。對比例是未加磁性吸收劑的僅由EPS顆粒料制成的試樣 的對比實例，作為實施例的對照，以說明磁性吸收劑添加對提高EPS-磁性吸收劑復合材料 吸波性能的顯著作用。對比例第一步將清洗好的EPS顆粒料中的水分晾干或烘干；第二步按二甲苯乙酸乙酯鄰苯二甲酸二丁酯=1:1:1的體積比配好有機 溶劑，倒入攪拌反應釜中，把步驟a)中的小顆粒EPS材料加入攪拌反應釜中，攪拌使其溶解；第三步用電動攪拌器將第二步制得的混合物攪拌半小時。第四步將實驗制備的EPS材料擠入同軸試樣制作模具中，制成外徑為7±°_°5mm， 內徑為3±°_°5mm，高度為3. 5±0-2mm的同軸標樣。圖1是制得的EPS同軸標樣2 18GHz的電磁譜，圖中(a)表示EPS試樣的復磁 導率的實部及虛部曲線，圖中(b)表示EPS試樣的復介電常數的實部及虛部曲線，未進行電 磁改性處理的EPS材料在2 18GHz頻段的電磁損耗很小，難以吸收衰減電磁能量。實施例一除以下不同外，其它均同對比例。第三步按配比要求在第二步制得的混合物中加入由W型B^^lA^Co^ZnuFeJ^ 鐵氧體該鐵氧體是一種常用的電子材料和組成為Fe585Si2Al6Cr7的狗合金納米晶材料組成的磁性吸收劑(兩者的質量比為1 1)和其他輔助添加劑(按EPS-磁性吸收劑復合 材料的1 加入松香，按EPS-磁性吸收劑復合材料的0. 5 加入鈦酸酯偶聯 劑)。第四步用電動攪拌器將步驟三制得的混合物攪拌半小時。第五步將實驗制備的EPS-磁性吸收劑復合材料擠入同軸試樣制作模具中，制成 外徑為7±°_°5mm，內徑為3±°_°5mm，高度為3. 5±°_2mm左右的同軸標樣。在第三步中所述磁性吸收劑中鐵氧體和!^e合金納米晶材料的比例為質量比 1:1;在第三步中所述磁性吸收劑配比要求為磁性吸收劑含量為5wt%。圖2是吸收劑含量5wt %的EPS-磁性吸收劑復合材料試樣2 18GHz的電磁譜， 圖中(a)表示磁性吸收劑含量為5wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復磁導率實部和虛部 曲線，圖(b)表示磁性吸收劑含量為5wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復介電常數實部 和虛部曲線；添加5wt%吸收劑的磁性吸收劑-EPS復合材料試樣的復磁導率實部大于1，最 大值達1. 3，表現明顯的磁性；介電常數也明顯增大，復介電常數實部在測試頻段均大于3， 從復介電常數虛部的頻譜明顯可見出現介電弛豫現象和介電損耗。結果表明，5wt%質量含 量的磁性吸收劑添加復合后，復合改性的EPS材料具有一定的電磁損耗特性。實施例二除以下不同外，其它均同實施例一。第三步按配比要求在第二步制得的混合物中加入由鐵氧體和狗合金納米晶材 料組成的磁性吸收劑(W型BEta8LEta2C0a9Zr^1Fe16O27鐵氧體和組成為!^e85Si2Al6Cr7的！^合 金納米晶材料比例為質量比1 1)和其他輔助添加劑(按EPS-磁性吸收劑復合材料的 1 2wt%加入松香，按EPS-磁性吸收劑復合材料的0. 5 Iwt %加入鈦酸酯偶聯劑)；在第三步中所述磁性吸收劑配比要求為磁性吸收劑含量為10wt%。圖3是吸收劑含量IOwt %的EPS-磁性吸收劑復合材料試樣2 18GHz的電磁譜， 圖中(a)表示磁性吸收劑含量為IOwt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復磁導率實部和虛 部曲線，圖(b)表示磁性吸收劑含量為IOwt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復介電常數實 部和虛部曲線；隨磁性吸收劑添加量增至10wt%，復合電磁改性的EPS材料試樣電磁性增 強，2GHz處復磁導率實部超過1. 2，在2 18GHz頻段磁譜呈現一定的弛豫性；2GHz處復介 電常數實部達5. 0，主要是導電性較好的磁性吸收劑含量增多使復合改性的EPS材料介電 極化特性增強，在16GHz 18GHz頻段出現介電諧振現象，復介電常數虛部頻譜出現一吸收 損耗峰。實施例三除以下不同外，其它均同實施例一。第三步按配比要求在第二步制得的混合物中加入由鐵氧體和狗合金納米晶材 料組成的磁性吸收劑(W型BEta8LEta2C0a9Zr^1Fe16O27鐵氧體和組成為!^e85Si2Al6Cr7的！^合 金納米晶材料比例為質量比1 1)和其他輔助添加劑(按EPS-磁性吸收劑復合材料的 1 2wt%加入松香，按EPS-磁性吸收劑復合材料的0. 5 Iwt %加入鈦酸酯偶聯劑)；在第三步中所述磁性吸收劑配比要求為磁性吸收劑含量為15wt%。圖4是吸收劑含量15wt %的EPS-磁性吸收劑復合材料試樣2 18GHz的電磁譜，圖中(a)表示磁性吸收劑含量為15wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復磁導率實部和虛 部曲線，圖(b)表示磁性吸收劑含量為15wt%的EPS-磁性吸收劑復合材料的復介電常數 實部和虛部曲線；隨磁性吸收劑添加量增至15wt%，復合電磁改性的EPS材料磁性明顯增 強，2GHz處復磁導率實部達1. 4，且隨頻率升高復磁導率實部總體呈下降趨勢，由復磁導率 虛部頻譜可見弛豫性更加明顯，局部頻段還呈現明顯的共振損耗吸收峰。復介電常數實部 也明顯增大，2GHz處復介電常數實部達8. 0，在9. 5GHz附近出現一明顯的介電諧振損耗吸 收峰；在2 18GHz頻段，該電磁復合改性的EPS材料具有明顯的電磁波吸收材料特性和良 好的電磁能損耗性能。實施例四除以下不同外，其它均同對比例。第四步將制好的EPS材料加入到勻膠機托盤上的鋁合金板上(邊長為180mm的 方形板)，利用勻膠機的高速旋轉(旋轉速度為1700 1800轉/分鐘)將鋁合金板上的 EPS材料均勻化為厚度均勻的涂層樣品，制得厚度為5mm、邊長為180mm的方形標準測試板。圖5是邊長為180mm，厚度為5mm的方形EPS板在2 18GHz頻段測得的電磁波吸 收性能，除在10GHz、14GHz和17GHz附近呈現一定吸波性能外，在其他頻段的電磁能吸收損 耗很小，尤其在2GHz附近幾乎沒有吸波特性，說明未進行復合電磁改性的EPS材料不能應 用于電磁波吸收。實施例五除以下不同外，其它均同實施例三。第五步將通過溶劑調整好粘度的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料加入勻膠機， 制備厚度為5mm、邊長為180mm的方形標準測試板。圖6是采用15wt%磁性吸收劑進行復合改性的EPS-磁性吸收劑復合材料，厚度 為5mm、邊長為180mm的方形標樣測得的2 18GHz頻段電磁波吸收性能，可見在2. 4GHz、 6. 8GHz、10. 8GHz和14. 8GHz附近均出現電磁損耗吸收峰，2GHz附近的損耗吸收峰值 達-12dB，表征90%以上的電磁輻射能量可以被吸收衰減。
權利要求
1.一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟a)將清洗好的聚苯乙烯顆粒料中的水分晾干或烘干；b)按二甲苯乙酸乙酯鄰苯二甲酸二丁酯=1 1 3 1 2的體積比配好有機 溶劑，倒入反應容器中，將步驟a)中所得的聚苯乙烯顆粒料加入反應容器中并攪拌，使聚 苯乙烯顆粒料溶解；c)按配比要求在步驟b)的混合物中加入鐵氧體粉體吸收劑和狗合金片狀納米晶吸收 劑，得到聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料；聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料中，聚苯聚乙烯 含量為70 95% wt%，鐵氧體粉體吸收劑含量為2. 5 15wt%，Fe合金片狀納米晶吸收 劑含量為2. 5 15wt% ；按聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料的1 2wt%加入松香，以增強聚苯乙烯-磁性吸收 劑復合材料的柔韌性；按聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料的0. 5 加入鈦酸酯偶聯 劑；d)將步驟c)制得的混合物攪拌均勻，即制得聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料。
2.根據權利要求1所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法，其特征在 于，所述的聚苯乙烯顆粒料由廢舊聚苯乙烯泡沫塑料回收料制得。
3.根據權利要求1所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法，其特征在 于，聚苯乙烯顆粒料的粒徑為Imm 5mm。
4.根據權利要求1所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法，其特征在 于，所述的鐵氧體粉體吸收劑采用W型BaO. 8LaO. 2CoO. 9Znl. lFel6027鐵氧體，Fe合金片 狀納米晶吸收劑采用合金納米晶材料。
5.根據權利要求1所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法，其特征在 于，鐵氧體粉體吸收劑和1 合金片狀納米晶吸收劑的質量比例為1 1。
6.根據權利要求1-4任一項所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法， 其特征在于，磁性吸收劑由鐵氧體粉體吸收劑和狗合金片狀納米晶吸收劑組成，磁性吸收 劑占步驟c)中聚苯乙烯-磁性吸收劑復合材料總質量的5 30wt%。
7.一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料，其特征在于，采用權利要求1 5任一項 所述的聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法制得。
8.一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料，其特征在于，采用權利要求6所述的聚苯 乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料的制備方法制得。
全文摘要
本發明公開了一種聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料及其制備方法，該方法為a)將聚苯乙烯顆粒料中的水分晾干或烘干；b)按二甲苯∶乙酸乙酯∶鄰苯二甲酸二丁酯＝1∶1～3∶1～2的體積比配好有機溶劑，倒入反應容器中，將聚苯乙烯顆粒料加入反應容器中溶解得到混合物；c)在混合物中加入鐵氧體粉體吸收劑和Fe合金片狀納米晶吸收劑，再加入松香和鈦酸酯偶聯劑；d)將混合物攪拌均勻。該聚苯乙烯-磁性吸收劑復合吸波涂料在隔熱、隔音特性基礎上兼具電磁波吸收特性，成為吸波-隔熱-隔音多功能復合材料。
文檔編號C09D5/32GK102134423SQ201110046050
公開日2011年7月27日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者劉鑫, 張曉東, 羅衡, 鄧聯文, 鄒利民 申請人:中南大學