專利名稱：具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及抗電磁干擾材料制備與磁體成型加工技術領域，具體是指一種具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚及其制備方法。
背景技術：
電磁波干擾(EMI)或叫電磁噪聲，是伴隨電子技術的發(fā)展，尤其是數(shù)字電路、移動通訊和開關電源的普及應用而產(chǎn)生的一種憑感官無法感覺到的無形污染。隨著信息技術的飛速發(fā)展，特別是移動通信、計算機、家用電器等的迅速普及，電子產(chǎn)品已廣泛應用于人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活的各個領域。另一方面，為了減小設備體積，提高設備性能，各種電子設備的工作頻率越來越高。以個人計算機為例，CPU的時鐘頻率已達到4GHz以上，其它許多個人電子設備的工作頻率也大多在準微波波段，部分通訊設備的工作頻率達到約20GHz。電子設備的廣泛普及在給人們生活帶來很大便利的同時，也帶來了不利的電磁波干擾問題，幾乎所有信息系統(tǒng)都程度不同地存在EMI和抗EMI問題。電子設備輻射、泄漏的電磁波不僅會對電子設備本身造成嚴重干擾，威脅著人類的健康，也威脅著各種軍事目標和要害部門的安全。電磁輻射已成為當今危害人類健康的致病源之一，生活在2毫高斯以上電磁波磁場中的人群患白血病的幾率為正常人群的2.93倍，患肌肉腫瘤的幾率為正常人群的326倍。就軍事目標而言，它不僅要面臨來自空中的立體化、多手段、高性能現(xiàn)代偵察設施的搜索，還受到地面的可見光、近紅外、熱紅外、毫米波等偵察制導系統(tǒng)的威脅。特別是現(xiàn)代無線電技術和雷達探測系統(tǒng)的迅猛發(fā)展，極大地推動了戰(zhàn)爭防御系統(tǒng)的搜索、跟蹤目標的能力。軍用電子設備的電磁輻射有可能成為敵方偵察的線索，因而傳統(tǒng)的偽裝(可見光與紅外偽裝)已不能適應未來戰(zhàn)爭的發(fā)展。如何抑制甚至消除電子設備的EMI已成為關系到人民健康與國防安全的重要問題。
電磁干擾信號主要通過傳導、輻射和感應方式到達接收器。常見的干擾源以及頻率范圍主要包括計算機(10M～100MHz)，電視、調(diào)頻廣播、甚高頻通訊(100M～1GHz)，微波、航空雷達(1G～10GHz)?？闺姶鸥蓴_技術主要包括濾波、屏蔽、接地三大類，其中濾波技術是利用在電氣設備的入口處插接抗電磁干擾濾波器的方法，來達到抑制通過電源線傳導的電磁干擾的作用。電電磁屏蔽主要是限制電磁能量從屏蔽材料的一側空間向另一側空間的傳遞。電磁波傳播到屏蔽材料表面時，通常有3種不同機理進行衰減一是在屏蔽體表面的反射衰減；二是進入屏蔽體后被材料吸收衰減；三是在屏蔽體內(nèi)部的多次反射衰減。一般來說，電屏蔽材料衰減的是高阻抗的電場，屏蔽作用主要由表面反射決定。而電磁屏蔽體的衰減主要是由吸收衰減決定。根據(jù)公式A(dB)＝1.314d(fμfσf)1/2，其中d為屏蔽層的厚度(cm)，f為電磁波頻率，σf為屏蔽材料相對于銅的電導率，μf為屏蔽材料的相對磁導率。性能良好的電磁屏蔽材料應具有較高的電導率及磁導率。
電磁屏蔽磁體通常采用各種吸波材料制成。燒結軟磁鐵氧體是目前廣泛使用的吸波材料之一。尖晶石型的Ni系鐵氧體材料已廣泛應用于電波暗室作為30M～1GHz的電波吸收體，更高頻率的抗電磁干擾材料通常采用六角晶系的鐵氧體材料。不同規(guī)格的燒結軟磁鐵氧體磁片主要用于吸收0.01～10GHz范圍的電磁波。
采用具有電磁屏蔽功能的地磚、墻磚和天花板進行裝飾，是對電磁波防護要求嚴格的重要建筑物如軍事指揮室，會議室，安裝有貴重電子儀器的各類機房防電磁泄露與抗電磁干擾的有效途徑之一。目前的建筑陶瓷制品的屏蔽電磁波的功能不能滿足要求，而用于抗電磁屏蔽的燒結軟磁鐵氧體磁片不具備裝飾功能，不能作為普通裝飾用磚使用；燒結軟磁鐵氧體磁片通常采用模壓法獲得素坯然后進行燒結的方法制成，磁片的成型工藝限制了磁片的尺寸與形狀等，因為用于電磁屏蔽的磁磚的組分與普通裝飾瓷磚不同，其中最重要的一點是磁磚中鐵氧體的含量應盡可能的多，因此必須嚴格控制素坯中粘結組分的含量，當采用傳統(tǒng)的陶瓷磚成型工藝進行生產(chǎn)時，一方面磁片素坯的模壓成型需要大噸位的壓機(如1000噸液壓機)，實現(xiàn)自動化高效率生產(chǎn)工藝難度大，而且素坯的強度低，極易破損，使作為裝飾用瓷磚所必須的表面加工如施鈾印花等工藝極難進行，而且也增加了后續(xù)工序如燒結等的難度。
凝膠注模成型是美國橡樹嶺國家實驗室于二十世紀九十年代初期為降低陶瓷成型加工成本而發(fā)明的一種陶瓷粉末精密成型新技術。凝膠注模成型技術的一個顯著的特點就是制備出的素坯的強度遠遠高于模壓素坯，可以進行一系列的機械加工，用于鐵氧體磁體的成型時，一方面，磁磚中磁粉含量高于模壓磁體，且成型過程在靜態(tài)下完成，有利于對磁體進行磁場取向，可以獲得理想的取向度，因而獲得更好的磁性能；另一方面，可以減少設備投資，因為凝膠注模成型不需要大噸位的壓機和價格昂貴的注塑設備，并且模具制作簡單、成本低，因而將大大降低生產(chǎn)成本；此外，凝膠注模成型技術在制備大截面、形狀復雜器件方面，是任何現(xiàn)有陶瓷成型技術都無法比擬的。目前，凝膠注模成型技術尚未應用于燒結軟磁鐵氧體素坯的成型，而且國內(nèi)、外在凝膠注模成型工藝中使用最普遍的水溶性單體體系主要為丙稀酰胺和N，N’-亞甲基雙丙稀酰胺(交聯(lián)劑)，其中的丙稀酰胺毒性較大且具有致癌的危險。丙稀酰胺的毒性成為除工藝因素之外制約此技術工業(yè)化應用的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決上述現(xiàn)有產(chǎn)品和技術中存在的不足之處，提供具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚的制備方法。
本發(fā)明目的通過如下技術方案實現(xiàn)所述具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚的制備方法包括如下步驟和工藝條件第一步，以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入5～30份按照質(zhì)量比10～50∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入0～10份水溶性高分子材料、3～10份分散劑、0.17～1份過硫酸胺，制成單體溶液。所述水溶性高分子材料包括PVP或PEO；所述分散劑為DuramaxTMD-3005。所述過硫酸胺作為引發(fā)劑。
第二步，以質(zhì)量份數(shù)計，將70～90份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與10～30份(1)制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；將懸浮體系澆注到成型模具中，并加熱至60～70℃，保溫2～8小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯；第三步，將磁磚素坯施釉印花；在1200～1400℃燒結3～4小時，制成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。
為更好地實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚的制備方法步驟(2)的保溫2～8為在保溫3小時后，將溫度升至80～100℃繼續(xù)保溫，然后脫模，干燥。
本發(fā)明的原理是將軟磁鐵氧體粉末分散于有機單體的溶液中，形成高固相含量并具良好流動性的懸浮體，然后注入成型模具中，通過原位聚合反應形成高分子“骨架”，使粉末保持固定形狀，經(jīng)過脫水干燥后形成具有較高強度和一定致密度的磁磚素坯；利用凝膠注模成型技術制備的鐵氧體磁磚素坯強度高，可以進行機械加工和表面處理的特性，對干燥后的鐵氧體素坯上進行施鈾印花處理，使制備出的磁磚滿足建筑裝飾性要求；再經(jīng)過燒結使磁磚致密化，提高磁磚的磁性能以滿足屏蔽電磁波的性能要求，同時使磁磚具有高的強度，保證裝飾施工的順利進行并滿足使用時對強度的要求；制成既具有優(yōu)異電磁屏蔽性能又具有良好裝飾功能的磁磚。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和有益效果1.本發(fā)明制備的磁磚既具有優(yōu)異電磁屏蔽性能又具有良好的建筑裝飾功能。
2.本發(fā)明利用凝膠注模成型技術制備的鐵氧體磁磚素坯強度高，克服了用傳統(tǒng)瓷磚加工工藝制備鐵氧體磁磚素坯時，因素坯中粘結劑含量低，素坯強度低，極難進行施鈾印花的缺點。本發(fā)明兼顧了鐵氧體磁磚的電磁功能與裝飾功能的兩方面的工藝因素。
3.本發(fā)明采用凝膠注模技術制備軟磁鐵氧體磁磚，一方面磁磚中磁粉含量高于模壓磁體，且成型過程在靜態(tài)下完成，有利于對磁體進行磁場取向，可以獲得理想的取向度，因而獲得更好的磁性能；另一方面可以減少設備投資，因為凝膠注模成型不需要大噸位的壓機和價格昂貴的注塑設備，并且模具制作簡單、成本低，因而將大大降低生產(chǎn)成本。
4.本發(fā)明使用無毒的甲基丙稀酸羥乙酯(HEMA)單體水溶液，將三縮四乙二醇雙丙稀酸酯(TEGA)作為水溶液體系的交連劑，并使用過硫酸胺引發(fā)甲基丙稀酸羥乙酯聚合反應，解決了利用無毒凝膠注模技術制備軟磁鐵氧體磁磚素坯的關鍵技術難題，克服了毒性的影響，使注凝成型技術在生產(chǎn)軟磁鐵氧體磁磚方面的工業(yè)化應用成為可能。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例1以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入5份按照質(zhì)量比10∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，3份DuramaxTMD-3005、0.17份過硫酸胺，充分混合均勻，制成單體溶液。隨后，以質(zhì)量份數(shù)計，將70份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與30份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系。然后將懸浮體系澆注到成型模具中，并加熱至70℃，保溫3小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。最后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1200℃保溫4小時，即可一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.60g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-10dB。
實施例2以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入15份按照質(zhì)量比25∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入3份水溶性高分子材料PEO、5份DuramaxTMD-3005、0.3份過硫酸胺，制成單體溶液。然后，以質(zhì)量份數(shù)計，將75份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與25份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至60℃，保溫6小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。之后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1200℃保溫3小時，一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.78g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-10dB。
實施例3以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入18份按照重質(zhì)量比35∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入10份水溶性高分子材料PVP、7份分散劑DuramaxTMD-3005、0.5份過硫酸胺，制成單體溶液。然后，以質(zhì)量份數(shù)計，將78份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與22份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至65℃，保溫2小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。隨后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1300℃保溫4小時，一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.80g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-20dB。
實施例4以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入25份按照質(zhì)量比40∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入5份水溶性高分子材料PEO、10份分散劑DuramaxTMD-3005、0.65份過硫酸胺，制成單體溶液。然后，以質(zhì)量份數(shù)計，將80份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與20份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至60℃，保溫5小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。隨后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1300℃，保溫3.5小時一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.83g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-20dB。
實施例5以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入28份按照質(zhì)量比45∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入5份水溶性高分子材料PVP、8份DuramaxTMD-3005、0.8份過硫酸胺，制成單體溶液。然后，以質(zhì)量份數(shù)計，將82份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與18份第一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至62℃，保溫2小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。隨后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1300℃，保溫3小時一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.86g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-20dB。
實施例6以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入30份按照質(zhì)量比50∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入10份水溶性高分子材料PVP、10份分散劑DuramaxTMD-3005、1份過硫酸胺，制成單體溶液。然后，以質(zhì)量份數(shù)計，將90份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與10份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至60℃，保溫8小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。隨后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1400℃，保溫3小時一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為5.15g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-20dB。
實施例7以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入20份按照質(zhì)量比45∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入3份水溶性高分子材料PEO、8份分散劑DuramaxTMD-3005、0.87份過硫酸胺，制成單體溶液。然后，以質(zhì)量份數(shù)計，將85份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與15份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至68℃，保溫4小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。隨后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1400℃，保溫3.5小時一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.91g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-20dB。
實施例8以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入30份按照質(zhì)量比20∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入8份水溶性高分子材料PVP、10份分散劑DuramaxTMD-3005、0.9份過硫酸胺，制成單體溶液。隨后，以質(zhì)量份數(shù)計，將88份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與12份上一步制備的單體溶液混合，制得懸浮體系，并將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至70℃，保溫8小時，脫模，干燥，制成磁磚素坯。然后，將磁磚素坯施釉印花；并將施釉印花磁磚素坯在1400℃，保溫4小時一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。經(jīng)檢測，所制備的磁磚密度為4.98g/cm3，在30～300MHz頻率范圍的反射損耗≥-20dB。
權利要求
1.具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚制備方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)以質(zhì)量份數(shù)計，在100份去離子水中加入5～30份按照質(zhì)量比10～50∶1混合制備的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯混合物，再加入0～10份水溶性高分子材料、3～10份分散劑、0.17～1份過硫酸胺，制成單體溶液；(2)以質(zhì)量份數(shù)計，將70～90份Ni-Zn軟磁鐵氧體粉末與10～30份(1)制備的單體溶液混合，制得懸浮體系；隨后將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱至60～70℃，保溫2～8小時，經(jīng)脫模，干燥，制成磁磚素坯；(3)將磁磚素坯施釉印花；在1200～1400℃燒結3～4小時，制成具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚的制備方法，其特征在于所述水溶性高分子材料包括PVP或PEO。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚的制備方法，其特征是，所述分散劑為DuramaxTMD-3005。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚的制備方法，其特征在于步驟(2)的保溫2～8還包括在保溫3小時后，將溫度升至80～100℃繼續(xù)保溫，然后脫模，干燥。
5.一種具有電磁屏蔽和裝飾功能磁磚由權利要求1所述方法制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚及其制備方法，該方法是在去離子水中加入按照質(zhì)量比10～50∶1混合的甲基丙稀酸羥乙酯與三縮四乙二醇雙丙稀酸酯的混合物、水溶性高分子材料、分散劑、引發(fā)劑，混合配制成單體溶液，然后將軟磁鐵氧體粉末加入所制備的單體溶液中，混合制得懸浮體系；再將懸浮體系澆注到成型模具中，加熱，保溫，脫模，干燥，制成磁磚素坯；隨后將磁磚素坯施釉印花；并在1200～1400℃，保溫3～4小時，即可一次燒成具有電磁屏蔽和裝飾功能的磁磚。本發(fā)明采用無毒單體水溶液凝膠注模技術，制備出的磁磚既具有優(yōu)異電磁屏蔽性能又具有良好的建筑裝飾功能，同時本制造方法設備投資少、模具制作簡單、成本低，對環(huán)境友好。
文檔編號C04B35/26GK1699272SQ20051003455
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權日2005年5月11日
發(fā)明者車曉舟 申請人:華南理工大學