技术摘要：
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  全部
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。
技术实现要素：
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。 3 CN 111592298 A 说　明　书 2/7 页 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。 进一步地，所述水泥为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰质硅酸盐水泥和 火山灰质硅酸盐水泥中的任意一种。 进一步地，所述铜渣的化学组成为：SiO2  30～40wt％，CaO  5～10wt％，MgO  1～ 5wt％，Al2O3  2～4wt％，Fe  27～35wt％和Zn  2～3wt％。 进一步地，所述减水剂为木质素磺酸盐类减水剂、萘系高效减水剂、三聚氰胺系高 效减水剂、氨基磺酸盐系高效减水剂、脂肪酸系高减水剂和聚羧酸盐系高效减水剂中的任 意一种。 进一步地，所述碱性激发剂为Ca(OH)2、NaOH和Mg(OH)2中任意一种。 进一步地，所述砂为河砂，细度模数为2.50。 (二)一种生态型水泥基复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤： 步骤1，对铜渣原料进行预处理，得到铜渣； 步骤2，采用水稀释硅烷偶联剂制备硅烷偶联剂溶液；将所述硅烷偶联剂溶液与铜 渣混合均匀，得含液态膜的铜渣；将生物质碳纤维加入所述含液态膜的铜渣中，继续搅拌， 得核壳结构材料； 步骤3，将水泥和减水剂置于搅拌机中，搅拌均匀，得水泥预混物；将核壳结构材料 与砂进行搅拌混合，待混合均匀后向其中加入水泥预混物、碱性激发剂和水，继续搅拌至均 匀，得到水泥基浆料； 步骤4，将水泥基浆料注入模具，经过振动压实、表面刮平和初凝后，脱模，得水泥 基复合吸波材料初品；对水泥基复合吸波材料初品进行养护，得到水泥基复合吸波材料。 进一步地，步骤1中，所述对铜渣原料进行预处理，其具体步骤为： 1.1，将铜渣原料加入制砂机中进行研磨破碎，得细铜渣； 1.2，对细铜渣依次进行球磨、干燥、活化，得铜渣。 更进一步地，所述球磨的球磨介质为无水乙醇，球料比为(2～5)∶1，球磨转速为 150～300r/min，球磨时间为2～4h。 更进一步地，所述干燥的温度为50～60℃，时间为10～12h。 更进一步地，所述活化的温度为600～750℃，时间为1.5～2.5h。 进一步地，所述生物质碳纤维的制备过程为： 2.1，对生物质碳纤维的原材料依次进行清洗、干燥、切割，得生物质片； 2 .2，将生物质片均匀分散于水中后倒入水热反应釜，然后向水热反应釜中加入 HCl调节PH值至2～3后，再密封水热反应釜，并将密封后的水热反应釜置于200～220℃下保 温10～12h，随后随炉冷却，得反应液； 2.3，对反应液依次进行抽滤、干燥，得生物质碳纤维。 4 CN 111592298 A 说　明　书 3/7 页 更进一步地，所述清洗为采用去离子水清洗2～3次；所述干燥的温度为50～60℃， 时间为20～24h；所述切割的长度为4～10mm。 更进一步地，所述抽滤过程中分别采用0.05mol/L的NaOH溶液和去离子水清洗；所 述干燥的温度为50～60℃，时间为10～12h。 进一步地，步骤3中，所述初凝的时间为24h。 进一步地，步骤3中，所述养护为将水泥基复合吸波材料初品置于养护室中养护28 天以上。 与现有技术相比，本发明的有益效果具有如下： (1)本发明采用具有优异磁损耗的铜渣和良好电导损耗的生物质碳纤维为电磁波 吸收剂，再加上硅烷偶联剂的桥接作用，形成对入射电磁波多重散射损耗以进一步提高电 磁波吸收性能的生物质碳纤维/铜渣壳核结构。 (2)本发明以生物质碳纤维/铜渣的壳核结构材料替代一部分天然砂，在纤维增韧 型生物质碳纤维与颗粒增韧型铜渣的双重增韧途径下，大大提高了水泥基复合吸波材料的 抗折强度等力学性能。 (3)本发明不仅解决了水泥基复合吸波材料力学性能差、吸收效能低的问题，还具 有成本低廉的特点，同时也实现了废弃铜渣和生物质纤维材料的回收再利用，对于循环经 济和可持续发展具有重要的意义。 附图说明 图1为本发明的制备工艺流程图。