一種具有吸波功能的人造草的制作方法

一種具有吸波功能的人造草的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種具有吸波功能的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，所述草絲固定在所述草基底上，所述背膠層涂在所述草基底的背面，所述草絲、草基底、背膠層中的任意一個或兩個以上的制成材料包含有吸波材料，所述吸波材料包括碳納米材料，所述碳納米材料由采用表面處理劑對碳納米材料原料進行表面處理得到，其中，在進行表面處理時，表面處理劑與碳納米材料原料的重量比例為：碳納米材料原料100份；表面處理劑40～100份。本發明的人造草，由于采用的吸波材料中含有具有吸波功能的碳納米材料，該碳納米材料由合適用量的表面處理劑處理得到，在人造草各部分的原料中具有很好的分散性，從而使得人造草的吸波功能大大提高。
【專利說明】一種具有吸波功能的人造草
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種人造草【技術領域】，尤其涉及一種具有吸波功能的人造草。
【背景技術】
[0002]人造草發展到現在已有四十多年的歷史，由于人造草克服了天然草在極端的氣候條件下無法生長、維護保養困難、使用頻率低、鋪裝困難等缺點，使得人造草具有廣闊的發展空間，被廣泛應用于比賽和訓練場地、廣場和學校等綜合活動場地，甚至是道路、居住小區、展覽館、屋頂、庭院、公園等綠色裝飾場所。人造草發展到現在，人們對其的要求也越來越高，如希望人造草除了代替天然草以外，還具有其他的附加功能，如為了滿足一些場地降低電磁輻射要求，一些生產商制造出具有吸波功能的人造草，用來減少或者消除電磁波對人體的傷害及電磁干擾。但目前的具有吸波功能的人造草，雖然具有吸波功能，但吸波功能并不強。
[0003]由此可見，如何對現有技術進行改進，提供一種具有吸波功能的人造草，增強其吸波功能，這是本領域目前需要解決的技術問題。

【發明內容】

[0004]為了解決上述現有技術的不足，本發明的目的在于，提供一種具有吸波功能的人造草，增強其吸波功能。
[0005]為解決以上技術問題，本發明的技術方案是:
[0006]一種具有吸波功能的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，所述草絲固定在所述草基底上，所述背膠層涂在所`述草基底的背面，所述草絲、草基底、背膠層中的任意一個或兩個以上的制成材料包含有吸波材料，所述吸波材料包括碳納米材料，所述碳納米材料由采用表面處理劑對碳納米材料原料進行表面處理得到，其中，在進行表面處理時，表面處理劑與碳納米材料原料的重量比例為:
[0007]碳納米材料原料100份
[0008]表面處理劑40~100份。
[0009]優選地，所述碳納米材料原料為碳納米管和/或碳納米纖維。
[0010]優選地，所述碳納米管為多壁碳納米管，直徑為IOnm~lOOnm，長度大于0.5 μ m，
純度大于80%。
[0011]優選地，所述碳納米纖維為多壁碳納米纖維，直徑為IOOnm~200nm，長度大于0.5 μ m，純度大于80%。
[0012]優選地，所述表面處理劑為磺酸鹽和/或稠環羧酸鹽；所述磺酸鹽為石油磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、烷基和烯基磺酸鹽、聚氧乙烯醚磺酸鹽、多環芳烴磺酸鹽縮合物、烷基苯醚磺酸鹽中的任意一種；所述稠環羧酸鹽為萘基羧酸鹽、蒽基羧酸鹽、菲基羧酸鹽、芘基羧酸鹽中的任意一種或兩種以上。
[0013]優選地，所述吸波材料由導電炭黑和碳納米材料組成。[0014]優選地，所述草絲的制成材料中含有質量百分比為1%_20%的吸波材料。
[0015]優選地，所述草基底的制成材料中含有質量百分比為0.5%?3%的吸波材料。
[0016]優選地，所述草基底的制成材料中含有的吸波材料中導電炭黑所占的質量百分比為80%，碳納米材料所占的質量百分比為20%。
[0017]優選地，所述碳納米材料的制備過程包括如下步驟:
[0018]I)將表面處理劑溶解在去離子水中配制成溶液；
[0019]2)然后按如下重量比例不斷攪拌下加入碳納米材料原料:
[0020]碳納米材料原料100份
[0021]表面處理劑 40?100份；
[0022]3)再在50°C?150°C溫度下利用超聲分散Ih?24h，即得。
[0023]與現有技術相比，本發明的具有吸波功能的人造草，由于其設置的草絲、草底布、背膠層中任意一個或兩個以上部件的制成材料包含有吸波材料，所述吸波材料包括碳納米材料，所述碳納米材料由采用表面處理劑對碳納米材料原料進行表面處理得到，其是通過利用非共價鍵改性方法，采用合適的表面處理劑對碳納米管/碳納米纖維進行表面處理，使得得到的碳納米材料，其在應用時，添加到草絲、草基底、背膠層中時，在這些部件的原料中的分散性得以提高，提高它們之間的相容性，從而更加有效地發揮碳納米管/碳納米纖維在人造草纖維中的吸波功能，制得的人造草能夠顯著吸收電磁波等，令其轉化為熱能，減少或者消除電磁波對人體的傷害及電磁干擾。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明的技術方案更加清楚，以下結合通過具體的實施例來對本發明進行詳細說明。
[0025]吸波材料是指能吸收、衰減入射的電磁波，并將其電磁能轉換成熱能耗散掉或使電磁波干涉而消失的一類材料。導電炭黑(Conductive Carbon Black, CCB)是具有低電阻性能的炭黑，其特點是粒徑小，比表面積大且粗糙，結構高，表面潔凈(化合物少)等，可賦予制品導電作用。碳納米纖維(Carbon Nanofiber, CNF)是經過聚合物納米纖維通過與氧化和高溫燒結獲得的碳鏈納米纖維(長徑比高于1000，界面上不止一個碳鏈)，具有高強模量、高熱穩定性、高導電率，可作為理想的吸波材料。碳納米管(Carbon Nanotube7CNT)是最具代表性的納米材料，納米材料由于具有小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等獨特性能，表現出優良的吸波性能，同時具有質量輕、兼容性好、吸波頻帶寬等特點，是新一代最具有發展潛力的吸波材料。碳納米管強度高、質量輕、導電、導熱性能佳，是理想的吸波材料，在民用領域存在潛在的巨大用途，其復合材料可以減少或者消除電磁波對人體的傷害及電磁干擾。
[0026]對吸波復合材料來說，體系的吸波性能取決于導電性能，而導電性能最終是由其所形成的導電網絡控制，呈棒狀結構的碳納米管可在聚合物中構建導電網絡，降低導電網絡逾滲值。因此，設計強而有效的導電網絡是改善材料性能的根本途徑之一。
[0027]本發明的一種具有吸波功能的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，所述草絲固定在所述草基底上，所述背膠層涂在所述草基底的背面，所述草絲、草底布、背膠層中的任意一個或兩個以上部件的制成材料包含有吸波材料，所述吸波材料包括碳納米材料，由采用表面處理劑對碳納米材料原料進行表面處理得到，其中，在進行表面處理時，表面處理劑與碳納米材料原料的重量比例分別為:
[0028]碳納米材料原料100份
[0029]表面處理劑 40~100份。
[0030]其中，碳納米材料原料為碳納米管和/或碳納米纖維。
[0031]其中，作為優選的技術方案，在草絲、草基底及背膠層的制成材料中均含有吸波材料；作為其他的實施方案，可以僅草絲的制成材料中含有吸波材料，或僅草基底的制成材料中含有吸波材料，或僅背膠層的制成材料中含有吸波材料，或僅草絲和草基底的制成材料中含有吸波材料，或僅草絲和背膠層的制成材料中含有吸波材料，或僅草基底和背膠層的制成材料中含有吸波材料。
[0032]其中，作為優選的技術方案，所述碳納米管采用多壁碳納米管，其直徑為IOnm~IOOnm,其長度大于0.5 μ m，其純度大于80%。
[0033]其中，作為優選的技術方案，所述碳納米纖維為多壁碳納米纖維，直徑IOOnm~200nm,長度大于0.5 μ m，純度大于80%。
[0034]其中，作為優選的技術方案，所述表面處理劑為磺酸鹽和/或稠環羧酸鹽。
[0035]其中，作為優選的技術方案，所述磺酸鹽為石油磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、烷基和烯基磺酸鹽、聚氧乙烯醚磺酸鹽、多環芳烴磺酸鹽縮合物、烷基苯醚磺酸鹽中的任意一種。
[0036]其中，作為優選 的技術方案，所述稠環羧酸鹽為萘基羧酸鹽、蒽基羧酸鹽、菲基羧酸鹽、芘基羧酸鹽中的任意一種或兩種以上。
[0037]其中，作為優選的技術方案，所述吸波材料由導電炭黑和碳納米材料組成。
[0038]其中，作為優選的技術方案，所述草絲的制成材料中含有質量百分比為1%_20%的吸波材料。
[0039]其中，作為優選的技術方案，所述草基底的制成材料中含有質量百分比為0.5%-3%吸波材料，所述草基底的制成材料中含有的吸波材料中導電炭黑的質量百分比為80%，碳納米材料的質量百分比為20%。
[0040]其中，作為優選的技術方案，所述碳納米材料的制備過程包括如下步驟:
[0041]I)將表面處理劑溶解在去離子水中配制成溶液；
[0042]2)然后按如下重量比例不斷攪拌下加入碳納米材料原料:
[0043]碳納米材料原料100份
[0044]表面處理劑40~100份；
[0045]3)再在50°C~150°C溫度下利用超聲分散Ih~24h，即得。
[0046]至于草絲的主要組成材料、背膠層的主要組成材料、草基底的主要組成材料可選用現有技術中的技術方案，也可采用以下技術方案:
[0047]所述草絲由聚乙烯樹脂主要制成。
[0048]所述草基底主要由聚丙烯材料制成。
[0049]所述背膠層是由羧基丁苯橡膠、聚氨酯或熱熔膠材料制成。
[0050]所述熱熔膠材料為乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇共聚物、無規聚丙烯、乙烯-少量α -烯烴共聚物中的一種或幾種。[0051]其中，當草絲中含有吸波材料時，其制備過程如下:將吸波材料與草絲的其他原料混合均勻后在200?240°C溫度下熔融，再從T型模具頭擠出成膜狀，以10m/min?15m/min的速度拉伸，同時冷卻固化成膜，將薄膜切成窄絲條，在80?100°C溫度下沿拉伸方向牽伸5倍后在溫度為85?100°C的鼓風式烘箱中進行松弛熱處理，制造出人造草草絲。
[0052]實施例一
[0053]本實施例中的具有吸波功能的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，草絲固定在所述草基底上，背膠層涂在草基底的背面，其中，僅在草絲的制成材料包含有吸波材料，草絲的制備過程如下:
[0054]將作為原料的聚乙烯樹脂100kg、吸波材料20kg混合均勻后在240°C溫度下熔融，從T型模具頭擠出成膜狀，以15m/min的速度拉伸，同時冷卻固化成膜，將薄膜切成窄絲條，在90°C的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍后，再在90°C的鼓風式烘箱中進行松弛熱處理，制造出人造草草絲。
[0055]本實施例中的吸波材料為碳納米材料，采用石油磺酸鹽作為表面處理劑，與碳納米材料原料以:碳納米材料原料2.5重量份、石油磺酸鹽I重量份的比例制成。具體步驟如下:
[0056]稱取Ig石油磺酸鹽溶解在5L去離子水中配制成0.2g/L的溶液，然后在不斷攪拌下加入2.5g碳納米管，在50°C下超聲分散24h，即得到相應的表面處理的碳納米管。表面處理完后，將上述碳納米管溶解在甲苯、二甲苯、DMF或四氫呋喃溶劑中，分散量為0.01%?1%，放置一周后不沉淀。
[0057]草基底、背膠層的組成及制備方法可采用現有技術中的技術方案，此處不再贅述。
[0058]實施例二
[0059]本實施例中的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，草絲固定在所述草基底上，背膠層涂在草基底的背面，其中，僅在草絲及草基底的制成材料中包含有吸波材料，草絲的制備過程如下:
[0060]將原料聚乙烯樹脂100kg、吸波材料15kg混合均勻后在220°C的溫度下熔融，從T型模具頭擠出成膜狀，以12m/min的速度拉伸，同時冷卻固化成膜，將薄膜切成窄絲條，在100°C的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍后，再在95°C的鼓風式烘箱中進行松弛熱處理，制造出人造草草絲。其中，草絲中的吸波材料為具有吸波功能的碳納米材料。
[0061]草基底的制備過程如下:將作為原料的聚丙烯樹脂100kg、吸波材料3kg于擠出機中熔融混合均勻，擠出模壓成型。這里的吸波材料中導電炭黑的質量百分比為80%，具有吸波功能的碳納米材料的質量百分比為20%。
[0062]本實施例中的具有吸波功能的碳納米材料，采用萘基羧酸鹽作為表面處理劑，與碳納米材料原料以:碳納米材料原料2.5重量份、萘基羧酸鹽2重量份的比例制成。具體步驟如下:
[0063]稱取2g萘基羧酸鹽溶解在5L去離子水中配制成0.4g/L的溶液，然后在不斷攪拌下加入2.5g碳納米纖維，在60°C下超聲分散18h，即得到相應的表面處理的碳納米纖維。表面處理完后，將上述碳納米纖維溶解在甲苯、二甲苯、DMF或四氫呋喃溶劑中，分散量為
0.01%?1%,放置一周后不沉淀。
[0064]背膠層的組成及制備方法可采用現有技術中的技術方案，此處不再贅述。[0065]實施例三
[0066]本實施例中的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，草絲固定在草基底上，背膠層涂在草基底的背面，其中，在草絲、背膠層及草基底的制成材料均包含有吸波材料，草絲的制備過程如下:
[0067]將作為原料的聚乙烯樹脂100kg、吸波材料3kg混合均勻后在230°C溫度下熔融，并從T型模具頭擠出成膜狀，以llm/min的速度拉伸，同時冷卻固化成膜，將薄膜切成窄絲條，在85°C的溫度下沿拉伸方向牽伸5倍后，再在溫度為95°C的鼓風式烘箱中進行松弛熱處理，制造出人造草草絲。其中，草絲中的吸波材料為具有吸波功能的碳納米材料。
[0068]草基底的制備過程如下:將作為原料的聚丙烯樹脂100kg、吸波材料2kg于擠出機中熔融混合均勻，擠出模壓成型。這里的吸波材料中導電炭黑的質量百分比為80%，具有吸波功能的碳納米材料的質量百分比為20%。
[0069]背膠層的制備過程為:將作為原料的羧基丁苯橡膠IOOkg與吸波材料50kg攪拌均勻后涂覆在裝配有草絲的草基底上。背膠層中的吸波材料為具有吸波功能的碳納米材料。
[0070]本實施例中的具有吸波功能的碳納米材料，采用蒽基羧酸鹽作為表面處理劑，與碳納米材料原料以:碳納米材料原料2.5重量份、蒽基羧酸鹽2.5重量份的比例制成。具體步驟如下:
[0071]稱取2.5g蒽基羧酸鹽溶解在5L去離子水中配制成0.5g/L的溶液，然后在不斷攪拌下加入2.5g碳納米纖維，在80°C下超聲分散10h，即得到相應的表面處理的碳納米纖維。表面處理完后，將上述碳納米纖維溶解在甲苯、二甲苯、DMF或四氫呋喃溶劑中，分散量為0.01%?1%,放置一周后不沉淀。
[0072]實施例四
[0073]本實施例中的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，草絲固定在所述草基底上，背膠層涂在草基底的背面，其中，僅在背膠層及草基底的制成材料包含有吸波材料。
[0074]草基底的制備過程如下:將作為原料的聚丙烯樹脂100kg、吸波材料3kg于擠出機中熔融混合均勻，擠出模壓成型。這里的吸波材料中導電炭黑的質量百分比為80%，具有吸波功能的碳納米材料的質量百分比為20%。
[0075]背膠層的制備過程為:將原料羧基丁苯橡膠IOOkg與吸波材料80kg攪拌均勻后涂覆在裝配有草絲的草基底上。背膠層中的吸波材料為具有吸波功能的碳納米材料。
[0076]本實施例中的具有吸波功能的碳納米材料，采用菲基羧酸鹽作為表面處理劑，與碳納米材料原料以:碳納米材料原料2.5重量份、菲基羧酸鹽I重量份的比例制成。具體步驟如下:
[0077]稱取Ig菲基羧酸鹽溶解在5L去離子水中配制成0.2g/L的溶液，然后在不斷攪拌下加入2.5g碳納米管，在100°C下超聲分散8h，即得到相應的表面處理的碳納米管。表面處理完后，將上述碳納米管溶解在甲苯、二甲苯、DMF或四氫呋喃溶劑中，分散量為0.01%?1%，放置一周后不沉淀。
[0078]效果驗證:
[0079]以下對本發明的具有吸波功能的人造草以及現有技術中的普通人造草以同樣的方法進行吸波性能測試。
[0080]吸波性能測試采用的是拱橋天線法，在電磁波暗室中將樣品平鋪在200mm x200mm的金屬板上，厚度為4mm，分三個頻段(1.0~18.0GHz,18.0~26.5GHz、26.5~40.0GHz)對其進行電磁波吸收效果測試。測試數據如下表1所示:
[0081]表1吸波性能測試數據對比
【權利要求】
1.一種具有吸波功能的人造草，包括草絲、草基底及背膠層，所述草絲固定在所述草基底上，所述背膠層涂在所述草基底的背面，所述草絲、草基底、背膠層中的任意一個或兩個以上的制成材料包含有吸波材料，其特征在于，所述吸波材料包括碳納米材料，所述碳納米材料由采用表面處理劑對碳納米材料原料進行表面處理得到，其中，在進行表面處理時，表面處理劑與碳納米材料原料的重量比例為: 碳納米材料原料100份 表面處理劑 40?100份。
2.根據權利要求1所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述碳納米材料原料為碳納米管和/或碳納米纖維。
3.根據權利要求2所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述碳納米管為多壁碳納米管，直徑為IOnm?IOOnm,長度大于0.5 μ m,純度大于80%。
4.根據權利要求2所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述碳納米纖維為多壁碳納米纖維，直徑為IOOnm?200nm,長度大于0.5 μ m,純度大于80%。
5.根據權利要求1所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述表面處理劑為磺酸鹽和/或稠環羧酸鹽；所述磺酸鹽為石油磺酸鹽、烷基芳基磺酸鹽、烷基和烯基磺酸鹽、聚氧乙烯醚磺酸鹽、多環芳烴磺酸鹽縮合物、烷基苯醚磺酸鹽中的任意一種；所述稠環羧酸鹽為萘基羧酸鹽、蒽基羧酸鹽、菲基羧酸鹽、芘基羧酸鹽中的任意一種或兩種以上。
6.根據權利要求1所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述吸波材料由導電炭黑和碳納米材料組成。
7.根據權利要求1所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述草絲的制成材料中含有質量百分比為1%_20%的吸波材料。
8.根據權利要求1所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述草基底的制成材料中含有質量百分比為0.5%?3%的吸波材料。
9.根據權利要求8所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述草基底的制成材料中含有的吸波材料中導電炭黑所占的質量百分比為80%，碳納米材料所占的質量百分比為 20%ο
10.根據權利要求1所述的具有吸波功能的人造草，其特征在于，所述碳納米材料的制備過程包括如下步驟: 1)將表面處理劑溶解在去離子水中配制成溶液； 2)然后按如下重量比例不斷攪拌下加入碳納米材料原料: 碳納米材料原料100份 表面處理劑 40?100份； 3)再在50°C?150°C溫度下利用超聲分散Ih?24h，即得。
【文檔編號】C09K3/00GK103696341SQ201410019218
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2014年1月15日
【發明者】雷平 申請人:廣州愛奇實業有限公司