一种基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层制备方法，首先取适量的反应物，所述反应物包括还原剂、铁盐、稳定剂、络合剂和PH调节剂；然后将还原剂和PH值调节剂溶解在去离子水中并在磁力搅拌作用下形成还原剂混合溶液；将铁盐和稳定剂、络合剂加入去离子水中并搅拌形成铁盐混合溶液；将还原剂混合溶液和铁盐混合溶液滴入化学镀反应槽，进行充分反应；最后用磁铁收集反应的生成物并进行清洗和干燥，即得到铁纳米线颗粒。本发明提供的制备方法生成的铁纳米线是一种具有高电磁吸波效果，同时性能稳定的纳米线状铁磁性吸波材料，该纳米线状铁颗粒具有高各向异性场，带来更高的磁共振频率、并且可以降低涡流损耗，从而在更宽的频率拥有良好的电磁吸波效果。
【专利说明】
一种基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层及制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力计量设备领域，特别是一种基于铁纳米线颗粒的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济和人民生活水平的提高，各种新型的用电设备成为人民日常生活的必需品，这导致了人民对用电需求量的快速增加;另外，随着我国社会工业化的快速发展工业用电量也迅速增加，工业用电也得到迅猛发展。在这背景前提下，许多个人和企业在利益的驱使下进行窃电行为。在我们发展中国家里，窃电行为是让各级供电部门头疼的问题。窃电行为不但让供电部门利益受损，同时也给用电安全带来严重的安全隐患，让国家财产遭受损失，据统计我国每年因窃电造成的国家损失超过百亿元人民币，而且窃电行为已经成为我国法律的灰色地带难以监管。现在随着科学技术的快速发展，各种窃电技术也得到了不断提升，窃电手段也逐渐多样化，比如由原始的私拉乱接无表用电、绕过电能表用电、私自开启电表线盒封印、损坏电能表及计量互感用电等发展到利用高科技设备进行智能化窃电如使用倒表器窃电、使用移项方式窃电和无线遥控方式进行窃电等。
[0003]利用窃电装置的大功率无线信号对电表的CPU进行干扰，使电表不能正常工作，不计或少计电量，还可随时恢复电表计量，这种窃电方法操作时间短，隐蔽性非常强，在表箱外发射大功率信号就能达到干扰电表的目的，不需改动电力设备和计量装置的任何部分，在现场也不留任何痕迹，使窃电稽查人员即使在短时间内发现窃电，也无法定性，只能更换电能表，且电能量追补困难重重。有的供电部门为了能全面监控用户，投资大量资金安装了远程监控系统，但应用后发现，因上述窃电方法使电表本身少计电量，系统根本无法判断其是负荷减小还是窃电行为，即使能判断出其正在窃电，马上去用户现场核查，也因其窃电器操作时间短(只需几秒钟)，在核查人员赶到时，还是无法找到任何窃电的线索。由于对这种高科技智能化窃电方式供电系统尚无有效的防范方式，结果导致其在某些地方迅速扩展，造成线损升高，损失巨大。
[0004]磁屏蔽是一种非常有效的防止磁场干扰的做法，因此应用新型防电磁干扰材料于电能表表壳，以保证计量的准确性非常必要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是提供一种基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层及制备方法，可应用于抗干扰计量电表箱中；该颗粒通过与高分子基体复合形成电磁吸波层来实现计量箱和电能表表壳的抗干扰能力。
[0006]本发明提供了一种基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层制备方法，包括以下步骤:
[0007]S1:取适量反应物，所述反应物包括多元醇、花状羰基铁颗粒、二异氰酸酯、补强剂、有机金属催化剂、促进剂和稳定剂；
[0008]S2:将多元醇在温度为90?130°C的真空下干燥30?60分钟；
[0009]S3:按设定的重量百分比加入花状羰基铁颗粒和补强剂搅拌均匀后，按设定的重量百分比加入二异氰酸酯和有机金属催化剂后，加热到80?90°C持续搅拌反应10?20分钟；
[0010]S4:按设定的重量百分比加入促进剂和稳定剂，再次搅拌均匀后在温度为80?100°C反应20?30分钟后将反应得到的混合物倒入厚度为2mm的磨具中，在固化3?4天后得到应用于抗干扰电表箱的电磁吸波层。
[0011]进一步，所述多元醇为聚乙二醇、I，2_丙二醇、I，4_丁二醇、丁二烯多元醇或蓖麻油中的至少一种；
[0012]所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MD1、甲苯二异氰酸酯TD1、对苯二异氰酸酯PPD1、I，5-萘二异氰酸酯NDI，六甲基二异氰酸酯HD1、二甲基联苯二异氰酸酯TOD1、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种；
[0013]所述补强剂为云母、硫酸钡、高岭土、硅酸钙、蒙脱土或硅灰石中的至少一种；
[0014]所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二新癸酸二甲基锡或辛酸亚锡中的至少一种；
[0015]所述促进剂为十八醇和/或液体石蜡；
[0016]所述稳定剂为三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、四氧化三铅、氧化锌或二氧化钛中的至少一种。
[0017]进一步，所述各反应物原料的重量百分比如下:多元醇11%?75%，花状羰基铁粉10%?80%，二异氰酸酯I %?6.5%，补强剂7%?20%，有机金属催化剂0.I %?0.35%，促进剂0.1 %?0.4%和稳定剂0.1 %?0.3%。
[0018]进一步，所述各反应物原料的重量百分比如下:多元醇22.4%，花状羰基铁粉60%，二异氰酸酯2%，补强剂15%，有机金属催化剂0.2%，促进剂0.3%和稳定剂0.1%。
[0019]进一步，所述多元醇为粘弹性材料，所述弹性材料由蓖麻油、花状羰基铁粉、二苯基甲烷二异氰酸酯MD1、云母、辛酸亚锡、十八醇和氧化锌制备而成。
[0020]由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点:
[0021]本发明提供的基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层制备方法，通过原位还原法，相比于一般的化学气相沉积法、水热法、热液法等，原位还原法具有反应条件简单的优点，可以在常温常压下进行。并且对制备器材要求简单，因此成本低、效率高。
[0022]通过聚氨酯作为基体制作电磁吸波层。聚氨酯性能可调范围宽、适应性强;耐磨性能好;机械强度大;粘接性能好;弹性好，具有优良的复原性，可用于动态接缝;低温柔性好；耐候性好，使用寿命长达15?20年;耐油性好;耐生物老化;价格适中等优点。采用铁纳米线颗粒与聚氨酯制作电磁吸波层能够满足应用于抗干扰电表箱的要求。
[0023]采用磨具浇筑制备电磁吸波层，能够方便的控制吸波层的厚度，能够实现大规模生产。此外，根据电表箱的形状，进行剪裁能够方便的将电磁吸波层装贴到电表箱。
【附图说明】
[0024]本发明的【附图说明】如下。
[0025]图1为本发明的基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层制备方法流程图。
[0026]图2为本发明的基于花状羰基铁颗粒的扫描电镜图。
[0027]图3为本发明的基于花状羰基铁颗粒的电磁吸波曲线。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供的基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层，由还原剂、铁盐、稳定剂、络合剂、表面处理剂、PH调节剂而成。并且将制备得到的铁纳米线应用于抗干扰电表箱的屏蔽层。
[0031 ] 所述的还原剂为硼氢化钠、甲醛、酒石酸钾钠、硫酸肼、乙二醛、二甲基氨硼烷、米吐尔中的至少一种。
[0032 ]所述的铁盐为七水硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硝酸铁中的至少一种。
[0033]所述的稳定剂为明胶、二碘酪氨酸、十二烷基醋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、二甲基二硫甲氨酸酯中的至少一种。
[0034]所述的络合剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氨三乙酸钠(NTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA二钠或四钠)、二乙烯三胺五羧酸盐(DTPA)、乙二胺四甲叉磷酸钠(EDTMPS)中的至少一种。
[0035]所述的表面处理剂为盐酸、硝酸、硫酸中的至少一种。
[0036]所述的PH调节剂为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、石灰中的至少一种。
[0037]所述各反应物的浓度如下:还原剂I?2mol/L，铁盐0.05?0.lmol/L，稳定剂0.02?0.04mol/L，络合剂 0.001 ?0.002mol/L，PH 调节剂 0.06 ?0.10mol/L。
[0038]所述各反应物的优选浓度如下:还原剂1.2mol/L，铁盐0.05mol/L，稳定剂0.02mol/L，络合剂 0.0015mol/L，PH 调节剂 0.06mol/L。
[0039]所述铁纳米线优选为由硼氢化钠，七水硫酸亚铁，明胶，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氢氧化钠反应制备而成。
[0040]所述应用于抗干扰电表箱铁纳米线的制备方法，包括如下步骤:
[0041]a.将还原剂和PH值调节剂溶解在去离子水中并在磁力搅拌作用下形成还原剂混合溶液；
[0042]b.将铁盐和稳定剂、络合剂加入去离子水中并搅拌形成铁盐混合溶液；
[0043]c.将还原剂混合溶液和铁盐混合溶液滴入化学镀反应槽，进行充分反应；
[0044]d.用磁铁收集反应的生成物并进行清洗和干燥，即可得到铁纳米线颗粒。
[0045]将所制备的铁纳米线颗粒按一定比例与聚氨酯混合形成电磁吸波层。
[0046]所述电磁吸波层，由多元醇、铁纳米线颗粒、二异氰酸酯、补强剂、有机金属催化剂、促进剂、稳定剂制备而成。
[0047]所述多元醇为聚乙二醇、I，2-丙二醇、I，4-丁二醇、丁二烯多元醇或蓖麻油中的至少一种；
[0048]所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MD1、甲苯二异氰酸酯TD1、对苯二异氰酸酯PPD1、I，5-萘二异氰酸酯NDI，六甲基二异氰酸酯HD1、二甲基联苯二异氰酸酯TOD1、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种；
[0049]所述补强剂为云母、硫酸钡、高岭土、硅酸钙、蒙脱土或硅灰石中的至少一种；
[0050]所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二新癸酸二甲基锡或辛酸亚锡中的至少一种；
[0051 ]所述促进剂为十八醇和/或液体石蜡；
[0052]所述稳定剂为三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、四氧化三铅、氧化锌或二氧化钛中的至少一种。
[0053]电磁吸波层所述各原料的重量百分比如下:多元醇11%?75%，铁纳米线颗粒10%?80%，二异氰酸酯I %?6.5%，补强剂7%?20%，有机金属催化剂0.I %?0.35%，促进剂0.1 %?0.4%，稳定剂0.1 %?0.3%。
[0054]电磁吸波层各原料的重量百分比如下:多元醇22.4%，铁纳米线颗粒60%，二异氰酸酯2%，补强剂15%，有机金属催化剂0.2%，促进剂0.3%，稳定剂0.1%。
[0055]或者按照以下重量百分比选择反应物原料:
[0056]所述各原料的优化重量百分比如下:多元醇30%，吸波剂颗粒80%，二异氰酸酯5%，补强剂18%，有机金属催化剂0.15%，促进剂0.25%，稳定剂0.25%。
[0057]所述的吸波层优化制备为由蓖麻油，镀铁石墨烯颗粒，二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，云母，辛酸亚锡，十八醇和氧化锌制备而成。
[0058]所述粘弹性材料由蓖麻油，铁纳米线颗粒，二苯基甲烷二异氰酸酯MDI，云母，辛酸亚锡，十八醇和氧化锌制备而成。
[0059]所述电磁吸波层制备方法，包括如下步骤:
[0060]a、将多元醇在温度为90?130°C、真空度-0.1MPa下干燥30?60分钟；
[0061]b、向步骤a中按设定的重量百分比加入铁纳米线颗粒和补强剂搅拌均匀后，按设定的重量百分比加入二异氰酸酯和有机金属催化剂后，加热到80?90 °C持续搅拌反应10?20分钟;本实施例提供的加热最优温度可设置为85°C;反应时间最优设置为15分钟。
[0062]C、向步骤b中按设定的重量百分比加入促进剂和稳定剂，再次搅拌均匀后在温度为80?100°C反应20?30分钟后将反应得到的混合物倒入厚度为2mm的特制磨具中，在固化3?4天后取出即可得到应用于抗干扰电表箱的电磁吸波层。
[0063 ]基于铁纳米线颗粒的抗干扰电表箱制备，将得到的电磁吸波层按抗干扰电表箱的设计结构，安装在电表中。
[0064]实施例2
[0065]制备铁纳米线颗粒
[0066]本实施例的铁纳米线颗粒，反应物按浓度包括以下组份:还原剂(硼氢化钠)1.2mol/L，铁盐(七水硫酸亚铁)0.05mol/L，稳定剂(明胶)0.02mol/L，络合剂(聚乙烯吡咯烷酮(PVP)) 0.0015mo I /L，PH调节剂(氢氧化钠)0.06mo I /L。
[0067]具体操作如下:
[0068]a.将还原剂和PH值调节剂溶解在去离子水中并在磁力搅拌作用下形成还原剂混合溶液；
[0069]b.将铁盐和稳定剂、络合剂加入去离子水中并搅拌形成铁盐混合溶液；
[0070]c.将还原剂混合溶液与铁盐混合溶液滴入化学镀反应槽，进行充分反应；
[0071]d.用磁铁收集反应的生成物并进行清洗和干燥，得到铁纳米线颗粒。
[0072]本实施例中，所述还原剂为硼氢化钠。同等操作条件下，将硼氢化钠按照同等摩尔比浓度替换为甲醛、酒石酸钾钠、硫酸肼、乙二醛、二甲基氨硼烷、米吐尔；或者按照同等重量百分比替换为两种及其以上的混合物，均得到合格铁纳米线颗粒。
[0073]本实施例中，所述铁盐为七水硫酸亚铁。同等操作条件下，将七水硫酸亚铁按照同等摩尔浓度替换为氯化铁、硫酸铁、氯化亚铁、硝酸铁中的至少一种，均得到合格的铁纳米线颗粒。
[0074]本实施例中，所述稳定剂为明胶。同等操作条件下，将明胶按照同等摩尔浓度替换为二碘酪氨酸、十二烷基醋氨酸、胱氨酸、半胱氨酸、二甲基二硫甲氨酸酯中的至少一种，均得到合格的铁纳米线颗粒。
[0075]本实施例中，所述的络合剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。同等操作条件下，将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)按照同等摩尔浓度替换为氨三乙酸钠(NTA)、乙二胺四乙酸盐(EDTA二钠或四钠)、二乙烯三胺五羧酸盐(DTPA)、乙二胺四甲叉磷酸钠(EDTMPS);或者按照同等摩尔浓度替换为两种及其以上的混合物，均得到合格的铁纳米线颗粒。
[0076]本实施例中，所述PH调节剂为氢氧化钠。同等操作条件下，将氢氧化钠按照同等摩尔浓度替换为液体石蜡;或者按照同等重量百分比替换为碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠、石灰中的一种，均得到合格的铁纳米线颗粒。
[0077]实施例3
[0078]本实施例的电磁吸波层，制备原料按重量百分比包括以下组份:多元醇(蓖麻油)22.4%，铁纳米线颗粒60%，二异氰酸酯(二苯基甲烷二异氰酸酯)2%，补强剂(云母)15%，有机金属催化剂(辛酸亚锡)0.2 %，促进剂(十八醇)0.3 %，稳定剂(氧化锌)0.1 % ;
[0079]具体操作如下:
[0080]a.对多元醇进行干燥处理，除去其中的水分:按设定重量百分比称取相应重量的多元醇放入广口烧杯，然后将广口烧杯置于真空干燥箱中，在温度为100°C，真空度为-
0.1MPa下干燥45分钟，获取不含水分的多元醇。
[0081]b.向步骤a中按设定的重量百分比加入铁纳米线颗粒和补强剂搅拌均匀后，按设定的重量百分比加入二异氰酸酯和有机金属催化剂后，加热到88°C持续搅拌反应18分钟。
[0082]c.向步骤b中按设定的重量百分比加入促进剂和稳定剂，再次搅拌均匀后在温度为90°C反应25分钟后反应得到的混合物倒入厚度为2mm的特制磨具中，在固化3?4天后取出即可得到应用于抗干扰电表箱的电磁吸波层(见图3)。
[0083]本实施例中，所述多元醇为蓖麻油。同等操作条件下，将蓖麻油按照同等重量百分比替换为聚乙二醇、I，2_丙二醇、I，4_丁二醇或丁二烯多元醇;或者按照同等重量百分比替换为两种及其以上的混合物，均得到合格的电磁吸波层，所得的产品性质并无明显差别。
[0084]本实施例中，所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。同等操作条件下，将MDI按照同等质量百分比替换为甲苯二异氰酸酯(TDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、1，5_萘二异氰酸酯(NDI)、六甲基二异氰酸酯(HDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)或异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)中的至少一种，均得到合格的电磁吸波层，所得的产品性质并无明显差别。
[0085]本实施例中，所述补强剂为云母。同等操作条件下，将云母按照同等质量百分比替换为硫酸钡、高岭土、硅酸钙、蒙脱土或硅灰石中的至少一种，均得到合格的电磁吸波层，所得的产品性质并无明显差别。
[0086]本实施例中，所述有机金属催化剂为辛酸亚锡。同等操作条件下，将辛酸亚锡按照同等质量百分比替换为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二新癸酸二甲基锡;或者按照同等重量百分比替换为两种及其以上的混合物，均得到合格的电磁吸波层，所得的产品性质并无明显差别。
[0087]本实施例中，所述促进剂为十八醇。同等操作条件下，将十八醇按照同等质量百分比替换为液体石蜡;或者按照同等重量百分比替换为十八醇和液体石蜡混合物，均得到合格的电磁吸波层，所得的产品性质并无明显差别。
[0088]本实施例中，所述稳定剂为氧化锌。同等操作条件下，将氧化锌按照同等质量百分比替换为三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、四氧化三铅或二氧化钛中的至少一种，均得到合格的电磁吸波层，所得的产品性质并无明显差别。
[0089]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。
【主权项】
1.一种基于花状羰基铁颗粒电表箱电磁吸波层制备方法，其特征在于:包括以下步骤: S1:取适量反应物，所述反应物包括多元醇、花状羰基铁颗粒、二异氰酸酯、补强剂、有机金属催化剂、促进剂和稳定剂； S2:将多元醇在温度为90?130 °C的真空下干燥30?60分钟； S3:按设定的重量百分比加入花状羰基铁颗粒和补强剂搅拌均匀后，按设定的重量百分比加入二异氰酸酯和有机金属催化剂后，加热到80?90°C持续搅拌反应10?20分钟； S4:按设定的重量百分比加入促进剂和稳定剂，再次搅拌均匀后在温度为80?100°C反应20?30分钟后将反应得到的混合物倒入厚度为2mm的磨具中，在固化3?4天后得到应用于抗干扰电表箱的电磁吸波层。2.如权利要求1所述的电磁吸波层制备方法，其特征在于:所述多元醇为聚乙二醇、I，2-丙二醇、I，4-丁二醇、丁二烯多元醇或蓖麻油中的至少一种； 所述二异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯MD1、甲苯二异氰酸酯TD1、对苯二异氰酸酯Pro1、I，5_萘二异氰酸酯NDI，六甲基二异氰酸酯HD1、二甲基联苯二异氰酸酯TOD1、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种； 所述补强剂为云母、硫酸钡、高岭土、硅酸钙、蒙脱土或硅灰石中的至少一种； 所述有机金属催化剂为二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、二新癸酸二甲基锡或辛酸亚锡中的至少一种； 所述促进剂为十八醇和/或液体石蜡； 所述稳定剂为三氧化二铁、四氧化三铁、三氧化二铬、四氧化三铅、氧化锌或二氧化钛中的至少一种。3.如权利要求1所述的电磁吸波层制备方法，其特征在于，所述各反应物原料的重量百分比如下:多元醇11 %?75 %，花状羰基铁粉10 %?80 %，二异氰酸酯I %?6.5 %，补强剂7 %?20 %，有机金属催化剂0.I %?0.35 %，促进剂0.I %?0.4 %和稳定剂0.I %?0.3 %。4.如权利要求1所述的电磁吸波层制备方法，其特征在于，所述各反应物原料的重量百分比如下:多元醇22.4%，花状羰基铁粉60%，二异氰酸酯2%，补强剂15%，有机金属催化剂0.2%,促进剂0.3 %和稳定剂0.1 %。5.如权利要求1?4所述的电磁吸波层制备方法，其特征在于，所述多元醇为粘弹性材料，所述弹性材料由蓖麻油、花状羰基铁粉、二苯基甲烷二异氰酸酯MD1、云母、辛酸亚锡、十八醇和氧化锌制备而成。
【文档编号】C08K13/06GK105924618SQ201610325328
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】杨芾藜, 侯兴哲, 李志勇, 胡晓锐, 宫林, 向菲, 郑可
【申请人】国网重庆市电力公司电力科学研究院, 国家电网公司