泡沫吸声材料的制备

泡沫吸声材料的制备

橡胶泡沫吸声材料是多孔吸声材料的一种，它是以聚合物为基本原料的。自英国70年代开展聚合物基泡沫材料的研究以来,以聚合物为基体的泡沫吸声材料的研究与开发得到迅速发展。目前主要有聚乙烯泡沫、聚丙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫和酚醛泡沫等品种的吸声材料及通过改变增韧橡胶聚合物构件的长度、厚度及多孔分布的方法来提高吸声性能的复合材料。最近几年,新泡沫体系不断涌现,橡塑型泡沫吸声材料的研究得到了很大发展。此类材料综合了一般多孔型材料的吸声机理和柔性材料的阻尼吸声机理,表现出良好的吸声性能。我们研制的橡塑型泡沫吸声材料满足了人们对材料吸声功能、装饰功能和经济性的要求。同时,它还具有阻燃、防腐、成本低、工艺简单、质轻、使用寿命长等优点。1实验部分1.1试剂与仪器聚氯乙烯(PVC):工业级,西安化工厂;偶氮二甲酰胺:化学纯,陕西化工总厂;氯化橡胶:化学纯,浙江省高丽化工工业总公司;邻苯二甲酸丁酯:化学纯,西安化学试剂厂;硬脂酸钙:化学纯,天津天大化工实验厂;乙丙橡胶(EPR):工业级,日本三井石油化学公司;各试剂使用前均未处理。SR-160B型开放式炼塑机:上海橡胶机械厂;101-Z型烘箱:上海市实验仪器总厂;ND-2型精密声级信频滤波器:国营红声器材厂;2010型外差分析仪:B.K.公司(丹麦);驻波管:自制。1.2混炼将聚氯乙烯、发泡剂、增塑剂等原料按配方比例要求混合均匀。在开放式炼塑机上混炼,温度控制在120±5℃的范围内,时间控制为10min。将混炼好的物料切成圆片状放入模具中,在烘箱中发泡,温度控制为196±2℃,时间为8min。发泡完成后取出模具,脱模即得所需试样。1.3驻波声压分级吸声系数是按《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》(GBJ88-85)进行测试的。其具体过程是,将试样放在驻波管的前端,然后移动传感器,通过放大器在外差分析仪上读取数据,测出管中驻波声压级的极大值Pmax和极小值Pmin。由驻波比S和垂直入射吸声系数α的表达式(1)和(2)即可算出材料在各个频率下声波垂直入射时的吸声系数α。S=Pmax/Pmin(1)α=4S/(S+1)2(2)2最佳配方的用量我们经过大量的探索实验后,采用正交实验设计并对实验结果进行极差分析,确定出了最佳配方,其内容如表1所示(PVC以100份计)。我们改变最佳配方中某一组份的用量来考察它对平均吸声性能的影响。由于条件限制,只能准确测出吸声性能的频率范围是125Hz～1600Hz,取250Hz、315Hz、400Hz、500Hz、630Hz、800Hz、1000Hz、1250Hz和1600Hz这九个频率处的吸声系数的平均值为平均吸声系数(α¯¯)(α¯)。2.1柔性波层材料图1表示材料平均吸声系数随EPR用量改变而变化的情况,当EPR用量为30份时,平均吸声系数最大。EPR是高粘弹性材料,由柔性长链大分子构成,当声波作用于其上时,它的分子链段就会产生运动,由此造成粘性内摩擦和滞后效应,使部分声能转化为热能而损耗,实现对声音的吸收。随EPR用量的增加,材料吸声性能得到提高,当EPR用量达到一定值时,它就会影响到泡沫的多孔性吸声机理,使材料综合吸声性能有所下降,这是因为多孔性吸声机理是占主导作用的。2.2发泡剂用量对平均吸声系数的影响发泡剂是制备泡沫型多孔性吸声材料不可缺少的原料。一般来说,发泡剂用量越大,放气量就越大,试样空隙率也就相应越高,其吸声性能也就越好。图2是发泡剂用量对平均吸声系数的影响曲线。从图2可以看出,试样平均吸声系数并不是随发泡剂用量的增加而一直升高,而是表现出一个最佳用量,即6份。大于或小于这个值,试样平均吸声系数均会下降,这是因为发泡剂用量多了,在发泡过程中容易出现并泡现象和制品表面塌陷的情况,造成空隙率较低;发泡剂用量少了,试样发泡不足,空隙率也较低。因此,试样平均吸声系数会下降。2.3增塑剂对孔隙率的影响图3是增塑剂用量对试样平均吸声系数的影响情况。从图3可知增塑剂的最佳用量为70份。增塑剂是影响试样空隙率的两大关键因素之一。在体系中加入适量的增塑剂可以降低熔体的粘度,利于形成致密均匀的微泡结构,达到所需的空隙率。增塑剂用量太多,不仅会降低试样的空隙率,进而降低材料的吸声性能,而且还会增加生产成本,并使试样强度下降。2.4岩棉吸声性能的影响图4是试样平均吸声系数随岩棉用量改变时的变化图。图中结果显示,随着岩棉用量的增大,试样平均吸声系数呈现先升高而后又下降的趋势。岩棉本身是吸声性能优良的材料,它在实验体系中的作用有两方面:一方面,它的加入会带来材料吸声性能的提