[发明专利]一种轻质宽频吸音材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轻质宽频吸音材料的制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

吸音材料大多为疏松多孔的材料，如矿渣棉、毯子等，其吸声机理是声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。这类多孔性吸声材料的吸声系数，一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。

以熔喷法制得的聚丙烯基复合非织造材料以其超细的纤维结构、生产简单高效、无毒无害等特点成为一类广泛应用的吸音材料，这些材料大多结构疏松，光滑的纤维外层降低了材料的比表面积，从而使得声波在材料中的振荡衰减转化时间缩短，达不到令人满意的吸音效果，在实际使用时往往通过增加材料厚度来提升降噪效果，同时它的吸声频率范围大都集中在中高频，适用频率范围局限。

而单层的泡沫吸声材料中，泡沫金属吸声材料虽然把连续金属相的特性和分散相气孔的特性结合起来使其具有良好的吸声性能，并且强度大，导热性好、耐高温。但是其制备工艺复杂，成型困难制约着它的发展；泡沫玻璃质轻、无味、受潮吸水后不变形，施工方便不易产生纤维粉尘，但是其在安装时不留空腔，否则容易破坏，这给安装提出了更高的要求，并且在低频的吸声效果受到限制。而泡沫塑料吸声材料适应频率较宽、防潮、吸声性能稳定，但是其强度不高，不耐磨，易老化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对以聚丙烯基复合非织造材料作为的吸声材料需要增加材料厚度来提高吸声性能，且适用频率范围局限，而采用轻质的泡沫吸声材料强度低，不耐磨，易断裂的问题，本发明主要是将蛭石进行柔性膨胀处理后，与十六烷基三甲基溴化铵进行搅拌混合，得到复合柔性蛭石粉末，接着将硫酸溶液与脱脂棉、硫酸铜进行搅拌混合加热，经冷却，离心分离等步骤制备得到纤维素晶须粉末，再将其与得到的复合柔性蛭石粉末和丁腈橡胶加热搅拌混炼后，进行热压，即可得到轻质宽频吸音材料，本发明制备的轻质宽频吸音材料质量轻，吸音效果好，避免了以增加材料厚度来提高吸音效能的问题，同时适用频率范围广。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）在烧杯中，加入200～250g蛭石，再倒入质量浓度为16～20%双氧水溶液，直至完全浸没蛭石，浸泡12～16h，取出蛭石，将其转入微波加热器中，在700～800W功率条件下，加热处理4～6min，得柔性膨胀蛭石，再将其转入气流粉碎机中，粉碎后过筛，收集200～240目蛭石粉末；

（2）依次称取60～80g上述所得蛭石粉末和10～14g十六烷基三甲基溴化铵，加入行星式球磨机，设定转速为420～460r/min，在球磨过程中加入60～80mL去离子水，球磨15～20min，出料，抽滤除去滤液，用去离子水洗涤滤饼6～8次，随后将滤饼转入85～90℃真空干燥箱中干燥至恒重，得复合柔性蛭石粉末，备用；

（3）在盛有160～180mL质量浓度为60～70%硫酸溶液的反应釜中，依次加入8～10g脱脂棉和0.1～0.3g硫酸铜，启动搅拌器，设定转速至520～580r/min，开启反应釜加热器，加热升温至60～70℃，恒温搅拌反应2～3h，出料，静置，使其自然冷却至室温，随后将冷却后的物料转入离心机中，离心分离，去除上清液，将下层沉淀物转入盛有120～160mL去离子水的烧杯中，用浓度为1～2mol/L氢氧化钠溶液调节pH至6.9～7.1后，抽滤，除去滤液，用去离子水洗涤滤饼3～5次，随后将滤饼转入70～80℃真空干燥箱中，干燥处理3～5h，得纤维素晶须粉末；

（4）在扭矩流变仪中，依次加入100～150g丁腈橡胶，15～20g步骤（2）备用的复合柔性蛭石粉末和6～8g上述所得纤维素晶须粉末，加热升温至120～140℃，以220～260r/min转速混合16～20min，出料，得混合物料，再将混合物料堆放于双辊炼塑机辊筒上方，调节辊间距为0.05～0.08mm，待双辊炼塑机预热至105～110℃后，开启辊筒，使物料辊压成片，得混炼片状物料；

（5）将上述所得混炼片状物料置于平板硫化机模具中，随后送入热压板中，调节热压温度至160～168℃，热压压强至6～8MPa，厚度为2.0～2.8mm，热压12～16min成型，出料，即得轻质宽频吸音材料。

本发明制备的轻质宽频吸音材料在音频1.5～8.2kHz，其吸音系数NRC高于0.62，孔隙率达到93％以上，压缩屈服强度达到23.5MPa以上。