[发明专利]一种吸音材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于噪音污染治理技术领域，尤其涉及一种吸音材料及其制备方法。

背景技术

噪音污染对人们生理、心理健康产生极大的危害，有效的防止噪声污染、减小噪声的危害是保障人们正常工作和生活的必要措施。吸音材料可以从噪音产生的源头、传播过程和终端受害者防护三方面着手对噪音污染进行治理，是应用对噪音污染最为有效的手段。吸音材料按其吸声特性可以分为多孔吸音材料、共振吸音材料和特殊结构吸音材料，其中多孔材料吸音材料具有重量轻、吸音效果好的特点，是目前应用最广泛的吸音材料之一，被大量应用于交通工具、演播大厅、剧院等场所。随着吸音材料产业的快速发展，仅具备良好的吸音效果已不能完全满足目前市场的需求，人们对吸音材料提出了更高的要求，材料不仅要吸音性能好，而且要求重量轻。因此，近年来超轻质高效吸音材料成为了全球发展的热点之一。

目前轻质高效吸音材料主要为传统的无纺布吸音棉，科研人员在此方面也做了相应的研究工作并开发了一系列的吸音材料。国内专利CN101471070A公开了一种高性能吸音材料及其制备方法，该制备方法是先将1D、15D的涤纶短纤与1.5D的热熔涤纶短纤按一定的比例混合经热压制备成立体网状混合短纤层，然后用10g/cm²的丙纶纺粘布夹合多层上述立体网状混合短纤层制备吸音材料。3M公司生产的TAI-2047系列吸音棉产品是目前全球具有代表性的吸音产品，该产品是由直径为25μm的涤纶纤维和直径为2μm的丙纶纤维复合而成的无纺布材料，体积密度为20mg/cm³，厚度为10mm。国内专利CN101903434A公开了一种减振吸音材料及其制造方法，该专利所述吸音材料是由聚氨酯经发泡处理获得。上述专利所提供的材料和产品内部孔径大且孔径分布较窄，不能有效实现对低频噪音的吸收，而且材料的体积密度普遍偏大。针对吸音材料体积密度大这一问题，国内专利CN101807394Y公开了一种微纳米纤维复合的层状吸音材料，该发明是将一个或多个同时含有50～900nm与2～800μm的纤维组成的吸音层相互叠加结合，通过调节不同层材料的微纳米纤维组分、厚度、体积密度和功能性填充物来调节整体材料的吸音及阻燃等性能，虽然该专利引入了纳米纤维作为材料的轻质组分，但材料的体积密度仍然较大，且内部填充剂包括粉分体填料只起到单一填充改性的作用，并不能紧密粘结到纤维表面以改善材料的孔隙结构，因此材料的吸音性能特别是低频率吸音性能较差。综上所述，上述专利和产品均存在吸音性能特别是低频段吸音性能较差且体积密度过大的不足，严重限制了吸音材料在航空航天、高档汽车等领域的大量应用。

CN 104464712 A公开了一种纳米纤维泡沫基吸音材料的制备方法，包括以下步骤：第一步：对纳米纤维泡沫表面进行活化处理；第二步：在温度为32～35℃，压力为7.39×10⁶～8×10⁶Pa的条件下，采用超临界二氧化碳流体与粘连剂和表面粗糙度改性颗粒的混合物对上一步所得的纳米纤维泡沫进行处理，然后减小压强，使纳米纤维泡沫脱附超临界二氧化碳流体，使粘连剂与表面粗糙度改性颗粒均匀分散至纤维表面；第三步：采用热交联法使粘连剂固化交联，使表面粗糙度改性颗粒结合在纤维表面，获得纳米纤维泡沫基吸音材料。该方法制备工艺简单，材料结构设计性强，产品吸音性能优良，但是，其吸音效果仍有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述材料存在的问题提出一种吸音材料的制备方法，采用厚度为5mm的该吸音材料作为试验样品，基于ISO10534-2中所述的《声学阻抗管中吸声系数和声阻抗的测量第2部分：传递函数法》测定方法进行测试，其低频吸音系数在0.70以上，最大吸音系数为0.99以上。

为了达到上述目的，本发明提供了一种吸音材料及其制备方法。

第一方面，本发明提供一种吸音材料的制备方法，所述方法的具体步骤包括：

第一步：对纳米纤维泡沫表面进行活化处理；

第二步：将酚醛胶粘剂、氧化石墨烯和ZnO量子点溶于丙酮中，超声24～48h，得到混合浆料；

第三步：在温度为40℃～45℃，压强为2×10⁷Pa～4×10⁷Pa的条件下，采用超临界二氧化碳流体与第二步得到的混合浆料对上一步所得的纳米纤维泡沫进行处理，然后减小压强，使纳米纤维泡沫脱附超临界二氧化碳流体，使酚醛胶粘剂氧化石墨烯和ZnO量子点均匀分散于纤维表面；

第三步：采用热交联法使粘连剂固化交联，获得吸音材料。