[发明专利]用于弹性体工程装备的隔音消声的多层气凝胶组合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于弹性体工程装备的隔音消声的多层气凝胶组合材料及其制备方法和应用，首先分别制备膨体聚四氟乙烯膜和二氧化硅气凝胶复合材料；然后将二氧化硅气凝胶复合材料成型模切，用膨体聚四氟乙烯膜封装，将吸音棉一并封装在二氧化硅气凝胶复合材料和膨体聚四氟乙烯膜之间；再将带离型纸层防护的阻尼胶层粘结在二氧化硅气凝胶复合材料的另一侧；多层气凝胶组合材料包括依次粘结堆叠的膨体聚四氟乙烯膜层、吸音棉层、气凝胶复合材料层、阻尼胶层和离型纸层，可用于弹性体工程装备的薄壁弹性体结构。通过上述方式，本发明能够对弹性体工程装备的噪声进行综合治理，从而提高其内部乘员的舒适性、健康和装备的寿命及低探测性的生存能力。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种用于弹性体工程装备的隔音消声的多层气凝胶组合材料及其制备方法和应用。

背景技术

现代的船舶、飞机、高铁动车组车厢等多是薄壁弹性体结构的工程装备，这些弹性体工程装备多有共同的弱点——自身的振动、外部环境的载荷（风/海浪/流体等摩擦阻力）均能产生巨大的噪声能量，这些噪声能量使得船舶、飞机、高铁动车组车厢等内部的乘员容易疲劳，有损健康，同样也造成了船舶、飞机、高铁动车组车厢等振动疲劳断裂或被容易探测而被敌对方攻击。

噪声对人体的危害是全身性的，既可以引起听觉系统的变化，也可以对非听觉系统产生影响：这些影响的早期主要是生理性改变，长期接触比较强烈的噪声还会引起病理性改变。

目前用于解决噪声污染的多孔吸声材料主要有聚氨酯复合材料和多孔纤维，它们致力于在较宽的频率范围内实现良好的降噪效果。然而，传统的多孔吸声材料因其多功能和高能效的要求而面临着无法弥补的缺陷。究其原因，无非是传统吸声材料内部微观结构难以通过宏观操作精确控制，导致传质能力差，能量转换效率低。

在国内，气凝胶已被应用在嫦娥飞船、卫星、火箭、导弹、战机、军车的重要零部件的隔热保温，特别是航天军工驾驶室或指挥室需要隔热、隔音、降噪，但是对于船舶、飞机、高铁动车组车厢等这类薄壁弹性体结构的工程装备，目前还没有应用气凝胶隔音降噪。而且仅用气凝胶单一材料，在复杂的弹性体工程装备方面显然是不够的，必须综合治理才能达成弹性体工程装备低噪声的效果。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种用于弹性体工程装备的隔音消声的多层气凝胶组合材料及其制备方法和应用，由降低弹性体工程装备振动的阻尼胶层、具有低声速强隔音的气凝胶复合材料层、强吸声的ePTFE膜微孔全频吸音棉材料等组成，能够对弹性体工程装备的噪声进行综合治理，从而提高其内部乘员的舒适性、健康和装备的寿命及低探测性的生存能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于弹性体工程装备的隔音消声的多层气凝胶组合材料的制备方法，首先，分别制备膨体聚四氟乙烯膜和二氧化硅气凝胶复合材料；然后，将二氧化硅气凝胶复合材料成型模切，并用膨体聚四氟乙烯膜封装，封装时将吸音棉一并封装在二氧化硅气凝胶复合材料和膨体聚四氟乙烯膜之间；再将带离型纸层防护的阻尼胶层粘结在二氧化硅气凝胶复合材料的另一侧，轻压一段时间，再检验、包装、交付使用。

在本发明一个较佳实施例中，将聚四氟乙烯分散树脂与液体助挤剂及染色剂按比例混合，保温32℃熟成，予压成柱体毛坯，通过压延法将柱体毛坯制成薄片，经加热脱去助挤剂、单向拉伸、双向拉伸、热定型、冷却和收卷制成膨体聚四氟乙烯膜。

在本发明一个较佳实施例中，将硅烷在酒精水中水解制得硅溶胶，硅溶胶中添加碱性催化剂搅拌得到二氧化硅溶胶，将玻纤毡浸渍于二氧化硅溶胶，将浸渍二氧化硅溶胶的玻纤毡进行凝胶陈化老练得二氧化硅凝胶复合材料，用溶剂对陈化后的二氧化硅凝胶复合材料完全浸渍进行溶剂置换，再采用CO₂超临界干燥方式进行超临界干燥，完全干燥后制得隔绝噪声的二氧化硅气凝胶复合材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述将吸音棉层粘结在膨体聚四氟乙烯膜层的其中一侧制成了强吸声的全频吸音棉层。