[发明专利]一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：（1）锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土（2）硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维（3）制备聚酰亚胺复合泡沫材料；①将聚酰胺酸、步骤（1）制备的锆酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂共同改性硅藻土和步骤（2）制备的硅烷偶联剂改性的纳米氧化锆纤维加入水中，再加入三乙胺搅拌、超声分散均匀，得到水分散液；②将步骤①制备的水分散液倒入模具中，真空冷冻干燥，热亚胺化，得到复合泡沫材料。本发明制备的聚酰亚胺泡沫材料具有优异的力学性能和吸声性能，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域。更具体地，涉及一种用于吸声的聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法。

背景技术

噪声是当今世界三大污染源之一，目前噪声的主要防治方法是采用吸声材料进行吸声降噪处理。根据吸声机理的不同，吸声材料主要分为共振结构吸声材料、纤维类吸声材料、多孔性吸声材料以及其他结构吸声材料。不同吸声材料具有不同的性能和应用条件：共振结构吸声材料吸声系数高，但加工性能较差；纤维类吸声材料吸声降噪性能好，但其物理性能较差；多孔性吸声材料具有较好的降噪功能，但是强度和刚度低的缺陷限制了其应用范围。

声波属于机械波，其传播本质是能量在不同介质中的传递。传播过程中产生的耗损其实是能量的耗散和转换。高分子泡沫材料在吸声降噪方面的特点：(1)当声波通过泡孔中的裂缝和微孔形成的连通路径时，会产生摩擦和黏滞作用而被消耗；(2)不论是开孔还是闭孔泡沫材料，声波都会在材料界面和孔腔内壁发生多次反射和衍射，声能随着机械能转化为热能而损耗；(3)根据分子驰豫吸收损耗理论，由于介质中质点振动和声波传播周期并非同步进行，两者相位相差了数个周期，从而导致声能损耗。泡沫材料的吸声机理不仅存在黏弹性阻尼吸声、共振吸声、界面损耗，还包括波形转换等吸声机理。因此，泡沫材料是一种理想的多孔吸声降噪材料。

聚酰亚胺(PI)泡沫兼具树脂和多孔材料的性能优点，具有质轻、耐辐射、吸声降噪、耐高低温、阻燃、耐火焰穿透和隔热保温等特点，可作为轨道交通、武器装备、航空航天等领域的隔热、吸声、减振、绝缘材料。

任晓荷等基于异氰酸酯基聚酰亚胺泡沫材料，研究了泡沫密度对材料吸声性能的影响。泡沫密度的改变对泡孔尺寸的影响较大，即影响泡孔的大小、紧密程度、开孔闭孔程度。结果表明，在315~500 Hz频率范围内，吸声系数最小为0.16。在低频范围内适当提升泡沫的密度，可以提高泡沫材料的吸声性能。

CN104059213B公开了一种使用应用有碳纳米管的发泡聚氨酯泡沫的车用吸音材料，及其制备方法。更具体地，本发明公开了车用吸音材料，通过添加碳纳米管作为一部分阻燃填料的取代物，增加开孔的比率并均匀保持泡沫的孔结构，从而具有优异的吸音和隔音性能并保持优异的阻燃性，并且本发明也公开了车用吸音材料的制备方法。

CN107540839A公开了一种轻质吸声隔热聚酰亚胺泡沫及其制备方法，由芳香二酐、低分子醇、表面活性剂、助剂按比例混合在极性溶剂中反应形成泡沫前驱体溶液，前驱体溶液与异氰酸酯在模具内反应，半自由发泡形成泡沫中间体，经过微波辐射处理，再用老化箱加热固化后得到固体聚酰亚胺泡沫。本发明的制备过程路线短，工艺简单，泡沫前驱体溶液粘度低、稳定性好，适应浇注、挤出等过程工艺，发泡过程简单易控，泡沫产品不会出现裂泡、塌陷、不匀及材料酰亚胺化不彻底等缺陷，获得的固体聚酰亚胺泡沫性能稳定，强度高，密度轻、阻燃，具有良好的吸声、隔热性能，可广泛应用于航空航天、舰船、汽车行业、冷库冷冻以及其他特殊应用等领域。