一种用于低频吸声的层状结构复合材料及其制备方法专利检索- .以泡沫材料的薄层特性为特征的专利检索查询-专利查询网

一种用于低频吸声的层状结构复合材料及其制备方法
申请号	CN201710524136.6	申请日	2017-06-30	公开(公告)号	CN107283950A	公开(公告)日	2017-10-24
申请人	武汉工程大学;			发明人	江学良; 杨振; 姚楚; 游峰; 姚军龙;
摘要	本发明属于材料加工领域，具体涉及一种用于低频吸声的层状结构复合材料及其制备方法。所述方法包括：取钛酸钡粉末以及钛酸酯类偶联剂混合球磨后得到改性的钛酸钡粉末；将ZnO、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化镁、防老剂、促进剂TMTD、促进剂CZ、导电炭黑、改性的钛酸钡粉末和硫磺，混炼、硫化后得到压电复合材料；按照中间层为聚氨酯泡沫、两侧为压电复合材料，将压电复合材料与聚氨酯泡沫利用粘合剂复合得到层状结构复合材料。本发明采用压电复合材料与聚氨酯泡沫作为吸声材料结构，利用压电效应与多孔泡沫的协同作用下，所述层状结构复合材料在材料厚度较小的情况下获得了优异的低频吸声效果。
权利要求	1.一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及钛酸酯类偶联剂，放入球磨机中球磨后得到改性的钛酸钡粉末；（2）压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入ZnO、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化镁、防老剂、促进剂TMTD、促进剂CZ、导电炭黑、步骤（1）改性的钛酸钡粉末和硫磺，在40 80℃混~ 炼10 40min得到混炼胶，混炼胶经硫化后得到压电复合材料； ~ （3）层状结构材料的复合：按照中间层为5 30mm聚氨酯泡沫、两侧为0.5 5mm压电复合~ ~ 材料的结构，将步骤（2）制备的压电复合材料与聚氨酯泡沫利用粘合剂复合得到层状结构复合材料。 2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述钛酸酯类偶联剂为异丙基二油酸酰氧基（二辛基磷酸酰氧基）钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，所述钛酸酯类偶联剂的用量为钛酸钡粉末质量的2% 5%。 ~ 3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述压电复合材料的各组分配比为：ZnO 3 8重量份，硬脂酸 0.5 3重量份，硬脂酸锌 0.5 3重量份，氧化镁 0.5 3重量~ ~ ~ ~ 份，防老剂4010 0.5 2重量份，促进剂TMTD 0.5 2重量份，促进剂CZ 0.5 2重量份，硫磺1 3~ ~ ~ ~ 重量份，导电炭黑的体积为压电复合材料总体积的2 15%，改性的钛酸钡粉末的体积为压电~ 复合材料总体积的5% 85%。 ~ 4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述硫化的温度为155 175~ ℃，硫化的时间为15 30min，硫化的压力为10 20Mpa。 ~ ~ 5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述粘合剂为聚氨酯胶、氯丁-丁腈胶、或酚醛-丁腈胶。
说明书全文	一种用于低频吸声的层状结构复合材料及其制备方法技术领域 [0001] 本发明属于材料加工领域，具体涉及一种用于低频吸声的层状结构复合材料及其制备方法。背景技术 [0002] 现代社会噪声问题日趋严重,噪声(尤其是中低频噪声)不仅对人的身体造成损害，还会使得机器零部件加速老化，降低机器使用寿命，减振降噪技术的开发应用成为重要研究内容。传统且单一的材料远远不能满足现在需求，尤其是在低频吸声材料中，多是较厚且笨重的复合材料。吸声复合结构是一种可以实现特定频率范围吸声的材料组合，对不同环境使用不同组合，具有较强应用性。压电复合材料与普通发泡材料的复合是一种有效的组合吸声材料。 [0003] 压电复合材料内部具有多种的能量转换机制，包括机械能与电能的转换(压电阻尼材料)，机械能和化学能的转换(可逆氢键耗能阻尼材料)，机械能和磁能的转换(稀土永磁阻尼材料)等；发泡复合材料也具备多种能量转换机制，包括泡孔气体振动摩擦，填料与声波振动等，利用这些机理可以开发新型吸声减振材料。正逆压电效应重复作用，振动能量持续衰减；剩余声波在进入发泡复合材料时又进行了一次能量损耗，最终以热能的形式耗散掉，从而起到减振降噪的效果。发明内容 [0004] 本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种用于低频吸声的层状结构复合材料及其制备方法。 [0005] 为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为： [0006] 一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，包括如下步骤： [0007] (1)钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及钛酸酯类偶联剂，放入球磨机中球磨后得到改性的钛酸钡粉末； [0008] (2)压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入ZnO、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化镁、防老剂、促进剂TMTD、促进剂CZ、导电炭黑、步骤(1)改性的钛酸钡粉末和硫磺，在40～80℃混炼10～40min得到混炼胶，混炼胶经硫化后得到压电复合材料； [0009] (3)层状结构材料的复合：按照中间层为5～30mm聚氨酯泡沫、两侧为0.5～5mm压电复合材料的结构，将步骤(2)制备的压电复合材料与聚氨酯泡沫利用粘合剂复合得到层状结构复合材料。 [0010] 上述方案中，步骤(1)所述钛酸酯类偶联剂为异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，所述钛酸酯类偶联剂的用量为钛酸钡粉末质量的2％～5％。 [0011] 上述方案中，步骤(2)所述压电复合材料的各组分配比为：ZnO 3～8重量份，硬脂酸0.5～3重量份，硬脂酸锌0.5～3重量份，氧化镁0.5～3重量份，防老剂4010 0.5～2重量份，促进剂TMTD 0.5～2重量份，促进剂CZ 0.5～2重量份，硫磺1～3重量份，导电炭黑的体积为压电复合材料总体积的2～15％，改性的钛酸钡粉末的体积为压电复合材料总体积的5％～85％。 [0012] 上述方案中，步骤(2)所述硫化的温度为155～175℃，硫化的时间为15～30min，硫化的压力为10～20Mpa。 [0013] 上述方案中，步骤(3)所述粘合剂为聚氨酯胶、氯丁-丁腈胶、或酚醛-丁腈胶。 [0014] 本发明的有益效果：本发明采用微观压电效应与多孔泡沫的阻尼原理进行吸声材料制备；采用压电复合材料与聚氨酯泡沫作为吸声材料结构，在压电效应与多孔泡沫的协同作用下，所述层状结构复合材料在材料厚度较小的情况下获得了优异的低频吸声效果。附图说明 [0015] 图1是实施例1、2、3、4、5中制备的层状结构复合材料的低频吸声性能。具体实施方式 [0016] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。 [0017] 实施例1 [0018] 一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，其制备步骤如下： [0019] (1)钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及粉体质量的2.5％的TMC-101，放入球磨机中球磨5min，得到改性后的钛酸钡； [0020] (2)压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入丁腈橡胶100份、ZnO 3份、硬脂酸0.75份、硬脂酸锌0.75份、氧化镁0.75份、防老剂4010 0.6份、促进剂TMTD 0.6份、促进剂CZ 0.6份和硫磺1份、导电炭黑的体积占比为6％、钛酸钡粉体的体积占比为8％，在40℃混炼25min得到混炼胶，混炼胶在165℃、15MPa条件下硫化15min得到压电复合材料； [0021] (3)层状结构材料的复合：按照中间层为20mm聚氨酯泡沫、两侧为1mm压电复合材料的结构，将片状压电复合材料与片状聚氨酯泡沫利用聚氨酯胶(JQ-3胶粘剂)作粘合剂复合得到层状结构复合材料。 [0022] 效果评价：不同频率下层状结构复合材料平均吸声系数在0.2以上，250Hz下吸声系数最大为0.59。 [0023] 实施例2 [0024] 一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，其制备步骤如下： [0025] (1)钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及粉体质量的3％的异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯(TMC-102)，放入球磨机中球磨9min，得到改性后的钛酸钡； [0026] (2)压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入丁腈橡胶100份、ZnO 4份、硬脂酸1.2份、硬脂酸锌1.2份、氧化镁1.2份、防老剂4010 0.8份、促进剂TMTD 1.6份、促进剂CZ 0.8份和硫磺0.9phr、导电炭黑的体积占比为7％、钛酸钡粉体的体积占比为10％，在60℃混炼25min得到混炼胶，混炼胶在170℃、15MPa条件下硫化20min得到压电复合材料； [0027] (3)层状结构材料的复合：按照中间层为25mm聚氨酯泡沫、两侧为1mm压电复合材料的结构，将片状压电复合材料与片状聚氨酯泡沫利用氯丁-丁腈胶[XY-402(73#胶)]作粘合剂复合得到层状结构复合材料。 [0028] 效果评价：不同频率下层状结构复合材料平均吸声系数在0.2以上，200Hz下吸声系数最大为0.56。 [0029] 实施例3 [0030] 一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，其制备步骤如下： [0031] (1)钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及粉体质量的4％的双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯(TMC-201)，放入球磨机中球磨10min； [0032] (2)压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入丁腈橡胶100份、ZnO 5份、硬脂酸1.5份、硬脂酸锌1.5份、氧化镁1份、防老剂4010 1份、促进剂TMTD 2份、促进剂CZ 1份和硫磺1.5份、导电炭黑的体积占比为8％、钛酸钡粉体的体积占比为18％，在60℃混炼28min得到混炼胶，混炼胶在170℃、15MPa条件下硫化20min得到压电复合材料； [0033] (3)层状结构材料的复合：按照中间层为20mm聚氨酯泡沫、两侧为2mm压电复合材料的结构，将片状压电复合材料与片状聚氨酯泡沫利用氯丁-丁腈胶(Chemlok CH205)作粘合剂复合得到层状结构复合材料。 [0034] 效果评价：不同频率下层状结构复合材料平均吸声系数在0.2以上，200Hz下吸声系数最大为0.51。 [0035] 实施例4 [0036] 一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，其制备步骤如下： [0037] (1)钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及粉体质量的3.5％的双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯(TMC-311)，放入球磨机中球磨18min； [0038] (2)压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入丁腈橡胶100份、ZnO 2份、硬脂酸0.75份、硬脂酸锌0.75份、氧化镁0.75份、防老剂4010 0.5份、促进剂TMTD 1份、促进剂CZ 0.5份和硫磺0.75份、导电炭黑的体积占比为3％、钛酸钡粉体的体积占比为20％，在60℃混炼30min得到混炼胶，混炼胶在165℃、10MPa条件下硫化20min得到压电复合材料； [0039] (3)层状结构材料的复合：按照中间层为30mm聚氨酯泡沫、两侧为2mm压电复合材料的结构，将片状压电复合材料与片状聚氨酯泡沫利用聚氨酯胶(J-38胶粘剂)作粘合剂复合得到层状结构复合材料。 [0040] 效果评价：不同频率下层状结构复合材料平均吸声系数在0.5以上，200Hz下吸声系数最大为0.88。 [0041] 实施例5 [0042] 一种用于低频吸声的层状结构复合材料的制备方法，其制备步骤如下： [0043] (1)钛酸钡粉末改性：取一定量的钛酸钡粉末以及粉体质量的4.5％的双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯(TMC-311)，放入球磨机中球磨20min； [0044] (2)压电复合材料制备：在密炼机或开炼机中依次加入丁腈橡胶100份、ZnO 5份、硬脂酸1.5份、硬脂酸锌1.5份、氧化镁1份、防老剂4010 1份、促进剂TMTD 2份、促进剂CZ 1份、硫磺1.5份、导电炭黑的体积占比为10％、钛酸钡粉体的体积占比为25％，在50℃混炼30min得到混炼胶，混炼胶在160℃、15MPa条件下硫化25min得到压电复合材料。 [0045] (3)层状结构材料的复合：按照中间层为27mm聚氨酯泡沫、两侧为1mm压电复合材料的结构，将制备的片状压电复合材料与片状聚氨酯泡沫利用聚氨酯胶(J-38胶粘剂)作粘合剂复合得到层状结构复合材料。 [0046] 效果评价：不同频率下层状结构复合材料平均吸声系数在0.15以上，200Hz下吸声系数最大为0.45。 [0047] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

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