CN101934617A - 一种宽频段水声吸声透声材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明介绍了一种宽频段水声吸声透声材料及其制备方法，由厚度2～5、10～15mm的吸声层和透声层粘接复合；透声层质量组成为氯化丁基橡胶100、炭黑20-40份碳酸钙5-10、癸二酸二辛酯5、氧化锌5-35、硬脂酸5-35、防老剂D 0.5-1.5、促进剂TMTD0.5-1.5、硫磺0.5-2.0；吸声层质量组成为氯化丁基橡胶100、炭黑20-40、碳酸钙5-10、癸二酸二辛酯5、氧化锌5-35、硬脂酸5-35、防老剂D 0.5-1.5、促进剂TMTD0.5-1.5、硫磺0.5-2.0、锌粉或铁粉0.5-2.0。本发明的水声吸声透声橡胶材料具有优良的物理机械性能和水声透声、吸声特性，能够用于研究特定的水声频段。

Description

一种宽频段水声吸声透声材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水声材料领域技术，特别是一种宽频段水声吸声透声材料及其制备方法。
背景技术
水声材料一般包含透声、吸声、隔声材料，主要用于水下设备和声学换能器等装置。根据应用环境的不同，这几类材料一般在其专属的应用领域发挥各自的作用，目前同时包括透声、吸声性能的材料还未见报道，这种材料主要对水声声波的特定频段进行滤波，用于研究特定的水声频段。
公开号CN200997679的中国专利公开了一种透声导流罩，透声材料为聚氨酯橡胶型材料，具有良好的透声、力学性能，具有易成型、自洁、防腐、不污染的特点。
公开号CN85100716的中国专利公开了一种高频吸声材料配方及其制备方法，该材料制备工艺简单，高频水声吸声效果明显，0.1～5MHz的频段内，回声降低达到20dB以上。
但是以上技术的不足之处是，每种材料或制品均只有单一的功能，透声或吸声，同时包含了这两种功能的材料尚未见报道，迫切需要一种具有低频透声，高频吸声的特点的材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种宽频段水声吸声透声材料及其制备方法，从而能够具有低频透声，高频吸声上网的特点，满足使用要求。
本发明进一步解决的技术问题是提供的一种宽频段水声吸声透声材料能够在20kHz频率以下具有良好的透声性能，150kHz频率以上具有优良的吸声性能。
为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明的一种宽频段水声吸声透声材料，特征在于该宽频段水声吸声透声材料包括透声层和吸声层，透声层和吸声层均为平板型结构，吸声层厚度为2～5mm，透声层厚度为10～15mm，两层之间采用胶粘剂粘接复合；透声层的质量组成为：氯化丁基橡胶100份、高耐磨炭黑20-40份、轻质碳酸钙5-10份、癸二酸二辛酯5份、氧化锌5-35份、硬脂酸5-35份、防老剂D含量0.5-1.5份，促进剂TMTD0.5-1.5份，硫磺0.5-2.0份；吸声层的质量组成为：氯化丁基橡胶100份、高耐磨炭黑20-40份、轻质碳酸钙5-10份、癸二酸二辛酯5份、氧化锌5-35份、硬脂酸5-35份、防老剂D含量0.5-1.5份，促进剂TMTD0.5-1.5份，硫磺0.5-2.0份；锌粉或铁粉0.5-2.0份。
本发明的宽频段水声吸声透声材料制备方法为：
塑炼：首先将氯化丁基橡胶在开炼机上薄通、塑炼，时间3～15min，得到塑炼后的生胶，塑炼后停放24～48h，进行混炼；
透声层混炼：混炼胶炼制在加压式密炼机上进行，控制密炼机混炼室温度为50℃±10℃；首先将塑炼后的生胶投入密炼机混炼室，混炼时间为1～5分钟；然后，将除硫磺和促进剂以外的各种填料和助剂加入混炼室，混炼时间为3～15分钟，该步骤完成后，即可出胶；然后在开炼机上一次性加入促进剂，促进剂与胶料混合完毕后加入硫磺，硫磺与胶料混合完毕后薄通3～4次，调大辊距出片。所述的薄通是指橡胶厚度很薄地通过开炼机的二个辊筒，目的是提高混炼胶的混炼效果，使混炼胶中的各组份如炭黑、硫磺、促进剂、防老剂等各种组分分散均匀。
吸声层混炼：混炼胶炼制在加压式密炼机上进行，控制密炼机混炼室温度为50℃±10℃。首先将塑炼后的生胶投入密炼机混炼室，混炼时间为1～5分钟。然后，将除锌粉或铁粉、硫磺和促进剂以外的各种填料和助剂加入混炼室，混炼时间为3～15分钟。该步骤完成后，即可出胶。然后在开炼机上一次性加入促进剂，促进剂与胶料混合完毕后加入硫磺，硫磺与胶料混合完毕后加入锌粉或铁粉，全部混合完毕后薄通3～4次，调大辊距出片。
成型：首先根据所需尺寸在开炼机上热炼，出片，然后在热压机上硫化成型，硫化温度为160±4℃，硫化时间为50分钟；吸声层和透声层分别硫化以后，用胶粘剂将两层粘贴到一起，得到本发明的吸声、透声材料。
本发明的宽频段水声吸声透声材料制备方法，所述的透声层和吸声层的尺寸可根据具体的应用情况进行定制。
本发明的宽频段水声吸声透声材料及制备方法，优选的技术方案可以是：透声层混炼过程薄通工艺橡胶厚度为0.5～2mm。
本发明的宽频段水声吸声透声材料制备方法，优选的技术方案还可以是：吸声层混炼过程薄通工艺橡胶厚度为0.5～2mm。
这些技术方案，包括优选的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
通过采用上述技术方案，本发明的水声吸声透声橡胶材料具有优良的物理机械性能和水声透声、吸声特性，能够用于研究特定的水声频段，在水声声学研究领域发挥作用。该材料的常规性能和声学性能见表1。
表1水声吸声、透声材料的性能
Figure BSA00000187632700031
附图说明
图1是本发明的水声吸声透声材料的结构形式。1为吸声层，2为透声层。
图2是消声水池中测试本发明实施例1的水声吸声透声材料的声学性能插入损失测试结果。
图3是消声水池中测试本发明实施例1的水声吸声透声材料的声学性能回声降低测试结果。
图4是消声水池中测试本发明实施例2的水声吸声透声材料的声学性能插入损失测试结果。
图5是消声水池中测试本发明实施例2的水声吸声透声材料的声学性能回声降低测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例来说明本发明，但本发明的保护范围不局限于实施例。
实施例1
本实施例中材料各种成分的重量份数见表2：
表2实施例1材料各种成分的重量份数
  材料   透声层(份)   吸声层(份)
  氯化丁基橡胶   100   100
  高耐磨炭黑   40   20
  轻质碳酸钙   10   10
  癸二酸二辛酯   5   5
  氧化锌   20   20
  硬脂酸   10   10
  防老剂D   1.5   1.5
  促进剂TMTD   1   1
  硫磺   2   2
  锌粉   -   2
制备方法如下：
塑炼：首先将氯化丁基橡胶在开炼机上薄通、塑炼，时间5min，塑炼后停放24h，进行混炼。
透声层混炼：混炼胶炼制在加压式密炼机上进行，控制密炼机混炼室温度为50℃±10℃。首先将塑炼后的生胶投入密炼机混炼室，混炼时间为2分钟。然后，将除硫磺和促进剂以外的各种填料和助剂加入混炼室，混炼时间为5分钟。该步骤完成后，即可出胶。然后在开炼机上一次性加入促进剂，促进剂与胶料混合完毕后加入硫磺，硫磺混合完毕后薄通3～4次，调大辊距出片。
吸声层混炼：混炼胶炼制在加压式密炼机上进行，控制密炼机混炼室温度为50℃±10℃。首先将塑炼后的生胶投入密炼机混炼室，混炼时间为2分钟。然后，将除锌粉、硫磺和促进剂以外的各种填料和助剂加入混炼室，混炼时间为5分钟。该步骤完成后，即可出胶。然后在开炼机上一次性加入促进剂，促进剂与胶料混合完毕后加入硫磺，硫磺混合完毕后加入锌粉，锌粉与胶料混合完毕后薄通3～4次，调大辊距出片。薄通工艺橡胶厚度为1～2mm。
硫化：混炼胶停放24小时以上进行加压硫化，按照模具尺寸出片，用200T橡胶平板硫化机进行硫化，参数如下：
温度：160±4℃；压力：16～20MPa；时间：50min。
硫化出的制品尺寸为：吸声层：600mm*400mm*5mm；
透声层：600mm*400mm*10mm。
复合：将吸声层和透声层的待粘面用打磨机打磨拉毛，用毛刷或压缩空气清除掉表面胶粉，然后用丙酮将表面擦拭干净，用氯丁型胶粘机粘贴复合，胶粘剂需要涂刷2遍，达到触指干燥后粘贴。
材料性能：
按照GB/T 14369-1993规定的测试方法，在消声水池中测试材料的声学性能，结果见图2和图3。
实施例2
其他同实施例1。但是材料各种成分的重量份数见表3：
表3实施例2材料各种成分的重量份数
  材料   透声层(份)   吸声层(份)
  氯化丁基橡胶   100   100
  高耐磨炭黑   20   40
  轻质碳酸钙   5   5
  癸二酸二辛酯   5   5
  氧化锌   5   35
  硬脂酸   35   5
  防老剂D   0.5   0.5
  促进剂TMTD   0.5   1.5
  硫磺   0.5   0.5
  铁粉   -   0.5
按照GB/T 14369-1993规定的测试方法，在消声水池中测试材料的声学性能，结果见图4和图5。

Claims (4)

1.一种宽频段水声吸声透声材料，其特征是：宽频段水声吸声透声材料包括透声层和吸声层，透声层和吸声层均为平板型结构，吸声层厚度为2～5mm，透声层厚度为10～15mm，两层之间采用胶粘剂粘接复合；透声层的质量组成为：氯化丁基橡胶100份、高耐磨炭黑20-40份、轻质碳酸钙5-10份、癸二酸二辛酯5份、氧化锌5-35份、硬脂酸5-35份、防老剂D含量0.5-1.5份、促进剂TMTD0.5-1.5份、硫磺0.5-2.0份；吸声层的质量组成为：氯化丁基橡胶100份、高耐磨炭黑20-40份、轻质碳酸钙5-10份、癸二酸二辛酯5份、氧化锌5-35份、硬脂酸5-35份、防老剂D含量0.5-1.5份、促进剂TMTD0.5-1.5份、硫磺0.5-2.0份、锌粉或铁粉0.5-2.0份。
2.一种权利要求1所述宽频段水声吸声透声材料的制备方法，其特征是包括如下过程：
塑炼：首先将氯化丁基橡胶在开炼机上薄通、塑炼，时间3～15min，得到塑炼后的生胶，塑炼后停放24～48h，进行混炼；
透声层混炼：混炼胶炼制在加压式密炼机上进行，控制密炼机混炼室温度为50℃±10℃；首先将塑炼后的生胶投入密炼机混炼室，混炼时间为1～5分钟；然后，将除硫磺和促进剂以外的各种填料和助剂加入混炼室，混炼时间为3～15分钟，该步骤完成后，即可出胶；然后在开炼机上一次性加入促进剂，促进剂与胶料全部混合后，加入全部硫磺，硫磺与胶料混合完毕后薄通3～4次，调大辊距出片；
吸声层混炼：混炼胶炼制在加压式密炼机上进行，控制密炼机混炼室温度为50℃±10℃。首先将塑炼后的生胶投入密炼机混炼室，混炼时间为1～5分钟。然后，将除锌粉或铁粉、硫磺和促进剂以外的各种填料和助剂加入混炼室，混炼时间为3～15分钟；该步骤完成后，即可出胶；然后在开炼机上一次性加入全部促进剂，促进剂与胶料混合完毕后加入硫磺，最后加入锌粉或铁粉，全部与胶料混合后后薄通3～4次，调大辊距出片；
成型：首先根据所需尺寸在开炼机上热炼，出片，然后在热压机上硫化成型，硫化温度为160±4℃，硫化时间为50分钟；吸声层和透声层分别硫化以后，用胶粘剂将两层粘贴到一起，得到本发明的吸声、透声材料。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：所述的透声层混炼过程薄通工艺橡胶厚度为0.5～2mm。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征是：所述的吸声层混炼过程薄通工艺橡胶厚度为0.5～2mm。
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