CN103158314B - 多层复合环保阻燃隔声卷材制品 - Google Patents

多层复合环保阻燃隔声卷材制品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，所述的环保阻燃隔声卷材制品由材料A和材料B交替叠加复合而成，其中，材料A的重量份配比的组分为：PVC：100份，环保增塑剂：10‑25份，填充剂：25‑50份，阻燃抑烟剂：3‑10.5份，助剂：10‑17份；材料B的重量份配比的组分为：PVC：100份，环保增塑剂：20‑45份，填充剂：20‑45份，阻燃抑烟剂：3‑10.5份，发泡剂及调节剂：0.5‑5份，助剂：6.8‑10.6份。本发明提供了一种具有高隔声量、密度低、阻燃、无毒环保、韧性好、强度大、可干法施工，占用空间小，使用不影响室内装饰效果等优点的一种隔声卷材制品及其制备方法。

Description

多层复合环保阻燃隔声卷材制品
技术领域
本发明涉及隔音、阻燃的新材料及制备方法，具体的说是一种具有多层叠加复合结构，环保阻燃隔声卷材制品及其制备方法。
背景技术
随着中国社会经济的高速发展，环境污染问题成为经济发展日益突出的矛盾。高强度的噪声危害着人们的机体，使人感到疲劳，产生消极情绪，甚至引起神经系统、心血管系统、内分泌系统、消化系统以及视觉等方面的疾病。噪声污染与水污染、大气污染、固体废弃物污染被看成是世界范围内四个主要环境问题，有着极大的危害性。因此，噪声的防治与控制已成为当今社会发展亟待解决的重要问题之一。
目前，噪音控制的方法主要有两个方面：一是控制振源与声源；其次是隔断振动与噪声向周围的传递。控制振源是一种治本的方法，但由于很多声源是客观存在的，故人们对噪音的控制还是主要着重于传播控制。目前，常用的噪音传播控制的方法是吸声和隔声。所谓吸声即采取吸声材料、吸声结构降低反射引起的混响声，从而达到控制噪音的目的；隔声即利用隔声材料或隔声结构隔离或阻挡声能的传播，把噪音与接受者隔开以达到噪声防治及控制。
隔声材料的隔声效果一般用隔声量来表征。理论分析和大量的试验研究结果表明，单层均质材料的隔声性能和材料的面密度和声波的频率有关，材料的面密度越大，隔声效果越好。因此，传统的隔声材料一般选择密实、质量较大的如钢、砖、混凝土结构等金属与无机材料，主要是通过较大的惯性声阻来减少声波的透射。但许多传统的隔声材料比较笨重，加工性能较差，生产成本较高等缺点大大限制了其应用范围。同时，随着现代技术与其它工业如汽车、高速列车、航空航天等的飞速发展，以及人们对生活环境和质量的要求越来越高，对于轻质、易加工成型、隔声性能较好的隔声材料的需求越加强烈。因此，高分子材料因其特殊的长链结构、较高的阻尼损耗因子、易于加工改性、质轻等特点正逐渐成为声学材料领域的研究热点。
另一方面，材料的特性阻抗为声波在材料中的传播速度与材料密度的乘积，是表征介质本身声学性质的重要物理量，是判断材料作为隔声材料或透声材料的主要标志之一。当平面波入射到各向同性的均匀介质表面时，是发生入射还是反射就主要取决于材料的特性阻抗。当两种介质的特性声阻抗失配时，声波在界面处发送反射。因此可以通过改变基质中的填料和配合剂等对其特性阻抗进行调节，形成具有不同声阻抗特性的材料，然后将其叠加复合在一起，这样就可以在叠合的界面处产生声波的反射，达到提高材料隔音量的目的。
隔声材料研究和应用起源于日本，1998年日本静香株式会社推出以无毒沥青、金属粉末等混合在一起做成的减振隔音片材。近年来国内关于隔声复合材料及部件、结构设计方面已有大量的研究报道，并开发出许多广泛应用的新材料和新技术。
据中国专利等有关资料检索表明，中国专利：200310121494.0《一种保湿环保墙体材料》；200410016049.2《纳米多孔二氧化硅气凝胶块体的制备方法》；0253293.1《一种多孔无机材料及其制造方法》等，所公布的多为无机材料，密度高。中国专利02157782.X《高比重的隔声复合材料》；CN 1654537A《阻燃隔声毡》；CN101343391A《高分子基金属粉末阻燃隔声毡》；CN101735530A《阻燃隔声复合材料及隔声部件》；CN1583864A《轿车用隔音阻尼降噪片材的制备方法》等公布了一些高分子基隔音复合材料，但材料中普遍添加金属粉末等高比重填料，导致材料的整体密度偏大，生产过程中对挤出设备的螺杆磨损严重，同时材料使用的稳定性和金属粉末的处理效果有很大的关系，金属粉末表面氧化物的处理复杂。另外材料的阻燃、环保性能方面有待进一步提高。
发明内容
本发明主要解决的问题是：提供一种具有高隔声量、密度低、阻燃、无毒环保、韧性好、强度大、可干法施工，占用空间小，使用不影响室内装饰效果等优点的一种隔声卷材制品及制备方法。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品：所述的环保阻燃隔声卷材制品由材料A和材料B交替叠加复合而成，
其中，材料A的重量份配比的组分组成为：PVC：100份，环保增塑剂：10-25份，填充剂：25-50份，阻燃抑烟剂：3-10.5份，助剂：10-17份；
材料B的重量份配比的组分组成为：PVC：100份，环保增塑剂：20-45份，填充剂：20-45份，阻燃抑烟剂：3-10.5份，发泡剂及调节剂：0.5-5份，助剂：6.8-10.6份。
更进一步的是：
所述的环保阻燃隔声卷材制品叠加的层数为大于2的偶数层。
所述的材料A和材料B中填充剂均为硫酸钡，以调节两个材料的面密度。
所述的材料A和材料B中还可加入碳酸钙或滑石粉，以降低配方成本，添加份数为1-10份。
所述的复合材料A和复合材料B的助剂为钙锌稳定剂、钛白粉、润滑剂、加工助剂、抗氧剂和抗静电剂中的一种或几种。
所述的阻燃抑烟剂为氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物，其中氢氧化镁：氢氧化铝的重量比为1：1-1：5，氢氧化镁/氢氧化铝混合物与硼酸锌的重量比为1:1。
所述阻燃抑烟剂在使用之前需通过力化学反应球磨装置球磨20-60 min,以达到均匀混合和降低颗粒粒径大小，提高阻燃抑烟效率和制品物理性能。
本发明还包括一种上述任意一种具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，配料：材料A的重量份配比的组分为：
PVC：100份，环保增塑剂：10-25份，填充剂：25-50份，阻燃抑烟剂：3-10.5份，助剂：10-17份；
材料B的重量份配比的组分为：
PVC：100份，环保增塑剂：20-45份，填充剂：20-45份，阻燃抑烟剂：3-10.5份，发泡剂及调节剂：0.5-5份，助剂：6.8-10.6份；
步骤2，混料：
材料A的混料，将配好的PVC和环保增塑剂加入高速搅拌机中，在70℃-90℃混合2分钟，然后加入硫酸钡、球磨处理的氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物、助剂，再高速混合，待温度上升到110-120℃即可出料；
材料B的混料，将配好的PVC和环保增塑剂加入高速搅拌机中，在70℃-90℃混合2分钟，然后加入硫酸钡、球磨处理的氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物、发泡剂和调节剂，助剂，再高速混合，待温度上升到110-120℃即可出料；
步骤3，造粒：将所述的材料A和材料B的混合均匀的物料分别放入两台双螺杆挤出机中并分别挤出造粒，得到材料A和材料B的粒料，其中B材料造粒温度应低于发泡剂的发泡温度；
步骤4，复合压延：将材料A和材料B的两种粒料分别加入到两台挤出机中，经挤出塑化后两股熔体在专用的模具中汇合，形成多层叠加结构的熔体经片材压延机压延成规定尺寸的卷材即为成品。
更进一步的是：
所述的材料A的在进行造粒步骤时，双螺杆料筒温度为150-190℃，口模温度为150-200℃；所述的材料B在进行造粒步骤时，双螺杆料筒温度为120-135℃，口模温度为120-135℃。
所述的复合压延步骤中，两台挤出机主机料筒控制温度为160-195℃，连接处口模控制温度为150-175℃，模具控制温度为150-175℃，压延机三辊温度为60-90℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、提供一种环保型阻燃隔声卷材制品，制品具有密度低、隔音量高；阻燃、无毒环保，强度高、韧性强，可干法施工和成本低的特点。
2、通过两种不同面密度材料A和B在界面处形成声阻抗差异，对传播的声波进行反射，提高声波透过材料的衰减量，多层叠加复合结构形成多个反射界面，因此可以大大提高制品的隔音量，与同类材料相比，1 mm厚的卷材制品的平均隔音量达到25dB，相当于传统2mm厚材料的隔音量。同时，这种多层叠加复合结构是在生产过程中在挤出机中自动、一次性完成的，生产效率高。
3、卷材制品利用隔音和吸音两个原理来达到降噪的目的，材料设计中形成发泡和密实层交替叠加，在形成不同层声阻抗的同时，发泡层可以起到吸音的作用，同时降低制品整体密度。
4、制品薄、柔性好、强度高，直接通过铆钉的方法就可固定施工，避免胶黏剂固定带来的有机挥发物等环保问题，可广泛用于建筑、装饰、交通、工厂等领域的隔音降噪。本发明片材的示意图如图1所示，其中白色为A密实层，灰色为B发泡层。
附图说明
图1为本发明具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
实施例1：
1、造粒：
材料A：将50 Kg PVC和12.5 Kg环保增塑剂在70-90℃温度下高速搅拌2分钟，再将25 Kg硫酸钡，5.25 Kg氢氧化镁-氢氧化-硼酸锌铝复合物（其中氢氧化镁：氢氧化铝：硼酸锌的重量比为1：1：2）、钙锌稳定剂1.6 Kg，钛白粉3.2Kg润滑剂0.1 Kg，抗氧剂0.1 Kg分别加入到其中，高速搅拌至110-120℃，出料，将以上粉料经双螺杆挤出机造粒，螺杆料筒温度为150-190℃（最好是150-155℃），口模温度为150-200℃（最好是150℃）。
材料B：将50 Kg PVC和22.5 Kg环保增塑剂在70-90℃（最好是70℃）温度下高速搅拌2分钟，再将22.5 Kg硫酸钡，5Kg的碳酸钙，5.25 Kg氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物（其中氢氧化镁：氢氧化铝：硼酸锌的重量比为1：3：4）、钙锌稳定剂1.5 Kg，钛白粉3.5Kg、润滑剂0.15 Kg，抗氧剂0.15 Kg，发泡剂及调节剂1.65Kg分别加入到其中，高速搅拌至110-120℃，出料，将以上粉料经双螺杆挤出机造粒，双螺杆料筒温度为120-135℃（最好是120℃），口模温度120-135℃（最好是120℃）。
2、挤出压延成型
设定挤出机1料筒温度为160℃，口模温度150℃，挤出机2料筒温度为160℃，口模温度155℃，挤出模具温度150℃。
组装模具倍增器的个数为4个。经过挤出机塑化后熔体在共挤出模具中汇合叠加，形成16层叠加在一起的卷材制品。
实施例2
1、造粒：
材料A：将25 Kg PVC和2.5 Kg环保增塑剂在70-90℃温度下高速搅拌2分钟，再将6.25 Kg硫酸钡，0.75Kg氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物（其中氢氧化镁：氢氧化铝：硼酸锌的重量比为1：2：3）、钙锌稳定剂1.1Kg，钛白粉1.3Kg润滑剂0.03Kg，抗氧剂0.06 Kg，加工助剂0.6 Kg（助剂共12.36份）分别加入到其中，高速搅拌至110-120℃，出料，将以上粉料经双螺杆挤出机造粒，螺杆料筒温度为150-190℃（最好是168℃），口模温度为150-200℃（最好是168℃）。
材料B：将25 Kg PVC和5.0Kg环保增塑剂在70-90℃温度下高速搅拌2分钟，再将5.0Kg硫酸钡，1.0 Kg氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物、钙锌稳定剂0.6 Kg，钛白粉1.0Kg，润滑剂0.05 Kg，抗氧剂0.05 Kg，发泡剂及调节剂0.125Kg分别加入到其中，高速搅拌至110-120℃，出料，将以上粉料经双螺杆挤出机造粒，螺杆料筒温度120-135℃（最好是125℃），口模温度120-135℃（最好是125℃）。
2、挤出压延成型
设定挤出机1料筒温度为172℃，口模温度175℃，挤出机2料筒温度为170℃，口模温度170℃，挤出模具温度170℃。
组装模具倍增器的个数为6个。经过挤出机塑化后熔体在共挤出模具中汇合叠加，形成64层叠加在一起的片材制品。
实施例3
1、造粒：
材料A：将37.5 Kg PVC和8.5 Kg环保增塑剂在70-90℃温度下高速搅拌2分钟，再将12.5 Kg硫酸钡，3 Kg碳酸钙，2.5 Kg氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物（其中氢氧化镁：氢氧化铝的重量比为1：1：2）、钙锌稳定剂2.8 Kg，钛白粉3.3Kg，润滑剂0.22 Kg，抗氧剂0.07Kg分别加入到其中，高速搅拌至110-120℃，出料，将以上粉料经双螺杆挤出机造粒，螺杆料筒温度150-190℃（最好是170℃），口模温度为150-200℃（最好是175℃）。
材料B：将50 Kg PVC和15 Kg环保增塑剂在70℃温度下高速搅拌2分钟，再将15 Kg硫酸钡，4.0 Kg氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物、钙锌稳定剂1.2 Kg，加工助剂1Kg，钛白粉1.5 Kg, 润滑剂0.15 Kg，抗氧剂0.25 Kg，发泡剂及调节剂2.5Kg分别加入到其中，高速搅拌至110℃，出料，将以上粉料经双螺杆挤出机造粒，螺杆料筒温度120-135℃（最好是130℃），口模温度120-135℃（最好是130℃）。
2、挤出压延成型
设定挤出机1料筒温度为190℃，口模温度185℃，挤出机2料筒温度为175℃，口模温度175℃，挤出模具温度165℃，压延机三辊温度为60-90℃。
组装模具倍增器的个数为6个。经过挤出机塑化后熔体在共挤出模具中汇合叠加，形成64层叠加在一起的片材制品。
表1中为实施例制品的对比结果：
表1：
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3
隔音量（dB） 27 22 25
氧指数（%） 40 38 42
面密度（Kg/m2） 2.4 1.8 2.0
拉伸强度（MPa） 10.7 13.5 11.0
断裂伸长率（%） 89 126 90

Claims (7)

1.一种具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述的环保阻燃隔声卷材制品由材料A和材料B交替叠加复合而成，
其中，材料A的重量份配比的组分为：PVC：100份，环保增塑剂：10-25份，填充剂：25-50份，阻燃抑烟剂：3-10.5份，助剂：10-17份；
材料B的重量份配比的组分为：PVC：100份，环保增塑剂：20-45份，填充剂：20-45份，阻燃抑烟剂：3-10.5份，发泡剂及调节剂：0.5-5份，助剂：6.8-10.6份。
2.根据权利要求1所述的具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述的环保阻燃隔声卷材制品叠加的层数为大于2的偶数层。
3.根据权利要求1所述的具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述的材料A和材料B中填充剂均为硫酸钡。
4.根据权利要求1所述的具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述的材料A和材料B中还可加入碳酸钙或滑石粉，以降低配方成本添加的重量份数为1-10。
5.根据权利要求1所述的具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述的复合材料A和复合材料B的助剂为钙锌稳定剂、钛白粉、润滑剂、加工助剂、抗氧剂和抗静电剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述的阻燃抑烟剂为氢氧化镁-氢氧化铝-硼酸锌复合物，其中氢氧化镁：氢氧化铝的重量比为1：1-1：5，氢氧化镁/氢氧化铝混合物与硼酸锌的重量比为1:1。
7.根据权利要求5所述的具有多层复合结构的环保阻燃隔声卷材制品，其特征在于：所述阻燃抑烟剂在使用之前需通过力化学反应球磨装置球磨20-60 min,以达到均匀混合和降低颗粒粒径大小，提高阻燃抑烟效率和制品物理性能。
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聚氯乙烯基泡沫吸声材料的制备;钱军民等;《塑料科技》;20000831(第04期);5-8 *

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