CN104369492B - 一种多层板材及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多层板材及其制备方法和应用。所述多层板材包括至少一个发泡层和至少一个片层，所述发泡层和所述片层各自为聚烯烃材料，且所述发泡层和所述片层中至少一层的聚烯烃材料为交联的聚烯烃材料。本发明提供的所述多层板材在用作隔声降噪材料时能够表现出较好的隔声降噪性能。

Description

一种多层板材及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种多层材料，该多层材料的制备方法，以及该多层材料作为隔声材料的应用。
背景技术
随着现代工业、交通运输业和建筑业的飞速发展，噪声污染日益严重，其对环境的影响特别是对人类追求绿色生活的影响己经引起社会各界的关注，噪声污染的防治与控制己经成为目前全球关注的亟待解决的重大课题。减少噪声的第一步是对声源的控制，但由于在环境中声源的客观存在，人们主要着重于对噪声传播途径的控制以减少噪声对接受者的危害。因此，作为噪声控制工程领域中隔声构件的核心组成部分，不同的隔声材料被开发和设计。
隔声材料是指用来构成隔声结构的材料以用于隔绝空气中传播的声波，尽量减弱从结构背面入射的声波（透射波）强度。隔声材料的用途已非常广泛，如为了防止噪声从室外侵入，可用于外墙、屋顶结构和窗等部位；为了减轻噪声，可以作为隔声屏的掩蔽材料；可以用于有强大气流噪声的管道等的外衬材料。对于材料隔声性能的研究最初主要集中在建筑领域。Crocker在研究单层墙和双层墙的隔声特性时，应用统计能量分析的方法建立了隔声性能预测模型。Vinokur通过对墙体、楼板和窗户等的隔声测试，研究了影响构件隔声性能的一些因素，讨论了提高构件隔声性能的方法。Osipov等重点研究了建筑物间隔声构件的低频声传递损耗，发现测试构件的低频隔声性能不仅依赖于构件本身的性质，隔声体系的尺寸和形状对其性能也有重要影响。
传统的隔声材料为遵循质量定律通常是选择密实、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。使用高分子材料代替传统重质隔声材料作为轻质隔声构件的基体已经成为噪声控制工程的重要组成部分。
但相比于大多数金属材料和无机材料，通用高分子材料的模量和面密度较低，其单独作为隔声材料使用时隔声性能较差。因此，须对高分子材料进行必要的结构设计和改性以提高其对声波的阻隔能力。
目前，高分子材料在隔声领域方面的应用主要集中在其与金属、无机材料的结构设计上。如在约束型隔声构件中，粘弹性高分子材料常用作隔声构件的中间层，利用高分子材料特殊的粘弹性、高阻尼与质轻等特点，即能把双层基板隔开以减弱共振频率区和吻合频率区的声能透射从而增加构件的隔声量又能有效的降低构件的质量。Kwan Han Yoon等研究了一系列聚氨酯材料作为构件阻尼层的阻尼性能和声传递损耗，研究发现声波在高分子材料中的能量损耗主要由材料的阻尼因子决定。在噪声的主动控制方面，Leif Kari研究发现粘弹高分子材料作为中间层能有效的减少声波的辐射。黄建国、郑辉等讨论了阻尼复合结构隔声性能和影响参数，并利用等效参数法对复合结构的隔声量进行了模拟，得到了阻尼复合结构的几何参数和物理参数对声传递损耗的影响规律。类似的“夹心”结构可以通过高分子材料的高阻尼特性减少声波的辐射以提高构件的隔声性能。
在此基础上，CN101511578A公开了一种多层泡沫-薄膜复合结构，其包含至少一个薄膜层，该薄膜层与包含各向异性泡孔的至少一个泡沫层邻接。但是，这种多层泡沫-薄膜复合结构的泡沫层中的泡孔尺寸较大且不均匀，而且泡易扩散到非发泡层（也即薄膜层），使得该多层泡沫-薄膜复合结构在用作隔声材料时隔声效果较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有的用作隔声结构的高分子材料的隔声效果较差的缺陷，提供一种多层板材，以及该多层板材的制备方法和作为隔声材料的应用。
本发明提供了一种多层板材，该多层板材包括至少一个发泡层和至少一个片层，所述发泡层和所述片层各自为聚烯烃材料，且所述发泡层和所述片层中至少一层的聚烯烃材料为交联的聚烯烃材料。优选地，所述发泡层是通过将第一聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出而制备的，所述第一聚烯烃树脂组合物含有100重量份的第一聚烯烃树脂、0.05-2重量份的第一交联剂和0.1-5重量份的发泡剂；所述片层是通过将第二聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出而制备的，所述第二聚烯烃树脂组合物含有100重量份的第二聚烯烃树脂和0-2重量份的第二交联剂。
本发明还提供了上述多层板材的制备方法，该方法主要包括：将所述第一聚烯烃树脂组合物和所述第二聚烯烃树脂组合物分别加入共挤出装置中进行共挤出成型，制成包括至少一个由所述第一聚烯烃树脂组合物形成的发泡层和至少一个由所述第二聚烯烃树脂组合物形成的片层。
本发明还提供了另一种上述多层板材的制备方法，该方法主要包括：（1）将第一交联剂、发泡剂和第一聚烯烃树脂混合，并在所述第一交联剂的分解温度以下且在所述第一聚烯烃树脂的熔点以上进行熔融挤出造粒，制成含第一交联剂和发泡剂的第一聚烯烃母料；将第二聚烯烃树脂和任选的第二交联剂混合，并在所述第二交联剂的分解温度以下且在所述第二聚烯烃树脂的熔点以上进行熔融挤出造粒，制成任选地含第二交联剂的第二聚烯烃母料；（2）将所述第一聚烯烃母料和所述第二聚烯烃母料分别加入共挤出装置中进行共挤出成型，制成包括至少一个由所述第一聚烯烃母料形成的发泡层和至少一个由所述第二聚烯烃母料形成的片层。
本发明还提供了上述多层板材作为隔声降噪材料的应用。
在本发明提供的多层板材中，通过对发泡层和/或片层选择性地进行交联，使得发泡层的泡孔尺寸较小且分布比较窄，而且发泡层的泡孔基本上不会扩散到片层中，因而该多层板材在用作隔声材料时可以表现出较好的隔声降噪性能。
而且，在本发明中，适用于形成发泡层的聚烯烃树脂不仅可以为熔融指数较低的聚烯烃树脂，也可以为熔融指数较高的聚烯烃树脂，使得本发明的原料来源更加广泛了。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为声波通过本发明所述的多层板材的线路示意图；
图2A和2B为实施例1制备的多层板材的横截面照片；
图3A和3B为实施例2制备的多层板材的横截面照片；
图4A和4B为对比例1制备的多层板材的横截面照片；
图5为对比例2制备的多层板材的横截面照片；
图6为实施例3制备的多层板材的横截面照片；
图7为对比例3制备的多层板材的横截面照片；
图8为实施例1制备的多层板材中泡孔尺寸分布图表；
图9为实施例2制备的多层板材中泡孔尺寸分布图表；
图10为实施例3制备的多层板材中泡孔尺寸分布图表；
图11为对比例3制备的多层板材中泡孔尺寸分布图表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种多层板材，该多层板材包括至少一个发泡层和至少一个片层，所述发泡层和所述片层各自为聚烯烃材料，且所述发泡层和所述片层中至少一层的聚烯烃材料为交联的聚烯烃材料。其中，优选地，所述发泡层是通过将第一聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出而制备的，所述第一聚烯烃树脂组合物含有100重量份的第一聚烯烃树脂、0.05-2重量份的第一交联剂和0.1-5重量份的发泡剂；所述片层是通过将第二聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出而制备的，所述第二聚烯烃树脂组合物含有100重量份的第二聚烯烃树脂和0-2重量份的第二交联剂。
在所述多层板材中，所述发泡层的聚烯烃材料优选为交联的聚烯烃材料。优选地，所述发泡层的聚烯烃材料的交联度大于0小于或等于40%，更优选大于0小于或等于30%。在本发明中，交联度根据ASTM D2765的方法测得。
在本发明中，为了避免所述发泡层的泡孔扩散到所述片层中，从而进一步改善所述多层板材的隔声降噪性能，所述片层的聚烯烃材料优选为交联的聚烯烃材料。进一步优选地，所述片层的交联度大于0小于或等于45%，更优选大于0小于或等于30%。
所述发泡层和所述片层各自的层数可以为一层或多个，优选二者中至少一者为多层，更优选二者均为多层。
优选地，当所述发泡层和所述片层中的至少一者为多层或者二者均为多层时，所述发泡层和所述片层交替设置。在这种情况下，所述多层板材会进一步改善隔声降噪性能。
当所述发泡层和所述片层均为多层时，所述发泡层和所述片层各自的层数可以为2-200层，优选为4-32层，进一步优选为4-16层。
在所述多层板材中，各个所述发泡层的厚度可以为10-1500μm，优选为20-500μm。
在所述多层板材中，各个所述片层的厚度可以为1-1500μm，优选为10-500μm。
所述多层板材的密度可以为0.1-1g/cm3，优选为0.3-0.9g/cm3。在所述多层板材中，所述发泡层的密度可以为0.05-0.9g/cm3，优选为0.1-0.8g/cm3；所述片层的密度可以为0.8-1.5g/cm3，优选为0.85-0.98g/cm3。进一步优选地，所述发泡层和所述片层的密度之比为1：1.1-20，更优选为1：1.2-8。当所述多层板材以及其中的发泡层和片层具有上述密度范围时，所述多层片层具有较好的隔声降噪性能。
在所述多层板材的发泡层中，泡孔的平均尺寸可以为10-500μm，优选为50-200μm。当所述多层板材的发泡层中的泡孔尺寸满足上述范围时，所述多层片层具有较好的隔声降噪性能。
在所述多层板材的发泡层中，泡孔体积占发泡层的总体积的百分比（也即泡孔体积比）可以为10-95%，优选为50-90%。
在所述第一聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述第一聚烯烃树脂，所述第一交联剂的含量优选为0.1-0.5重量份，所述发泡剂的含量优选为0.5-2重量份。
在所述第二聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述第二聚烯烃树脂，所述第二交联剂的含量优选为0.05-2重量份，更优选为0.1-0.5重量份。
所述第一聚烯烃树脂与所述第二聚烯烃树脂可以相同或不同。优选地，所述第一聚烯烃树脂与所述第二聚烯烃树脂相同。在该优选情况下，所述发泡层与所述片层之间可以产生较强的粘结力，从而能够很好地粘结在一起。
所述第一聚烯烃树脂和所述第二聚烯烃树脂各自可以为本领域常规使用的聚烯烃树脂，例如，可以选自低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C4-8烯烃共聚物中的一种或多种。优选情况下，所述聚烯烃树脂为低密度聚乙烯（如线性低密度聚乙烯）、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C4-8烯烃共聚物中的一种或多种。进一步优选地，所述聚烯烃树脂为重均分子量为60,000-110,000的聚乙烯。所述低密度聚乙烯和所述高密度聚乙烯为本领域常规意义上的低密度聚乙烯和高密度聚乙烯，通常，所述低密度聚乙烯的密度可以为0.91-0.945g/cm3；所述高密度聚乙烯的密度可以为0.946-0.967g/cm3。
所述第一聚烯烃树脂和所述第二聚烯烃树脂各自的熔融指数可以为0.1-12g/10min，也即适合用作所述第一聚烯烃树脂和所述第二聚烯烃树脂的聚烯烃树脂各自可以为低熔融指数的聚烯烃树脂，即熔融指数为3g/10min以下的聚烯烃树脂，也可以为高熔融指数的聚烯烃树脂，即熔融指数为8g/10min以上的聚烯烃树脂。在本发明中，熔融指数是指根据GB-3682-2000的方法测得。
所述第一交联剂和所述第二交联剂各自可以为本领域常规使用的聚烯烃交联剂，且二者可以相同或不同。优选地，所述第一交联剂和所述第二交联剂各自为过氧化物交联剂。所述过氧化物交联剂例如可以为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、叔丁基过氧化氢、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已-3-炔、二酰基过氧化物、过氧化二叔丁基、烷基过氧化氢、过氧化二月桂酰、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的一种或多种。
为了更好地控制交联剂的交联效率和交联度，可以在所述的第一聚烯烃树脂组合物和/或第二聚烯烃树脂组合物交联剂体系中加入交联助剂，所选的交联助剂可以为三丙烯基氰脲酸酯。此外还有双(甲基丙烯酸)乙二醇酯、对苯二甲酸二丙烯酯、三(甲基丙烯酸)三羟甲基丙烷、间苯二马来酰亚胺、1，2-顺聚丁二烯、N,N′-苯基双马来酰亚胺、甲基丙烯酸烯丙酯异氰尿酸三烯丙酯等。在所述第一和/或第二聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，交联助剂的含量可以为0.05-2重量份，优选为0.1-1重量份。
所述发泡剂可以为本领域常规使用的化学发泡剂。优选地，所述发泡剂为分解温度大于130℃的发泡剂，进一步优选为偶氮二甲酰胺（分解温度为200-210℃）、偶氮二异丁腈（分解温度为65-85℃）、N,N-二亚硝基五次甲基四胺（分解温度为190-205℃）、4,4-氧代双苯磺酰肼（分解温度为155-160℃）、碳酸氢钠（>65）和碳酸铵（>60℃）中的至少一种，最优选为偶氮二甲酰胺（分解温度为200-210℃）。
为了使交联温度和发泡剂分解温度更好的匹配，所述第一聚烯烃树脂组合物种可以加入发泡助剂，以方便调节发泡剂的分解温度。所述发泡助剂可以为本领域常用的发泡助剂，例如可以选为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、氧化锌、氧化镁、水杨酸、二氧化硅或者它们的混合物。在所述第一聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述第一聚烯烃树脂，发泡助剂的含量可以为0.05-2重量份，优选为0.1-1重量份。
所述第一聚烯烃树脂组合物可以通过添加发泡成核剂来更好的控制泡孔的成核、生长。所述发泡成核剂可以为山梨酸钾或柠檬酸钠等常用的发泡成核剂。在所述第一聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述第一聚烯烃树脂，所述发泡成核剂的含量可以为0.1-5重量份，优选为0.5-2重量份。
为了进一步改善材料的隔声降噪性能，所述第一聚烯烃树脂组合物和/或所述第二聚烯烃树脂组合物可以含有填料。所述填料可以为本领域常用的填料，如碳酸钙、滑石、云母、硫酸钡、二氧化硅、硅酸盐、硅灰石，高岭土、玻璃纤维、碳纤维或它们的混合物。在所述第一聚烯烃树脂组合物或所述第二聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述聚烯烃树脂，填料的含量可以为1-50重量份，优选为5-30重量份。
为了确保阻燃性，所述第一聚烯烃树脂组合物和所述第二聚烯烃树脂组合物各自还可以含有阻燃剂。所述阻燃剂可以为本领域常规使用的阻燃剂，例如可以为选自十溴二苯醚、八溴二苯醚、五溴二苯醚、2,2-双(3,5-二溴-4-羟基苯酚)丙烷和双(五溴苯氧基)四溴苯中的至少一种。在聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，阻燃剂的含量可以为0-2重量份，优选为0.05-1.5重量份，更优选为0.08-1重量份。
所述第一聚烯烃树脂组合物和所述第二聚烯烃树脂组合物还可以含有本领域常规使用的其他添加剂以进一步改善所述箱体的性能。其他添加剂例如可以为抗氧化剂、UV添加剂、颜料、加工助剂等。所述抗氧化剂可以用于提高箱体的稳定性和长期耐老化性能，本发明中可使用的抗氧化剂可以为市售的抗氧剂产品，如抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂264、双酚A等。所述UV添加剂可以用于提高箱体的耐老化性能，本发明中可使用的UV添加剂可以为市售的UV添加剂，如UV934、UV531等。所述颜料可以用于改善制品的外观，适用于本发明的颜料可以为市售的耐高温抗氧化颜料产品。所述加工助剂可以用于改善加工性能，例如可以为常规的脱模剂、润滑剂、爽滑剂等。在聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，其他添加剂的含量可以为0-10重量份，优选为0.01-5重量份。
在将第一聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出以制备发泡层以及将第二聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出以制备片层的过程中，熔融挤出的操作温度各自可以为170-230℃，优选为185-220℃。
本发明还提供了一种制备多层板材的方法，该方法主要包括以下步骤：
将所述第一聚烯烃树脂组合物和所述第二聚烯烃树脂组合物分别加入共挤出装置中进行共挤出成型，制成包括至少一个由所述第一聚烯烃树脂组合物形成的发泡层和至少一个由所述第二聚烯烃树脂组合物形成的片层。
本发明还提供了另一种制备多层板材的方法，该方法主要包括以下步骤：
（1）将第一交联剂、发泡剂和第一聚烯烃树脂混合，并在所述第一交联剂的分解温度以下且在所述第一聚烯烃树脂的熔点以上进行熔融挤出造粒，制成含第一交联剂和发泡剂的第一聚烯烃母料；将第二聚烯烃树脂和任选的第二交联剂混合，并在所述第二交联剂的分解温度以下且在所述第二聚烯烃树脂的熔点以上进行熔融挤出造粒，制成任选地含第二交联剂的第二聚烯烃母料；
（2）将所述第一聚烯烃母料和所述第二聚烯烃母料分别加入共挤出装置中进行共挤出成型，制成包括至少一个由所述第一聚烯烃母料形成的发泡层和至少一个由所述第二聚烯烃母料形成的片层。
优选地，所述第一交联剂的用量使得所述发泡层的交联度大于0小于或等于40%，更优选大于0小于或等于30%。
优选地，所述第二交联剂的用量使得所述片层的交联度大于0小于或等于45%，更优选大于0小于或等于30%。
优选地，形成的所述发泡层和所述片层中的至少一者为多层，更优选二者均为多层。当形成的所述发泡层和所述片层中的至少一者为多层时，进一步优选使所述发泡层和所述片层交替叠置。
优选地，形成的所述发泡层和所述片层各自的层数为2-200层，更优选为4-32层，进一步优选为4-16层。
优选地，形成的各个所述发泡层的厚度为10-1500μm，更优选为20-500μm。
优选地，形成的各个所述片层的厚度为1-1500μm，更优选为10-500μm。
根据本发明的所述方法制备的所述多层板材的密度可以为0.1-1g/cm3，优选为0.3-0.9g/cm3。其中，形成的所述发泡层的密度可以为0.05-0.9g/cm3，优选为0.1-0.8g/cm3；形成的所述片层的密度可以为0.8-1.5g/cm3，优选为0.85-0.98g/cm3。进一步优选地，所述发泡层和所述片层的密度之比为1：1.1-20，更优选为1：1.2-8。
在形成的发泡层中，泡孔体积占发泡层的总体积的百分比（也即泡孔体积比）可以为10-95%，优选为50-90%。
在形成的发泡层中，泡孔的平均尺寸可以为10-500μm，优选为30-200μm。
在步骤（1）中，熔融挤出制备第一聚烯烃母料和熔融挤出制备第二聚烯烃母料的的过程各自可以根据常规的熔融挤出方式实施，它们的操作温度各自可以120-160℃，优选为130-150℃。
在步骤（1）中，相对于100重量份的所述第一聚烯烃树脂，所述第一交联剂的用量为0.05-2重量份，优选为0.1-0.5重量份；所述发泡剂的用量为0.1-5重量份，优选为0.5-2重量份。
在步骤（1）中，相对于100重量份的所述第二聚烯烃树脂，所述第二交联剂的用量为0-2重量份，优选为0.05-2重量份，更优选为0.1-0.5重量份。
在步骤（2）中，共挤出装置和共挤出成型的条件均可以根据常规的聚烯烃挤出成型工艺确定。例如，共挤出成型的操作温度可以为170-230℃，优选为185-220℃。
在一种实施方式中，所述多层板材的制备方法包括：将含有第一交联剂、发泡剂和第一聚烯烃树脂的第一聚烯烃树脂组合物以及含有第二交联剂和第二聚烯烃树脂的第二聚烯烃树脂组合物分别加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，分别制成第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料；将所述第一聚烯烃母料和所述第二聚烯烃母料分别投入挤出装置的两台挤出机中，熔融塑化后，使两股熔体在分配器中叠合，经过n个倍增器的切割和叠合后，从出口模流出，再经过三辊压延机的压制和牵引机的牵引，得到由2(n+1)个交替层构成的多层板材，其中，n优选为0-9，更优选为1-7，进一步优选为2-5。所述第一聚烯烃树脂组合物和所述第二聚烯烃树脂组合物均与前文描述的相同。
在所述多层板材的制备方法中，所述第一交联剂、所述第二交联剂、发泡剂和所述第一聚烯烃树脂均与前文描述的相同。
本发明还提供了所述多层板材作为隔声材料的应用。当所述多层板材用作隔声材料时，所述多层板材的隔声作用的过程如图1所示，声波经过多层板材的片层和发泡层的多重穿透和反射之后，使得声波只能以微弱的能量完全穿透所述多层板材，或者声波的能量会被多层板材完全吸收和反射，因而可以达到较好的隔声效果。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例和对比例中，交联度的测试方法：根据ASTM D2765的方法检测，具体地，从产品上切取一块质量为W1（约为0.400±0.015g）的塑料块，将其切碎并放入一个100ml的不锈钢网袋中（网袋的规格参照ASTM D2765的要求）。样品在170℃下在二甲苯溶液中抽提20小时后，将样品取出并在90℃的真空干燥箱内烘6小时后，称其质量为W2，并根据以下公式计算交联度：交联度=（W2/W1）×100%；
泡孔尺寸和泡孔尺寸分布是用Nano-measurer粒径统计软件对扫描电镜图片上的泡孔进行粒径统计。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的所述多层板材及其制备方法。
（1）制备第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料
将100重量份的乙烯-辛烯共聚物（POE，牌号：8150，购自陶氏化学公司，熔融指数为0.5g/10min，重均分子量为213035g/mol，辛烯含量为25%）、0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）和0.8重量份的偶氮二甲酰胺（AC）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制得交联度约为30%第一聚烯烃母料A1。
将50重量份的高密度聚乙烯（HDPE，牌号：5000S，购自大庆石化公司，熔融指数为1.0g/10min，重均分子量为257878g/mol）和50重量份的乙烯-辛烯共聚物（POE，牌号：8150，购自陶氏化学公司，熔融指数为0.5g/10min，重均分子量为213035g/mol，辛烯含量为25%）以及0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为140℃、145℃、150℃和145℃，挤出造粒，得到交联度约为22%的第二聚烯烃母料B1。
（2）制备多层板材
将所述第一聚烯烃母料A1和所述第二聚烯烃母料B1以重量比为1:1分别投入多层共挤出装置的两台挤出机中，两台挤出机的转速比为1：1，挤出后在分配器（温度为195℃）中叠合，再经过2个倍增器的切割和叠合，然后从出口模（温度为200℃）流出，接着在压延机的压制和牵引机的牵引下制得具有交替的4个发泡层和4个片层的多层板材S1，其中，各个发泡层的厚度约为300μm，各个片层的厚度约为200μm。
所述多层板材S1的密度为0.76g/cm3，其中，发泡层的密度为0.4g/cm3，片层的密度为0.9g/cm3，发泡层的平均泡孔尺寸为96.3μm，发泡层中泡孔体积比为51%。所述发泡层的泡孔尺寸分布图表如图8所示，由图8可以看出，泡孔尺寸分布比较集中、大小比较均匀，具体地，孔径为75-125μm的泡孔约占85%。所述多层板材S1的横截面放大80倍的照片如图2A所示，放大200倍的照片如图2B所示，由图2A和2B可以看出，发泡层与片层之间界限比较清晰，发泡层中的泡孔并未扩散到片层中。
对比例1
根据实施例1的方法制备聚烯烃母料和多层板材，所不同的是，将制备的所述第一聚烯烃母料A1和所述第二聚烯烃母料B1混合均匀后投入同一台挤出机中进行挤出成型，形成厚度为约2000μm的板材DS1。
板材DS1的横截面放大80倍的照片如图4A所示，放大200倍的照片如图4B所示，由图4A和4B可以看出，整个板材都分布有泡孔，没有片层（即非发泡层）。
对比例2
根据实施例1的方法制备聚烯烃母料和多层板材，所不同的是，在制备第二聚烯烃母料时不加入DCP，从而制得多层板材DS2。
所述多层板材DS1的横截面放大200倍的照片如图5所示，由图5可以看出，发泡层中的泡孔已经扩散到了片层中，发泡层与片层之间没有清晰的界限。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的所述多层板材及其制备方法。
将实施例1中制备的第一聚烯烃母料A1和第二聚烯烃母料B1以重量比为1：1分别投入多层共挤出装置的两台挤出机中，两台挤出机的转速比为1：1，挤出后在分配器（温度为195℃）中叠合，再经过3个倍增器的切割和叠合，然后从出口模（温度为200℃）流出，接着在压延机的压制和牵引机的牵引下制得具有交替的8个发泡层和8个片层的多层板材S2，其中，各个发泡层的厚度约为200μm，各个片层的厚度约为110μm。
所述多层板材S2的密度为0.83g/cm3，其中，发泡层的密度为0.5g/cm3，片层的密度为0.9g/cm3，发泡层的平均泡孔尺寸为127.3μm，发泡层中泡孔体积比约为50%。所述发泡层的泡孔尺寸分布图表如图9所示，由图9可以看出，泡孔尺寸分布比较集中、大小比较均匀，具体地，孔径为90-150μm的泡孔约占73%。所述多层板材S1的横截面放大80倍的照片如图3A所示，放大200倍的照片如图3B所示，由图3A和3B可以看出，发泡层与片层之间界限比较清晰，发泡层中的泡孔并未扩散到片层中。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的所述多层板材及其制备方法。
（1）制备第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料
将100重量份的高密度聚乙烯树脂（HDPE，购自神华包头煤化工有限责任公司，型号为DMDA8007，熔融指数为8.0g/10min，重均分子量为103042g/mol）、0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）和1重量份的偶氮二甲酰胺（AC）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制备交联度约为23%的第一聚烯烃母料A2。
将100重量份的乙烯-辛烯共聚物（POE，牌号：8200，购自陶氏化学公司，熔融指数为5g/10min，重均分子量为70500g/mol，辛烯含量为25%）和0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制备交联度约为28%的第二聚烯烃母料B2。
（2）制备多层板材
将所述第一聚烯烃母料A2和所述第二聚烯烃母料B2以重量比为1：1分别投入多层共挤出装置的两台挤出机中，两台挤出机的转速比为1：1，挤出后在分配器（温度为195℃）中叠合，再经过4个倍增器的切割和叠合，然后从出口模（温度为200℃）流出，接着在压延机的压制和牵引机的牵引下制得具有交替的16个发泡层和16个片层的多层板材S3，其中，各个发泡层的厚度约为80μm，各个片层的厚度约为55μm。
所述多层板材S2的密度为0.57g/cm3，其中，发泡层的密度为0.4g/cm3，片层的密度为0.9g/cm3，发泡层的平均泡孔尺寸为65.8μm，发泡层中泡孔体积比为52%。所述发泡层的泡孔尺寸分布图表如图10所示，由图10可以看出，泡孔尺寸分布比较集中、大小比较均匀，具体地，孔径为50-100μm的泡孔约占85%。所述多层板材S2的横截面放大500倍的照片如图6所示，发泡层与片层之间界限比较清晰，发泡层中的泡孔并未扩散到片层中。
对比例3
根据实施例3的方法制备聚烯烃母料和多层板材，所不同的是，在制备第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料时均不加入DCP，从而制得多层板材DS3。
所述多层板材DS3的密度为0.70g/cm3，其中，发泡层的密度为0.6g/cm3，片层的密度为0.9g/cm3，发泡层的平均泡孔尺寸为120μm。所述发泡层的泡孔尺寸分布图表如图11所示，由图11可以看出，泡孔尺寸分布比较离散，具体地，孔径为50-100μm的泡孔约占55%，孔径为100-150μm的泡孔约占28%。所述多层板材DS3的横截面放大100倍的照片如图7所示，由图7可以看出，发泡层中的泡孔已经扩散到了片层中，发泡层与片层之间完全无法分辨出界限。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的所述多层板材及其制备方法。
（1）制备第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料
将100重量份的高密度聚乙烯树脂（HDPE，购自神华包头煤化工有限责任公司，型号为DMDA8007，熔融指数为8.0g/10min，重均分子量为103042g/mol）、0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）和1重量份的偶氮二甲酰胺（AC）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制备交联度约为23%的第一聚烯烃母料A3。
将100重量份的乙烯-辛烯共聚物（POE，牌号：8200，购自陶氏化学公司，熔融指数为5g/10min，重均分子量为70500g/mol，辛烯含量为25%），20重量份的滑石粉（桂花牌，广西龙广滑石开发股份有限公司，目数：2500目，密度：2.8g/cm3）和0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制备交联度约为28%的第二聚烯烃母料B3。
（2）制备多层板材
将所述第一聚烯烃母料A2和所述第二聚烯烃母料B2以重量比为1：1分别投入多层共挤出装置的两台挤出机中，两台挤出机的转速比为1：1，挤出后在分配器（温度为195℃）中叠合，再经过4个倍增器的切割和叠合，然后从出口模（温度为200℃）流出，接着在压延机的压制和牵引机的牵引下制得具有交替的16个发泡层和16个片层的多层板材S4，其中，各个发泡层的厚度约为90μm，各个片层的厚度约为60μm。
所述多层板材S4的密度为0.75g/cm3，其中，发泡层的密度为0.5g/cm3，片层的密度为0.98g/cm3，发泡层的平均泡孔尺寸为75μm。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的所述多层板材及其制备方法。
（1）制备第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料
将100重量份的低密度聚乙烯树脂（LDPE，购自大庆石化公司，牌号为18D，熔融指数为1.5g/10min，重均分子量为335353g/mol）、0.25重量份的过氧化二异丙苯（DCP）和1重量份的偶氮二甲酰胺（AC）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制备交联度约为27%的第一聚烯烃母料A4。
将100重量份的乙烯-辛烯共聚物（POE，牌号：8200，购自陶氏化学公司，熔融指数为5g/10min，重均分子量为70500g/mol，辛烯含量为25%）和0.3重量份的过氧化二异丙苯（DCP）加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机从进料口到出料口的四段温度依次为135℃、140℃、145℃和140℃，挤出造粒，制备得交联度约为28%的第二聚烯烃母料B4。
（2）制备多层板材
将所述第一聚烯烃母料A3和所述第二聚烯烃母料B3以重量比为1：1分别投入多层共挤出装置的两台挤出机中，两台挤出机的转速比为1：1，挤出后在分配器（温度为195℃）中叠合，再经过3个倍增器的切割和叠合，然后从出口模（温度为200℃）流出，接着在压延机的压制和牵引机的牵引下制得具有交替的8个发泡层和8个片层的多层板材S5，其中，各个发泡层的厚度约为150μm，各个片层的厚度约为100μm。
所述多层板材S4的密度为0.60g/cm3，其中，发泡层的密度为0.5g/cm3，片层的密度为0.9g/cm3，发泡层的平均泡孔尺寸为73.2μm，发泡层中泡孔体积比为56%。
对比例4
根据实施例4的方法制备聚烯烃母料和多层板材，所不同的是，在制备第一聚烯烃母料和第二聚烯烃母料时均不加入DCP，从而制得多层板材DS4，同样发现在板材之中，全被泡孔所占据，已看不见非发泡的片层。
测试例
采用双声道声学分析仪测试上述实施例和对比例制备的板材对频率为100-2500Hz的声波的吸声效果，具体地，通过两个传声器对声波在材料表面的反射与透射声压进行测试，利用传递函数法对材料的声学参数进行计算，得到吸声比率。结果如下表1所示。
表1
由表1的数据可以看出，本发明提供的所述多层板材可以获得较高的吸声比率，表现出较好的隔声降噪性能。

Claims (28)

1.一种多层板材，该多层板材包括至少一个发泡层和至少一个片层，所述发泡层和所述片层各自为聚烯烃材料，且所述发泡层和所述片层中至少一层的聚烯烃材料为交联的聚烯烃材料；
其中，所述发泡层是通过将第一聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出而制备的，所述第一聚烯烃树脂组合物含有100重量份的第一聚烯烃树脂、0.05-2重量份的第一交联剂和0.1-5重量份的发泡剂；所述片层是通过将第二聚烯烃树脂组合物进行熔融挤出而制备的，所述第二聚烯烃树脂组合物含有100重量份的第二聚烯烃树脂和0-2重量份的第二交联剂。
2.根据权利要求1所述的多层板材，其中，所述发泡层的聚烯烃材料的交联度大于0小于或等于40％。
3.根据权利要求2所述的多层板材，其中，所述发泡层的聚烯烃材料的交联度大于0小于或等于30％。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述片层的聚烯烃材料的交联度大于0小于或等于45％。
5.根据权利要求4所述的多层板材，其中，所述片层的聚烯烃材料的交联度大于0小于或等于30％。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述发泡层的泡孔平均孔径为10-500μm。
7.根据权利要求6所述的多层板材，其中，所述发泡层的泡孔平均孔径为50-200μm。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，所述发泡层的密度为0.05-0.9g/cm3，所述片层的密度为0.8-1.5g/cm3。
9.根据权利要求8所述的多层板材，其中，所述发泡层的密度为0.1-0.8g/cm3，所述片层的密度为0.85-0.98g/cm3。
10.根据权利要求8所述的多层板材，其中，所述发泡层和所述片层的密度之比为1：1.1-20。
11.根据权利要求10所述的多层板材，其中，所述发泡层和所述片层的密度之比为1：1.2-8。
12.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，所述发泡层和所述片层各自的层数为多个，且所述发泡层和所述片层交替叠置。
13.根据权利要求12所述的多层板材，其中，所述发泡层和所述片层各自的层数为4-32层。
14.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，所述发泡层的厚度为10-1500μm，所述片层的厚度为1-1500μm。
15.根据权利要求14所述的多层板材，其中，所述发泡层的厚度为20-500μm，所述片层的厚度为10-500μm。
16.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，在所述第一聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述第一聚烯烃树脂，所述第一交联剂的含量为0.1-0.5重量份，所述发泡剂的含量为0.5-2重量份；
在所述第二聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的所述第二聚烯烃树脂，所述第二交联剂的含量为0.1-0.5重量份。
17.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，所述第一聚烯烃树脂与所述第二聚烯烃树脂相同或不相同，各自为选自低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、乙丙橡胶、聚丙烯、聚丁烯和乙烯-C4-8烯烃共聚物中的一种或多种。
18.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，所述第一聚烯烃树脂与所述第二聚烯烃树脂相同或不相同，各自为线性低密度聚乙烯和/或超低密度聚乙烯。
19.根据权利要求1-3中任意一项所述的多层板材，其中，所述第一聚烯烃树脂与所述第二聚烯烃树脂各自为三元乙丙橡胶。
20.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述第一交联剂和所述第二交联剂相同或不相同，各自为选自过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物、过氧化氢二异丙苯、二酰基过氧化物、烷基过氧化氢、过氧化二月桂酰、过氧化甲乙酮和过氧化环己酮中的一种或多种。
21.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述第一交联剂和所述第二交联剂各自为叔丁基过氧化氢。
22.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述第一交联剂和所述第二交联剂相同或不相同，各自为2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷和/或2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化已-3-炔。
23.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈、4,4-氧代双苯磺酰肼、甲苯磺酰肼、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、碳酸氢钠、碳酸铵、亚硝酸铵中的一种或多种。
24.根据权利要求1-3中任一项所述的多层板材，其中，所述第一聚烯烃树脂组合物和/或所述第二聚烯烃树脂组合物还含有填料，所述填料为碳酸钙、滑石、云母、硫酸钡、二氧化硅、硅酸盐、硅灰石，高岭土、玻璃纤维、碳纤维或它们的混合物；在所述第一聚烯烃树脂组合物或所述第二聚烯烃树脂组合物中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，填料的含量为1-50重量份。
25.根据权利要求24所述的多层板材，其中，相对于100重量份的聚烯烃树脂，填料的含量为5-30重量份。
26.一种制备权利要求1-25中任一项所述多层板材的制备方法，该方法主要包括以下步骤：
将所述第一聚烯烃树脂组合物和所述第二聚烯烃树脂组合物分别加入共挤出装置中进行共挤出成型，制成包括至少一个由所述第一聚烯烃树脂组合物形成的发泡层和至少一个由所述第二聚烯烃树脂组合物形成的片层。
27.一种制备权利要求1-25中任一项所述多层板材的制备方法，该方法主要包括以下步骤：
(1)将第一交联剂、发泡剂和第一聚烯烃树脂混合，并在所述第一交联剂的分解温度以下且在所述第一聚烯烃树脂的熔点以上进行熔融挤出造粒，制成含第一交联剂和发泡剂的第一聚烯烃母料；将第二聚烯烃树脂和任选的第二交联剂混合，并在所述第二交联剂的分解温度以下且在所述第二聚烯烃树脂的熔点以上进行熔融挤出造粒，制成任选地含第二交联剂的第二聚烯烃母料；
(2)将所述第一聚烯烃母料和所述第二聚烯烃母料分别加入共挤出装置中进行共挤出成型，制成包括至少一个由所述第一聚烯烃母料形成的发泡层和至少一个由所述第二聚烯烃母料形成的片层。
28.权利要求1-25中任一项所述的多层板材作为隔声降噪材料的应用。
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