CN105693978B - 一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法，旨在克服现有技术中的吸声材料低频吸声性能不佳的问题，聚氨酯复合声学包装材料包括的组分与按照质量份数计各组分的含量为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异氰酸酯改性MDI、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC‑141b、0.04份催化剂A1、1份催化剂A33、0.9份泡沫稳定剂硅油与2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆；所述的1个质量份数为一个质量单位，即克、千克。本发明还提供一种聚氨酯复合声学包装材料的制备方法。

Description

一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种属于吸声材料设计领域的声学包装材料，更确切地说，本发明涉及一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法。
背景技术
汽车的车内噪声影响汽车乘坐的舒适性还影响着司乘人员的健康。车辆的声学包装是对车内声学特征产生影响的重要组成部分，利用声学包装材料，不仅能降低车内噪声，而且可以调节车内的声品质，以满足车内舒适性的要求。
聚氨酯泡沫塑料是一类新型的声学包装材料，其不仅具有柔性材料的阻尼吸声机理，也具有多孔材料的吸声机理，具有较好的吸隔声性能，是一类颇受欢迎的新型声学材料。聚氨酯泡沫作为多孔声学材料的一种，具有复杂的气泡及气孔流路等微细空间，当声波入射进入微孔内部时，受到微孔的空气粘性阻力、与泡孔间的摩擦及振动，声能转化成热量。从而使得声波被多孔材料吸收。它与常用的纤维材料、岩棉、矿物渣棉等纤维性吸声材料相比，具有质量轻、无粉尘污染、防水防潮，中高频吸声系数高等优点，但仍存在低频吸声性能不佳的缺点。虽然增加声学材料的厚度可以显著改善其低频吸声特性，但是带来了重量、成本等方面的增加，且材料厚度的增加无法满足汽车轻量化的要求，因此，在不改变材料厚度的同时，增加材料低频吸声特性显得尤为关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有吸声材料低频吸声性能不佳的问题，提供了一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
所述的聚氨酯复合声学包装材料包括的组分为聚醚多元醇330N、聚醚多元醇3630、异氰酸酯改性MDI、发泡剂去离子水、发泡剂三乙醇胺、发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、催化剂A1、催化剂A33、泡沫稳定剂硅油与1mm～2mm的竹叶碎片或者2mm～3mm的竹叶碎片或者3mm～4mm的竹叶秸秆；
按照质量份数计各组分的含量分别为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异氰酸酯改性MDI、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、0.04份催化剂A1、1份催化剂A33、0.9份泡沫稳定剂硅油与2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆；所述的1个质量份数为一个质量单位，即克、千克。
技术方案中所述的聚氨酯复合声学包装材料的组分和含量为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异氰酸酯改性MDI、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、0.04份催化剂A1、1份催化剂A33、0.9份泡沫稳定剂硅油与4～6份的1mm～2mm的竹叶碎片或者4～6份的2mm～3mm的竹叶碎片或者4～6份的3mm～4mm的竹叶秸秆。
一种聚氨酯复合声学包装材料制备方法的步骤如下：
1.将60份聚醚多元醇330N，40份聚醚多元醇3630、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b，0.04份催化剂A1、1份催化剂A33与0.9份泡沫稳定剂硅油混合于塑料杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌5分钟～8分钟得混合物Ⅰ；
2.将2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆加入步骤1中得到的混合物Ⅰ中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度充分搅拌5～8分钟得混合物Ⅱ；
3.将35份异醇酸酯改性MDI加入步骤2中得到的混合物Ⅱ中，采用电动搅拌机以3000rpm速度充分搅拌直至均匀，得到混合物Ⅲ；
4.将步骤3中得到的混合物Ⅲ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3-5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法得到的复合吸声材料平均吸声系数最高达到0.713；
2.本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法得到的复合材料隔声性能良好，隔声量均在10dB以上；
3.本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法通过添加植物-竹叶碎片及竹叶秸秆来提高聚氨酯低频吸声特性，且竹叶的加入增加聚氨酯的降解能力，制备成本低，轻质，适用于汽车轻量化的发展方向。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法的流程框图。
图2是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法中实施例1的吸声系数与频率关系曲线。
图3是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法中实施例1的声传递损失与频率关系曲线。
图4是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法中实施例2的吸声系数与频率关系曲线。
图5是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法中实施例2的声传递损失与频率关系曲线。
图6是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法中实施例3的吸声系数与频率关系曲线。
图7是本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法中实施例3的声传递损失与频率关系曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述：
本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料是将聚氨酯与竹叶碎片或者聚氨酯与竹叶秸秆相复合制备而成。此种吸声材料具有优良的低频吸声性能。本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料及其制备方法旨在不增加材料厚度和成本的同时，改善其吸声效果。
为实现上述发明目的，本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料包括的组分为聚醚多元醇330N、聚醚多元醇3630、异醇酸酯改性MDI、发泡剂去离子水、发泡剂三乙醇胺、发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、催化剂A1、催化剂A33、泡沫稳定剂硅油与1mm～2mm的竹叶碎片或者2mm～3mm的竹叶碎片或者3mm～4mm的竹叶秸秆；
按照质量份数计各组分的含量分别为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异醇酸酯改性MDI、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、0.04份催化剂A1、1份催化剂A33、0.9份泡沫稳定剂硅油与2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆；所述的1个质量份数为一个质量单位，即克、千克。
本发明通过加入尺寸大小不同、含量不同的竹叶碎片或者竹叶秸秆来优化其低频吸声性能，本发明所述的一种聚氨酯复合声学包装材料制备方法的步骤如下：
1.将60份聚醚多元醇330N，40份聚醚多元醇3630、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b，0.04份催化剂A1、1份催化剂A33与0.9份泡沫稳定剂硅油混合于塑料杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌5分钟～8分钟得混合物Ⅰ；
2.将2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆加入步骤1中得到的混合物Ⅰ中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度充分搅拌5～8分钟得混合物Ⅱ；
3.将35份异醇酸酯改性MDI加入步骤2中得到的混合物Ⅱ中，采用电动搅拌机以3000rpm速度充分搅拌直至均匀，得到混合物Ⅲ；
4.将步骤3中得到的混合物Ⅲ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待过程持续3-5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。
实验证明一种聚氨酯复合声学包装材料的组分和含量分别为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异醇酸酯改性MDI、3份去离子水、3份三乙醇胺、5份一氟二氯乙烷即HCFC-141b、0.04份A1、1份A33、0.9份硅油与4～6份的1mm～2mm的竹叶碎片或者4～6份的2mm～3mm的竹叶碎片或者4～6份的3mm～4mm的竹叶秸秆时为最佳组合物配方，采用上述的制造方法就可以得到吸声效果更好的声学材料，
实施例1：
一种聚氨酯复合声学包装材料制备方法的步骤如下：
1.将4份组分与含量完全相同的配方：60克聚醚多元醇330N、40克聚醚多元醇3630、3克去离子水、3克三乙醇胺、5.0克HCFC-141b，0.04克A1、1克A33与0.9克硅油分别混合加入4个相同的塑料杯中，在室温下采用电动搅拌器以1200rpm速度搅拌5～8分钟得混合物Ⅰ；
2.将2克、4克、6克与8克的1～2mm的竹叶碎片分别加入步骤1的4个塑料杯中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度分别充分搅拌5～8分钟得混合物Ⅱ；
3.将4份35克改性MDI分别加入步骤2中的4个塑料杯中，采用电动搅拌机以3000rpm速度快速搅拌至均匀，得到混合物Ⅲ；
4.将步骤3中得到的4份混合物Ⅲ分别快速倒入4个150×150×60mm3长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待过程持续3-5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。
参阅图2，图中所示为实施例1中复合声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线，图3是实施例1的声传递损失与频率关系曲线。
如图中所示，1mm～2mm的竹叶碎片的加入对低频(100-630Hz)的吸声系数有明显提高，随着竹叶的添加量的增加，吸声系数呈现先提高后下降的趋势，当1mm～2mm的竹叶碎片添加量为4％时，低频的吸声系数提高最多，平均吸声系数达到0.703；当1mm～2mm的竹叶添加量为6％、8％时，隔声量提高达4dB。
实施例2：
一种聚氨酯复合声学包装材料制备方法的步骤如下：
1.将4份组分与含量完全相同的配方：60克聚醚多元醇330N，40克聚醚多元醇3630、3克去离子水、3克三乙醇胺、5.0克HCFC-141b，0.04克A1、1克A33，0.9克硅油分别混合加入4个相同的塑料杯中，在室温下采用电动搅拌器以1200rpm速度搅拌5～8分钟得混合物Ⅰ；
2.将2克、4克、6克与8克的2～3mm的竹叶碎片分别加入步骤1的4个塑料杯中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度分别充分搅拌5～8分钟得混合物Ⅱ；
3.将4份35克改性MDI分别加入步骤2中的4个塑料杯中，采用电动搅拌机以3000rpm速度快速搅拌至均匀，得到混合物Ⅲ；
4.将步骤3中得到的4份混合物Ⅲ分别快速倒入4个150×150×60mm3长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待过程持续3-5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。
参阅图4，图中为实施例2中复合声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线，图5是实施例2的声传递损失与频率关系曲线。
如图中所示，2～3mm的竹叶碎片的加入对低频(100-630Hz)的吸声系数也有明显提高，随着竹叶的添加量的增加，吸声系数呈现先提高后下降的趋势，当2～3mm的竹叶碎片添加量为4％时，低频的吸声系数提高最多，平均吸声系数达到0.703；当2～3mm的竹叶添加量为6％、8％时，隔声量提高达4dB。
实施例3：
一种聚氨酯复合声学包装材料制备方法的步骤如下：
1.将4份组分与含量完全相同的配方：60克聚醚多元醇330N，40克聚醚多元醇3630、3克去离子水、3克三乙醇胺、5.0克HCFC-141b，0.04克A1、1克A33，0.9克硅油分别混合加入4个相同的塑料杯中，在室温下采用电动搅拌器以1200rpm速度搅拌5～8分钟得混合物Ⅰ；
2.将2克、4克、6克与8克的3～4mm的竹叶秸秆分别加入步骤1的4个塑料杯中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度分别充分搅拌5～8分钟得混合物Ⅱ；
3.将4份35克改性MDI分别加入步骤2中的4个塑料杯中，采用电动搅拌机以3000rpm速度快速搅拌至均匀，得到混合物Ⅲ；
4.将步骤3中得到的4份混合物Ⅲ分别快速倒入4个150×150×60mm3长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待过程持续3-5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。
参阅图6，图中所示为实施例3中复合声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线，图7是本发明实施例3的声传递损失与频率关系曲线。
如图中所示，3-4mm的竹叶秸秆添加量为4％和6％时，吸声效果均好于纯聚氨酯泡沫，当竹叶秸秆添加量为2％或者8％时，吸声效果均低于纯聚氨酯泡沫；隔声效果方面，当3-4mm的竹叶秸秆添加量为2％、4％，6％时，隔声量提高达2-4dB，8％添加量的竹叶秸秆反而降低隔声效果。

Claims (3)

1.一种聚氨酯复合声学包装材料，其特征在于，所述的聚氨酯复合声学包装材料包括的组分为聚醚多元醇330N、聚醚多元醇3630、异氰酸酯改性MDI、发泡剂去离子水、发泡剂三乙醇胺、发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、催化剂A1、催化剂A33、泡沫稳定剂硅油与1mm～2mm的竹叶碎片或者2mm～3mm的竹叶碎片或者3mm～4mm的竹叶秸秆；
按照质量份数计各组分的含量分别为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异氰酸酯改性MDI、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、0.04份催化剂A1、1份催化剂A33、0.9份泡沫稳定剂硅油与2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆；所述的1个质量份数为一个质量单位，即克、千克。
2.按照权利要求1所述的一种聚氨酯复合声学包装材料，其特征在于，所述的聚氨酯复合声学包装材料的组分和含量为60份聚醚多元醇330N、40份聚醚多元醇3630、35份异氰酸酯改性MDI、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b、0.04份催化剂A1、1份催化剂A33、0.9份泡沫稳定剂硅油与4～6份的1mm～2mm的竹叶碎片或者4～6份的2mm～3mm的竹叶碎片或者4～6份的3mm～4mm的竹叶秸秆。
3.一种权利要求1所述的聚氨酯复合声学包装材料制备方法，其特征在于，所述的一种聚氨酯复合声学包装材料制备方法的步骤如下：
1)将60份聚醚多元醇330N，40份聚醚多元醇3630、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、5份发泡剂一氟二氯乙烷即HCFC-141b，0.04份催化剂A1、1份催化剂A33与0.9份泡沫稳定剂硅油混合于塑料杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm速度进行搅拌，搅拌5分钟～8分钟得混合物Ⅰ；
2)将2～8份的1mm～2mm的竹叶碎片或者2～8份的2mm～3mm的竹叶碎片或者2～8份的3mm～4mm的竹叶秸秆加入步骤1)中得到的混合物Ⅰ中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度充分搅拌5～8分钟得混合物Ⅱ；
3)将35份异醇酸酯改性MDI加入步骤2)中得到的混合物Ⅱ中，采用电动搅拌机以3000rpm速度充分搅拌直至均匀，得到混合物Ⅲ；
4)将步骤3)中得到的混合物Ⅲ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3-5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。
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