CN106517910A - 一种吸音材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于复合吸音技术领域，具体涉及一种吸音材料及其制备方法。本发明所提供的吸音材料，包括：硅橡胶和水泥。本发明还提供了所述吸音材料的制备方法，将废旧硅橡胶颗粒与水泥混合发泡，既保证复合材料具有很好的吸声效果，同时以水泥为骨架给多孔材料提供了较好的机械强度，使其具备了较广泛的应用空间。该方法操作简单，二次污染小，而且本发明以电力行业退役绝缘子上的废旧硅橡胶为制备复合吸声材料的原料，实现了变废为宝，所用原材料均来源广泛，制造成本低。

Description

一种吸音材料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合吸音技术领域，具体涉及一种吸音材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着科学技术进步、社会经济发展和生活水平的提高，城市用电量逐年增加。同时，供电系统为进一步提高供电可靠性、保障人民群众的生产生活，在城区或城郊修建了变电站及输电线路，但随着城市建设的发展，这部分输变电设施越来越多的被居民区或商业区所包围，部分变电站噪声对周边居民生活造成不同程度的影响，由此引起的纠纷成逐年递增趋势。复合绝缘子的大规模使用，在提升电力系统运行稳定性和安全性的同时，也给供电企业在绝缘子运行成本以及绝缘子更换后的处理带来了难题。由于更换下来的复合绝缘子的硅橡胶部分大量堆积，缺乏有效的处理手段，将造成资源的严重浪费。且硅橡胶在环境中具有较高的持久性性，难以降解，长期堆积将滋生细菌，受雨水等侵蚀后将严重污染土壤和地下水。因此，如何有效地重复利用从退役绝缘子上的废旧硅橡胶并将其应用于制备一种具有良好吸音性能的吸音材料，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸音材料及其制备方法。该复合吸声材料以废旧硅橡胶为原材料，实现了废物回收再利用，且性能可靠，制备方法简单，无二次污染，利于工程化应用。
一种吸音材料，包括：硅橡胶和水泥；
按重量百分比计，所述硅橡胶为23-51％；所述水泥为25-49％。
一种吸音材料的制备方法，包括以下步骤：
将硅橡胶、水泥、发泡剂AC和水混匀，得到混合浆液；
将所述混合浆液进行发泡，养护，得到所述吸音材料。
优选的，按重量百分比计，所述硅橡胶为23-51％；所述水泥为25-49％；所述发泡剂AC为3-8％；所述水为16-25％。
优选的，所述发泡的温度为90-150℃；所述发泡的时间为5-30min。
优选的，所述养护为在相对湿度大于90％、温度为17-23℃的环境中养护7-28d。
优选的，所述硅橡胶为5-80目的硅橡胶颗粒。
优选的，所述硅橡胶颗粒为废旧硅橡胶经烘干粉碎后的产物。
优选的，所述烘干的温度为95-105℃；所述烘干的时间为2-4h。
优选的，所述混匀为搅拌或超声，所述搅拌的时间为5-10min。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果为：
(1)本发明提供了一种吸音材料，该材料不仅具有良好的吸音性能，而且机械强度较大，可有效控制变电站附近的噪声污染，降低对周边居民生活的影响；
(2)本发明所提供的一种吸音材料的制备方法，操作简单，二次污染小，且所用原材料均来源广泛，制造成本低；
(3)本发明以电力行业退役绝缘子上的废旧硅橡胶为制备复合吸声材料的原料，实现了变废为宝，所用原材料均来源广泛，制造成本低；
(4)本发明将废旧硅橡胶颗粒与水泥混合发泡，既保证复合材料具有很好的吸声效果，同时以水泥为骨架给多孔材料提供了较好的机械强度，使其具备了较广泛的应用空间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1中所提供的一种复合吸声材料的表面结构图；
图2为实施例1中所提供的一种复合吸声材料的内部结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解，对本发明的具体实施例进行修改或者对部分技术特征进行同等替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明保护的范围中。
本发明提供了一种吸声材料，该吸声材料包含硅橡胶和普通硅酸盐水泥，按重量百分比计，所述硅橡胶为23-51％，所述水泥为25-49％。
本发明还提供所述吸声材料的制备方法，包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于95～105℃下烘干2～4h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分得到5-80目的硅橡胶颗粒，选出5目、10目、20目、40目、80目的硅橡胶颗粒。
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌1～2min后静置，即得到混合浆液；在此混合浆液中，按重量百分比计，所述硅橡胶为23-51％；所述水泥为25-49％；所述发泡剂AC为3-8％；所述水为16-25％。
3)发泡：将步骤2)中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×500mm)，用铁板将模具密封后置于90～150℃烘箱中发泡5～30min后取出。
4)脱模及养护：12～24h后对上述发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护7～28d，即得复合吸声材料。
本发明以退役绝缘子上分离出的废旧硅橡胶为原料，与水泥进行混合发泡制备的复合吸声材料是一种具有一定的机械强度的多孔材料，该复合材料以水泥为骨架，内嵌大量的硅橡胶颗粒。
当声波入射到该多孔材料表面时，主要是两种机理引起声波的衰减：首先是由于声波产生的振动引起小孔或间隙内的空气运动，造成和孔壁的摩擦，紧靠孔壁和纤维表面的空气受孔壁的影响不易动起来，由于摩擦和粘滞力的作用，使相当一部分声能转化为热能，从而使声波衰减，反射声减弱达到吸声的目的；其次，小孔中的空气和孔壁与纤维之间的热交换引起的热损失，也使声能衰减。
当空气中的纵声波传入硅橡胶弹性体中时，由于高分子弹性体材料在振动作用下产生的剪切形变，导致质点的振动方向与声波的传播方向产生偏离。这种切变弹力产生，可以改变声音在其中传播的方向，产生横波，同时增加传播路径，有利于吸声系数的提高。
下面实施例对发明作详细说明，所提供的实施例是在本发明的技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
本实施实例的一种利用废旧硅橡胶制备复合吸声材料，由颗粒状的废旧硅橡胶和普通硅酸盐水泥在发泡剂AC的作用下混合发泡生成。所述废旧硅橡胶与水泥的质量比为0.5:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为5:1。
制备方法包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于95℃下烘干2h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分，选出5目的废旧硅橡胶颗粒；
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌1min后静置，即得到混合浆液；此混合浆液中，废旧硅橡胶与水泥的质量比为0.5:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为5:1，废旧硅橡胶与添加水的质量比为1:1；
3)发泡：将步骤2中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×10mm)，用铁板将模具密封后置于90℃烘箱中发泡5min后取出；
4)脱模及养护：12h后对上步得到的发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护7d，即得复合吸声材料。
以压力试验机对实施例中制备的复合材料进行抗压强度的测定，得其抗压强度0.34MPa。以双通道阻抗管吸隔声测试系统对实施例中制备的复合材料进行吸声系数的测定，得其吸声系数为0.22。对该复合吸声材料通过采用扫描电镜进行观察，得到如图1所示的表面结构图以及如图2所示的内部结构图。
实施例2
本实施实例的一种利用废旧硅橡胶制备复合吸声材料，由颗粒状的废旧硅橡胶和普通硅酸盐水泥在发泡剂AC的作用下混合发泡生成。所述废旧硅橡胶与水泥的质量比为0.5:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为7:1。
制备方法包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于95℃下烘干2h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分，选出10目的废旧硅橡胶颗粒；
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌1min后静置，即得到混合浆液；此混合浆液中，废旧硅橡胶与水泥的质量比为0.5:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为7:1，废旧硅橡胶与添加水的质量比为1:1；
3)发泡：将步骤2中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×10mm)，用铁板将模具密封后置于110℃烘箱中发泡10min后取出；
4)脱模及养护：18h后对上步得到的发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护14d，即得复合吸声材料。
以压力试验机对实施例中制备的复合材料进行抗压强度的测定，得其抗压强度0.41MPa。以双通道阻抗管吸隔声测试系统对实施例中制备的复合材料进行吸声系数的测定，得其吸声系数为0.26。
实施例3
本实施实例的一种利用废旧硅橡胶制备复合吸声材料，由颗粒状的废旧硅橡胶和普通硅酸盐水泥在发泡剂AC的作用下混合发泡生成。所述废旧硅橡胶与水泥的质量比为1:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为5:1。
制备方法包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于100℃下烘干3h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分，选出20目的废旧硅橡胶颗粒；
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌1min后静置，即得到混合浆液；此混合浆液中，废旧硅橡胶与水泥的质量比为1:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为5:1，废旧硅橡胶与添加水的质量比为2:1；
3)发泡：将步骤2中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×10mm)，用铁板将模具密封后置于130℃烘箱中发泡20min后取出；
4)脱模及养护：24h后对上步得到的发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护28d，即得复合吸声材料。
以压力试验机对实施例中制备的复合材料进行抗压强度的测定，得其抗压强度0.67MPa。以双通道阻抗管吸隔声测试系统对实施例中制备的复合材料进行吸声系数的测定，得其吸声系数为0.37。
实施例4
本实施实例的一种利用废旧硅橡胶制备复合吸声材料，由颗粒状的废旧硅橡胶和普通硅酸盐水泥在发泡剂AC的作用下混合发泡生成。所述废旧硅橡胶与水泥的质量比为1:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为7:1。
制备方法包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于100℃下烘干3h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分，选出40目的废旧硅橡胶颗粒；
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌2min后静置，即得到混合浆液；此混合浆液中，废旧硅橡胶与水泥的质量比为1:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为7:1，废旧硅橡胶与添加水的质量比为2:1；
3)发泡：将步骤2中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×10mm)，用铁板将模具密封后置于110℃烘箱中发泡15min后取出；
4)脱模及养护：12h后对上步得到的发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护7d，即得复合吸声材料。
以压力试验机对实施例中制备的复合材料进行抗压强度的测定，得其抗压强度0.28MPa。以双通道阻抗管吸隔声测试系统对实施例中制备的复合材料进行吸声系数的测定，得其吸声系数为0.30。
实施例5
本实施实例的一种利用废旧硅橡胶制备复合吸声材料，由颗粒状的废旧硅橡胶和普通硅酸盐水泥在发泡剂AC的作用下混合发泡生成。所述废旧硅橡胶与水泥的质量比为2:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为7:1。
制备方法包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于105℃下烘干4h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分，选出40目的废旧硅橡胶颗粒；
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌2min后静置，即得到混合浆液；此混合浆液中，废旧硅橡胶与水泥的质量比为2:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为7:1，废旧硅橡胶与添加水的质量比为3:1；
3)发泡：将步骤2中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×10mm)，用铁板将模具密封后置于130℃烘箱中发泡20min后取出；
4)脱模及养护：18h后对上步得到的发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护14d，即得复合吸声材料。
以压力试验机对实施例中制备的复合材料进行抗压强度的测定，得其抗压强度0.39MPa。以双通道阻抗管吸隔声测试系统对实施例中制备的复合材料进行吸声系数的测定，得其吸声系数为0.39。
实施例6
本实施实例的一种利用废旧硅橡胶制备复合吸声材料，由颗粒状的废旧硅橡胶和普通硅酸盐水泥在发泡剂AC的作用下混合发泡生成。所述废旧硅橡胶与水泥的质量比为2:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为10:1。
制备方法包括以下步骤：
1)废旧硅橡胶预处理：将从退役复合绝缘子上分离出来的废旧硅橡胶进行清洗，于105℃下烘干4h后放入粉碎机中进行破碎，得到硅橡胶颗粒；对颗粒进行筛分，选出80目的废旧硅橡胶颗粒；
2)制备混合浆液：取适量硅橡胶颗粒、水泥及发泡剂AC加入烧杯中，充分搅拌后加适量水，继续搅拌2min后静置，即得到混合浆液；此混合浆液中，废旧硅橡胶与水泥的质量比为2:1；废旧硅橡胶与发泡剂AC的质量比为10:1，废旧硅橡胶与添加水的质量比为3:1；
3)发泡：将步骤2中得到的混合浆液加入模具中(500mm×500mm×10mm)，用铁板将模具密封后置于150℃烘箱中发泡30min后取出；
4)脱模及养护：24h后对上步得到的发泡产物进行脱模；采用标准养护条件(相对湿度大于90％，温度为20±3℃)养护28d，即得复合吸声材料。
以压力试验机对实施例中制备的复合材料进行抗压强度的测定，得其抗压强度0.52MPa。以双通道阻抗管吸隔声测试系统对实施例中制备的复合材料进行吸声系数的测定，得其吸声系数为0.35。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非限制，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的技术构思范围内可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种吸音材料，包括：硅橡胶和水泥；
按重量百分比计，所述硅橡胶为23-51％；所述水泥为25-49％。
2.如权利要求1所述的吸音材料的制备方法，包括以下步骤：
将硅橡胶、水泥、发泡剂AC和水混匀，得到混合浆液；
将所述混合浆液进行发泡，养护，得到所述吸音材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按重量百分比计，所述硅橡胶为23-51％；所述水泥为25-49％；所述发泡剂AC为3-8％；所述水为16-25％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述发泡的温度为90-150℃；所述发泡的时间为5-30min。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述养护为在相对湿度大于90％、温度为17-23℃的环境中养护7-28d。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅橡胶为5-80目的硅橡胶颗粒。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述硅橡胶颗粒为废旧硅橡胶经烘干粉碎后的产物。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为95-105℃；所述烘干的时间为2-4h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述混匀为搅拌或超声，时间为5-10min。
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