CN106633640B - 阻尼复合材料、减震压机底板结构及电冰柜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼材料、减振压机底板结构及电冰柜，所述阻尼复合材料包括基料、填料和助剂，所述基料包括环氧树脂40‑50份；所述填料包括聚氨酯高分子20‑25份，玻璃纤维20‑40份，硫酸钡5‑15份，云母片10‑20份，滑石粉3‑8份，石墨5‑10份，纳米二氧化硅5‑20份，氧化锌晶须5‑10份，胶黏剂5‑10份；所述助剂为5‑10份，均为重量份。所述减振压机底板结构，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，所述中间阻尼层采用所述的阻尼复合材料。将本发明的减振压机底板结构作为压缩机支撑板应用到电冰柜上，电冰柜整机噪音明显降低，提升了整机静音效果。

Description

阻尼复合材料、减震压机底板结构及电冰柜

技术领域

本发明属于阻尼减振材料技术领域，具体涉及一种阻尼复合材料，使用所述阻尼复合材料的减振压机底板结构，以及使用所述减振压机底板结构的电冰柜。

背景技术

传统电冰柜压缩机由压机底板固定支撑，再组装固定到电冰柜的机仓部位，构成电冰柜制冷系统重要组件，固定压缩机的支撑压机底板材料一般使用普通冷轧板，热镀锌板等金属板材，压缩机与压机支撑底板连接属于刚性连接结构，在电冰柜制冷系统工作过程中，压缩机工作振动及制冷系统冷媒流动喷发振动通过压机支撑底板传递到箱体，有时形成共鸣，造成较大噪声，特别是夜间影响睡眠和休息，进而影响用户体验。

现有的解决方式一种是电冰柜通过在压缩机与支撑压机底板连接固定螺钉之间增加橡胶垫，虽然能够改善压缩机工作振动噪声，但未真正隔绝阻断压缩机工作振动，噪声通过刚性连接的支撑底板传递到箱体，仍然会引起共振，造成整机噪声水平居高不下，没有从根源上解决问题。

现有的解决方式另一种是支撑压机底板采用阻尼板，所述阻尼板包括金属基层和阻尼层，但是阻尼层无法满足宽温域、宽频率阻尼的要求，与金属基层贴合不紧密，影响了阻尼效果。

发明内容

阻尼复合材料、减振压机底板结构及电冰柜，所述阻尼复合材料具有阻尼降噪的作用，解决了电冰柜整机噪声水平高的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

本发明提供了一种阻尼复合材料，包括基料、填料和助剂，所述基料包括环氧树脂40-50份；所述填料包括聚氨酯高分子20-25份，玻璃纤维20-40份，硫酸钡5-15份，云母片10-20份，滑石粉3-8份，石墨5-10份，纳米二氧化硅5-20份，氧化锌晶须5-10份，胶黏剂5-10份；所述助剂为5-10份，均为重量份。

进一步的，所述玻璃纤维的长度是300-500μm、直径是10-20μm。

为了提升胶黏剂的性能和品质，所述助剂是有机硅烷偶联剂和环氧树脂固化剂。

本发明还提供了一种减振压机底板结构，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，所述中间阻尼层采用上述阻尼复合材料。

为了保证所述减振压机底板结构的力学强度，所述上层金属板的厚度为0.5-1.5mm，中间阻尼层的厚度为50-200μm，所述下层金属板的厚度为0.5-1.5mm。

为了提高阻尼层的强度，同时提高吸声作用，在所述中间阻尼层中铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜。

为了保持所述减振压机底板结构的支撑强度，所述上层金属板、下层金属板分别选用热镀锌板或镀铝锌版。

为了提高上层金属板对中间阻尼层伸缩变形的约束力，所述上层金属板的弹性模量≥210GPa。

所述的减振压机底板结构的制备方法，步骤为：1）制备阻尼复合材料，按配方称取基料和填料，充分搅拌混合，加热升温，然后加入配方量的助剂进行搅拌，充分溶解，制备成阻尼浆；2）在上层金属板和下层金属板的内侧面上同时匀速均匀地涂布阻尼浆；3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜；4）将上层金属板、阻尼浆和下层金属板进行热压复合成型，制备得到减振压机底板结构。

本发明还提供了一种电冰柜，使用上述的减振压机底板结构作为压缩机支撑板。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明首先提供了一种阻尼复合材料，以环氧树脂为阻尼基料，增加填料和助剂，经过共混合热压复合成型，形成多孔材料，其结构特征是：材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔，具有透气性。当振动声波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振动，由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用，声能转化为热能,从而起到吸声作用，实现了降噪功能。所述助剂与胶黏剂配合使用，可提升胶黏剂的性能和品质。所述纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散在阻尼复合材料中，可全面改善环氧树脂基料的性能，在纳米二氧化硅表面包敷一层有机材料，形成一种硅石网络结构，所述硅石网络结构具有憎水性，可抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘结效果，有助于将上、下两层金属板紧密牢固的粘接在一起。采用本实施例的阻尼复合材料不仅具备优良的阻尼减振性能，同时具备较高的机械强度，能够承受机仓内高温环境耐老化性能，保证压缩机制冷系统长时间工作需要。

附图说明

图1. 本实施例的减振压机底板结构示意图；

图中标注：上层金属板10，中间阻尼层20，下层金属板30，玻璃纤维层薄膜40。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。本发明所提到的比例、“份”，如果没有特别的标记，均以重量为准。

本实施例提出了一种阻尼复合材料，包括基料、填料和助剂，所述基料包括环氧树脂40-50份；所述填料包括聚氨酯高分子20-25份，玻璃纤维20-40份，硫酸钡5-15份，云母片10-20份，滑石粉3-8份，石墨5-10份，纳米二氧化硅5-20份，氧化锌晶须5-10份，胶黏剂5-10份；所述助剂为5-10份，均为重量份。所述基料起主要的阻尼作用；所述填料可以提高阻尼效果和弹性模量，减少基料用料，降低成本；所述助剂的作用是对基料进行溶解，方便加工并能增强所述阻尼复合材料的粘结性。

本实施例以环氧树脂为基料，添加聚氨酯高分子、玻璃纤维、纳米二氧化硅等填料及助剂，经过共混合热压复合成型，形成多孔材料，其结构特征是：材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔，具有透气性。当振动声波入射到多孔材料表面时，引起微孔中的空气振动，由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用，声能转化为热能,从而起到吸声作用，实现了降噪功能。采用本实施例的阻尼复合材料不仅具备优良的阻尼减振性能，同时具备较高的机械强度，能够承受机仓内高温环境耐老化性能，保证压缩机制冷系统长时间工作需要。

本实施例中的环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，分子链中含有活泼的环氧基团，与本实施例的固化剂发生交联反应，形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。所述高聚物中填充填料和助剂，经过共混合热压复合成型，使得固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，对金属材料表面具有优异的粘接强度，将上下两层金属板紧密粘接在一起；且变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好。

所述玻璃纤维的长度是300-500μm、直径是10-20μm，可以提高阻尼复合材料的耐热性、抗腐蚀性，玻璃纤维层表面有微孔对振动噪声起到有效吸声作用。

所述硫酸钡改善阻尼复合材料的耐酸碱性，具有良好的热稳定性、分散性，在提高阻尼复合材料性能的同时显著减低生产成本。

所述片状云母均匀地分散在阻尼复合材料中，具有良好的弹性、韧性、耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、附着力强等特性，可以有效提高弹性模量，起到更好阻尼效果。

所述片状石墨是碳质元素结晶矿物，具有六边形层状结构结晶格架，均匀分散在阻尼材料中，能够提高阻尼弹性体的弹性模量，能够经受温度的剧烈变化而不会变形，不会产生裂纹，使得阻尼复合材料具有良好的宽温域抗热振性。

所述纳米二氧化硅颗粒充分、均匀地分散在阻尼复合材料中，可全面改善环氧树脂基料的性能，可以提高强度和延伸率，提高耐磨性和改善材料表面的光洁度，提高抗老化性能，可使环氧树脂既增强又增韧，且不降低耐热性。同时纳米二氧化硅的表面包敷一层有机材料，形成一种硅石网络结构，所述硅石网络结构具有憎水性，可抑制胶体流动，加快固化速度，提高粘结效果。

所述氧化锌晶须具有独特的立体四针状空间构型和良好单晶性，使得氧化锌晶须增强材料具有高弹性模量，在阻尼复合材料中起到锚固的作用，具有增强和增韧效果。另外氧化锌晶须具有较高的振动衰减系数，增加阻尼效果。

所述助剂是有机硅烷偶联剂和环氧树脂固化剂，与胶黏剂配合使用，可提升胶黏剂的性能和品质；同时有助于提升阻尼复合材料的力学性能、耐热性、耐水性和耐腐蚀性。所述胶粘剂优选采用环氧树脂基料型粘接剂，有助于将上、下两层金属板紧密牢固的粘接在一起。

本实施例中无机填料可以均匀分散于环氧树脂基料中，当受到振动时，无机填料的微小颗粒相互接触，或微小颗粒与高分子界面之间均能产生摩擦作用，有效提高阻尼效果。通过采用共混改性和填充改性相结合这种复合改性方式，有效提高了阻尼损耗因子，扩大了阻尼温域，同时对不同频段振动频率具有较好阻尼效果。

本实施例将所述阻尼复合材料应用到电冰柜，对现有电冰柜压缩机及压机固定支撑板结构进行创新优化，将传统刚性压机支撑固定板替换为本实施例的减振压机底板结构。所述减震压机底板结构是由金属-阻尼材料-金属组成的复合板材，包括上层金属板10、中间阻尼层20和下层金属板30，所述中间阻尼层采用上述阻尼复合材料。

作为优选的实施例，可以在中间阻尼层20中铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜40，厚度为10-30μm。同样的所采用的玻璃纤维的长度为300-500μm，直径为10-20μm。玻璃纤维层薄膜40在双层阻尼浆复合时，热压混合胶着，能够提高阻尼层的强度，同时提高吸声作用。

由于阻尼复合材料本身不具有足够的力学强度，需要涂覆在金属基材表面构成特定厚度的涂层结构才能起到减振降噪的效果，优选的中间阻尼层20的总厚度为50-200μm。

在所述减振压机底板结构中，上、下层金属板起到支撑作用，一般选用热镀锌板或镀铝锌板，厚度分别为0.5-1.5mm，能够保持所述减振压机底板结构的强度性能，同时满足良好防腐性能。作为优选的实施例，所述上层金属板采用弹性模量较高的板材，弹性模量≥210GPa，形成约束阻尼层结构，振动时，中间阻尼层20受上层金属板10的约束不能伸缩变形，各层之间因剪切作用而消耗更多的振动能，进一步提高复合板材的减震降噪效果。

所述上层金属板和下层金属板的表面可以进行增强防腐表面处理，例如对上、下层金属板外漏表面进行预先电镀、镀铝锌、喷涂等处理，提高耐腐蚀性，满足电冰柜机仓恶劣工况条件。

所述减振压机底板结构的制备方法，步骤为：

1）首先制备阻尼复合材料，按配方称取基料和填料，依次送入强力混合搅拌机内，进行充分搅拌混合，搅拌时间8-15min，得到混合原料，将混合原料温度升温到100-140℃，加入助剂进行搅拌5-10min，充分溶解，制备成阻尼浆；

2）采用数控喷胶技术，输送滚筒将上层金属板和下层金属板同时匀速输送到自动喷胶系统，自动喷胶设备均匀地在金属板的内侧面涂布阻尼浆；

3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜40；

4）将上、下金属板进行自动热压复合成型，微波连续加热，温度为120-160℃，热压复合时间为5-10min，以充分牢固粘接，制备得到减振压机底板结构。

由于采用自动喷胶系统，均匀喷胶，确保涂胶的厚度一致、避免漏涂，从而确保金属复合板热复合后没有脱胶起鼓等不良情况，得到粘结强度最佳的金属复合板。

为了增强减振压机底板结构的支撑强度，在所述上层金属板10的上表面设计通筋或槽型结构，以提高纵向及横向支撑强度。

使用本实施例的减振压机底板结构作为压缩机固定支撑板，当压缩机工作振动时，夹在上下两层金属板中间的阻尼材料通过剪切变形，可有效地将振动机械性能转化为阻尼材料内部高分子键的热运动，这种能量间的转换，宏观上表现为振动的减小和噪音的降低。

经测量，本实施例的减振压机底板结构的减震性能良好，阻尼系数峰值（ηmax）≥0.2；粘接性能良好，剪切强度≥7 MPa，T-剥离强度≥30 N/cm；成型性能良好，V型轴变/90°弯曲、辊弯成型、冲孔、扩孔、弯边压筋、压台等均合格；焊接性能良好，钨极氩弧焊、熔化极凑CO2等气体保护焊、电阻焊等均合格；耐热性能良好，230℃下20min不变形；力学性能与金属基板性能相当。因此，所述减振压机底板结构不仅具备金属基板材料的机械性能，更具备良好的减振、降噪效果。替代原有冷轧钢板、热镀锌板、不锈钢等刚性支撑板材使用，不需要改变原有冲压、涂装等生产工艺，替代方便。

将本实施例的减振压机底板结构作为压缩机支撑板应用到电冰柜上，电冰柜整机噪音明显降低，提升了整机静音效果。

实施例1

一种减振压机底板结构，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，所述中间阻尼层由以下重量份的原料制成：环氧树脂40份、聚氨酯高分子20份、玻璃纤维20份、硫酸钡5份、云母片10份、滑石粉3份、石墨5份、纳米二氧化硅5份、氧化锌晶须5份、偶联剂2.5份、固化剂2.5份，环氧树脂基料型粘接剂5份。所述玻璃纤维的长度300-500μm、直径是10-20μm。所述上层金属板采用弹性模量≥300GPa的热镀锌板，厚度为1.0mm；所述下层金属板采用弹性模量≤200GPa的热镀锌板，厚度为1.0mm；所述阻尼层总体厚度为50μm。

其制备方法：1）按照上述配方称取各基料和填料，依次强力混合搅拌机，进行充分搅拌混合，时间为10min，得到混合原料；将混合原料温度升温到120℃，加入助剂进行搅拌6min，充分溶解，制备成阻尼浆；2）采用全自动数控喷胶技术，将阻尼浆均匀涂布在上层金属板和下层金属板的内侧面上；3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜；4）将已涂布阻尼浆的上、下层金属板进行自动热压复合成型，微波连续加热温度140℃，热压复合时间为6min，以充分牢固粘接，制备成减振压机底板结构。

经测量，所述减振压机底板结构的阻尼系数峰值ηmax=0.21；剪切强度为7.2 MPa，T-剥离强度为30.5N/cm；耐热性为225℃下20min不变形；力学性能与基板相当。

将制备得到的减振压机底板结构作为电冰柜的压缩机支撑板使用，明显降低了电冰柜整机噪音，整机噪音降低为2-3dB。

实施例2

一种减振压机底板结构，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，所述中间阻尼层由以下重量份的原料制成：环氧树脂50份、聚氨酯高分子22份、玻璃纤维25份、硫酸钡8份、云母片15份、滑石粉5份、石墨6份、纳米二氧化硅18份、氧化锌晶须6份、偶联剂3份、固化剂2.5份，环氧树脂基料型粘接剂7份。所述玻璃纤维的长度300-500μm、直径是10-20μm。所述上层金属板采用弹性模量≥250GPa的热镀锌板，厚度为1.2mm；所述下层金属板采用弹性模量≤200GPa的镀铝锌板，厚度为1.2 mm；所述阻尼层总体厚度为100μm。

其制备方法：1）按照上述配方称取各基料和填料，依次强力混合搅拌机，进行充分搅拌混合，时间为8min，得到混合原料；将混合原料温度升温到100℃，加入助剂进行搅拌10min，充分溶解，制备成阻尼浆；2）采用全自动数控喷胶技术，将阻尼浆均匀涂布在上层金属板和下层金属板的内侧面上；3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜；4）将已涂布阻尼浆的上、下层金属板进行自动热压复合成型，微波连续加热温度120℃，热压复合时间为10min，以充分牢固粘接，制备成减振压机底板结构。

经测量，所述减振压机底板结构的阻尼系数峰值ηmax=0.23；剪切强度为7.4 MPa，T-剥离强度为 31N/cm；耐热性为235℃下20min不变形；力学性能与基板相当。

将制备得到的减振压机底板结构作为电冰柜的压缩机支撑板使用，明显降低了电冰柜整机噪音，整机噪音降低为2.5-3dB。

实施例3

一种减振压机底板结构，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，所述中间阻尼层由以下重量份的原料制成：环氧树脂50份、聚氨酯高分子24份、玻璃纤维30份、硫酸钡10份、云母片16份、滑石粉6份、石墨8份、纳米二氧化硅20份、氧化锌晶须8份、偶联剂2.5份、固化剂3份，环氧树脂基料型粘接剂8份。所述玻璃纤维的长度300-500μm、直径是10-20μm。所述上层金属板采用弹性模量≥210GPa的热镀锌板，厚度为1.3 mm；所述下层金属板采用弹性模量≤200GPa的镀铝锌板，厚度为1.3mm；所述阻尼层总体厚度为150μm。

其制备方法：1）按照上述配方称取各基料和填料，依次强力混合搅拌机，进行充分搅拌混合，时间为12min，得到混合原料；将混合原料温度升温到130℃，加入助剂进行搅拌8min，充分溶解，制备成阻尼浆；2）采用全自动数控喷胶技术，将阻尼浆均匀涂布在上层金属板和下层金属板的内侧面上；3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜；4）将已涂布阻尼浆的上、下层金属板进行自动热压复合成型，微波连续加热温度150℃，热压复合时间为8min，以充分牢固粘接，制备成减振压机底板结构。

经测量，所述减振压机底板结构的阻尼系数峰值ηmax=0.24；剪切强度为7.6 MPa，T-剥离强度为 33N/cm；耐热性为232℃下20min不变形；力学性能与基板相当。

将制备得到的减振压机底板结构作为电冰柜的压缩机支撑板使用，明显降低了电冰柜整机噪音，整机噪音降低为2.5-3.5dB。

实施例4

一种减振压机底板结构，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，所述中间阻尼层由以下重量份的原料制成：环氧树脂50，聚氨酯高分子25份、玻璃纤维40份，硫酸钡15份、云母片20份，滑石粉8份，石墨10份，纳米二氧化硅20份，氧化锌晶须10份；偶联剂4.5份、固化剂5.5份，环氧树脂基料型粘接剂10份。所述玻璃纤维的长度300-500μm、直径是10-20μm。所述上层金属板采用弹性模量≥250GPa的热镀锌板，厚度为1.5mm；所述下层金属板采用弹性模量≤200GPa的热镀锌板，厚度为1.5mm；所述阻尼层总体厚度为200μm。

其制备方法：1）按照上述配方称取各基料和填料，依次强力混合搅拌机，进行充分搅拌混合，时间为15min，得到混合原料；将混合原料温度升温到140℃，加入助剂进行搅拌5min，充分溶解，制备成阻尼浆；2）采用全自动数控喷胶技术，将阻尼浆均匀涂布在上层金属板和下层金属板的内侧面上；3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜；4）将已涂布阻尼浆的上、下层金属板进行自动热压复合成型，微波连续加热温度160℃，热压复合时间为5min，以充分牢固粘接，制备成减振压机底板结构。

经测量，所述减振压机底板结构的阻尼系数峰值ηmax=0.25；剪切强度为7.8MPa，T-剥离强度为32.5N/cm；耐热性为235℃下20min不变形；力学性能与基板相当。

将制备得到的减振压机底板结构作为电冰柜的压缩机支撑板使用，明显降低了电冰柜整机噪音，整机噪音降低为3-3.5dB。

以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种减振压机底板结构，其特征在于，包括上层金属板、中间阻尼层和下层金属板，在所述中间阻尼层中铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜，所述中间阻尼层由阻尼复合材料制备而成；

所述阻尼复合材料包括基料、填料和助剂，所述基料包括环氧树脂40-50份；所述填料包括聚氨酯高分子20-25份，玻璃纤维20-40份，硫酸钡5-15份，云母片10-20份，滑石粉3-8份，石墨5-10份，纳米二氧化硅5-20份，氧化锌晶须5-10份，胶黏剂5-10份；所述助剂为5-10份，均为重量份。

2.根据权利要求1所述的减振压机底板结构，其特征在于，所述填料中的玻璃纤维的长度是300-500μm、直径是10-20μm。

3.根据权利要求1所述的减振压机底板结构，其特征在于，所述助剂是有机硅烷偶联剂和环氧树脂固化剂。

4.根据权利要求1所述的减振压机底板结构，其特征在于，所述上层金属板的厚度为0.5-1.5mm，中间阻尼层的厚度为50-200μm，所述下层金属板的厚度为0.5-1.5mm。

5.根据权利要求1所述的减振压机底板结构，其特征在于，所述上层金属板、下层金属板分别选用热镀锌板或镀铝锌板。

6.根据权利要求1所述的减振压机底板结构，其特征在于，所述上层金属板的弹性模量≥210GPa。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的减振压机底板结构的制备方法，其特征在于，步骤为：

1）制备阻尼复合材料，按配方称取基料和填料，充分搅拌混合，加热升温，然后加入配方量的助剂进行搅拌，充分溶解，制备成阻尼浆；

2）在上层金属板和下层金属板的内侧面上同时匀速均匀地涂布阻尼浆；

3）在已涂布阻尼浆的下层金属板上铺设一层网孔状玻璃纤维层薄膜；

4）将上层金属板、阻尼浆和下层金属板进行热压复合成型，制备得到减振压机底板结构。

8.一种电冰柜，使用权利要求1-6中任一项所述的减振压机底板结构作为压缩机支撑板。