CN106792387B - 一种吸音材料及其制备方法和应用该吸音材料的扬声器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种吸音材料，其包括MEL结构分子筛，所述MEL结构分子筛的骨架包括二氧化硅。本发明提供的吸音材料具有均匀的微孔，微孔在声压作用下吸脱附空气分子，能够起到增加虚拟声腔体积的作用，将其填充于扬声器的后腔内，能显著提高扬声器的低频响应，改善其低频声学性能。本发明还提供一种吸音材料的制备方法和应用该吸音材料的扬声器。
Description
【技术领域】
本发明涉及吸音材料技术领域，特别涉及一种吸音材料及其制备方法和应用该吸音材料的扬声器。
【背景技术】
随着科技的发展，人们对扬声器的要求越来越高，特别是手机扬声器，要求不单单是体积小有声音，而是体积小的同时还需提供很好的音质。音质的好坏与扬声器设计、制造过程各个环节都有关，特别是扬声器后腔设计的大小。通常情况下，扬声器后腔减少，会显著降低低频段的响应，致使音质变差，所以很难在很小后腔条件下，提供很好音质。
为解决上述技术问题，通常的做法主要有以下几种：1、将后腔中的空气用声顺性更好的气体取代；2、在后腔中填充类似三聚氰胺等泡沫增加声顺性；3、在后腔中填充活性炭、沸石、二氧化硅等多孔材料，增加虚拟后腔体积，提高声顺性。其中第三种效果最为明显，目前填充在后腔中的沸石主要为FER、MFI和BEA结构分子筛，还未有MEL结构分子筛的研究报道。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述技术问题，提供一种填充于扬声器后腔中的新型结构的吸音材料，起到增加虚拟声腔体积的作用，提高后腔空气的声顺性，从而提高扬声器的低频性能。
本发明的技术方案如下：
一种吸音材料，所述吸音材料包括MEL结构分子筛，所述MEL结构分子筛的骨架包括二氧化硅。
优选的，所述MEL结构分子筛的骨架还包括其他元素M的氧化物，所述其他元素M包括铝、铁、硼、钛和锆中的一种或两种及两种以上的元素，其中，硅元素与其他元素M的摩尔比至少为80。
优选的，所述MEL结构分子筛的硅元素与其他元素M的摩尔比在110以上。
优选的，所述MEL结构分子筛还包括骨架外阳离子，所述骨架外阳离子包括氢离子、铵离子、碱金属离子或碱土金属离子中的至少一种。
优选的，所述MEL结构分子筛的粒径大于10纳米。
优选的，所述MEL结构分子筛的粒径小于10微米。
优选的，所述MEL结构分子筛包括纯相MEL结构或MEL和MFI混相结构。
本发明还提供一种吸音材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤S1：用硅源、M源、碱源、模板剂和水合成硅元素与其他元素M的摩尔比至少为80的MEL结构分子筛；
步骤S2：将步骤S1中合成的MEL结构分子筛进行水洗、烘干、粉碎和焙烧除去模版剂；
步骤S3：将步骤S2得到的MEL结构分子筛与溶剂、粘接剂和助剂混合制备成悬浮混合物；
步骤S4：干燥、造粒。
优选的，步骤S2还包括将除去模版剂的MEL结构分子筛与铵盐、碱金属盐或碱土金属盐进行离子交换的步骤。
优选的，所述粘接剂为无机类粘接剂或有机高分子类粘接剂。
优选的，所述无机类粘接剂包括活性氧化铝和硅溶胶。
优选的，所述有机高分子类粘接剂包括丙烯酸酯类、环氧类和聚氨酯类。
本发明还提供一种扬声器，其包括具收容空间的壳体、置于所述壳体内的发声单体及由所述发声单体与壳体围成的后腔，所述后腔中填充有如上述所述的吸音材料。
与相关技术相比，本发明提供的吸音材料及其制备方法和应用该吸音材料的扬声器具有以下有益效果：
一、所述吸音材料包括MEL结构分子筛，所述MEL结构分子筛的骨架包括二氧化硅，其具有均匀的微孔，微孔在声压作用下吸脱附空气分子，能够起到增加虚拟声腔体积的作用，将其填充于扬声器的后腔内，能显著提高扬声器的低频响应，改善其低频声学性能；
二、采用MEL结构分子筛作为吸音材料，其体积小可以放入较小的腔体内，能够解决扬声器声腔小难以封装吸音材料的问题，满足扬声器向体积越来越小的方向发展的需求。
【附图说明】
图1为本发明提供的扬声器的结构示意图；
图2为本发明实施例1的MEL和MFI混相结构分子筛的XRD图谱；
图3为本发明实施例3的纯相MEL结构分子筛的XRD图谱；
图4为本发明对比例1的MFI结构分子筛的XRD图谱；
图5为本发明实施例1、实施例2和实施例4的分子筛的低温氮吸附对比图；
图6为本发明对比例1和对比例2的分子筛的低温氮吸附对比图；
图7为本发明实施例1和对比例2的分子筛的常温氮吸脱附对比图；
图8为扬声器后腔加入和不加MEL结构分子筛的频响曲线和阻抗曲线对比图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图1，为本发明提供的扬声器100，其包括具收容空间的壳体1、置于所述壳体1内的发声单体2及由所述发声单体2与壳体1围成的后腔3，所述后腔3中填充有吸音材料，以增加后腔空气的声顺性，从而提高扬声器的低频性能。
所述吸音材料包括MEL结构分子筛，所述MEL结构分子筛的骨架包括二氧化硅。当扬声器振膜上下振动的时候，所述吸音材料可以吸附脱附内腔内的气体，增加后腔空气的声顺性，降低封闭空间的谐振频率，提高低频性能。在本发明中，MEL结构分子筛具有均匀的微孔，微孔在声压作用下吸脱附空气分子，能够起到增加虚拟声腔体积的作用，利用这一性能，可以作为理想的改善扬声器后腔的声顺性的吸音材料。
进一步的，所述MEL结构分子筛的骨架还包括其他元素M的氧化物，其中，硅元素与其他元素M的摩尔比至少为80。其中，所述其他元素M包括铝(Al)、铁(Fe)、硼(B)、钛(Ti)和锆(Zr)中的一种或两种及两种以上的元素。通常情况下，所述MEL结构分子筛的骨架主要由二氧化硅和三氧化二铝组成，若硅元素与铝元素的摩尔比低于80，会显著吸附空气中的水分，占据大部分分子筛的微孔孔道，致使无低频改进效果；若用铝元素以外的其它元素M时，硅元素与其他元素M的摩尔比低于80的话，会造成难以合成或合成出的MEL结构分子筛结晶度变差或很差。另外，所述MEL结构分子筛的硅元素与其他元素M的摩尔比优选为大于110。
在其它实施方式中，所述MEL结构分子筛还包括骨架外阳离子，这样MEL结构分子筛能够更有效地吸附脱附腔体内的气体，更好地改善低频性能。所述骨架外阳离子包括氢离子、铵离子、碱金属离子或碱土金属离子中的至少一种。通常情况下，MEL结构分子筛在使用前，根据情况，与阳离子交换得到不同型式的MEL结构分子筛。一般常用铵盐、碱金属盐或碱土金属盐与MEL结构分子筛交换，获得骨架外阳离子。铵盐主要包括：氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸铵等；碱金属盐主要包括：锂盐、钠盐、钾盐、铷盐等，碱金属盐的阴离子包括：氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子等；碱土金属盐主要包括：镁盐、钙盐、钡盐等，碱土金属盐的阴离子包括：氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子等。
所述吸音材料可以是MEL结构分子筛粉末，也可以是MEL结构分子筛颗粒，其主要通过填充方式设于所述后腔3中。采用MEL结构分子筛作为改善后腔声顺性的吸音材料，其体积小可以放入较小的腔体内，不受封装体积的限制，能够解决扬声器声腔小难以封装吸音材料的问题。通常直接合成的MEL结构分子筛为粒径在10纳米与10微米之间的粉末形式，大都需与粘结剂一起成型为一定大小的颗粒使用，其中，粘结剂包括但不限于无机类粘结剂和有机高分子类粘结剂，无机类粘结剂主要包括活性氧化铝、硅溶胶等，有机高分子粘结剂主要包括丙烯酸酯类、环氧类、聚氨酯类等。
所述MEL结构分子筛受合成条件的影响，其可以是纯相MEL结构，也可以是MEL和MFI混相结构。
本发明还提供了所述扬声器中的吸音材料的制备方法，其包括如下步骤：
步骤S1，用硅源、M源、碱源、模板剂和水合成硅元素与其他元素M的摩尔比至少为80的MEL结构分子筛；
其中硅源包括正硅酸乙酯、硅溶胶和硅酸钠；M源根据MEL结构分子筛的骨架来确定；碱源包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂；模板剂为四丁基季铵盐，其可以是四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化铵和四丁基氟化铵中的至少一种。
步骤S2，将步骤S1中合成的MEL结构分子筛进行水洗、烘干、粉碎和焙烧除去模版剂；
可以选择的，步骤S2还包括将除去模版剂的MEL结构分子筛与铵盐、碱金属盐或碱土金属盐进行离子交换的步骤；该离子交换的步骤并不是必需的，将所述MEL结构分子筛与铵盐、碱金属盐或碱土金属盐进行离子交换是为了获得骨架外阳离子。
步骤S3，将步骤S2得到的MEL结构分子筛与溶剂、粘接剂和助剂混合制备成悬浮混合物；
其中溶剂主要指水和各种常用有机溶剂，如乙醇、甲苯、丙酮、四氢呋喃等；粘接剂包括但不限于无机类粘结剂和有机高分子类粘结剂，无机粘结剂主要包括活性氧化铝、硅溶胶等，有机高分子粘结剂主要包括丙烯酸酯类、环氧类、聚氨酯类等。助剂是指添加量很少的其它物质，通常低于5％。
步骤S4，干燥、造粒。
将步骤S3制得的悬浮混合物在一定温度下干燥、造粒即可。
下面将结合具体实施例解释本发明的实施方式。
实施例1
本实施例的吸音材料包括MEL和MFI混相结构分子筛，其制备方法如下：
用硅源(包括正硅酸乙酯、硅溶胶和硅酸钠)、铝源(包括硝酸铝、偏铝酸钠和异丙醇铝)、碱源(包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂)、模板剂为四丁基季铵盐(四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化铵和四丁基氟化铵中的至少一种)和水合成硅元素和铝元素的摩尔比为250的MEL和MFI混相结构分子筛，其XRD图谱如图2所示，低温氮气吸附表征如图5所示，常温氮气吸脱附如图7所示。
实施例2
本实施例的吸音材料包括MEL和MFI混相结构分子筛，其制备方法如下：
用硅源(包括正硅酸乙酯、硅溶胶和硅酸钠)、铁源(包括硝酸铁、硫酸铁和氯化铁)、碱源(包括氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂)、模板剂为四丁基季铵盐(四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氯化铵、四丁基碘化铵和四丁基氟化铵中的至少一种)和水合成硅元素和铁元素的摩尔比为300的MEL和MFI混相结构分子筛，其低温氮气吸附表征如图5所示。
实施例3
本实施例的吸音材料包括纯相MEL结构分子筛。
其制备方法如实施例1所示，其中，模板剂为四丁基季铵盐和苄基三甲基季铵盐组成的复合模板剂(季铵盐种类如实施例1所述)，合成硅元素和铝元素的摩尔比为150的纯相MEL结构分子筛，其XRD图谱如图3所示。
实施例4
本实施例的吸音材料包括纯相MEL结构分子筛。
其制备方法如实施例1所示，其中，模板剂为四丁基季铵盐和苄基三甲基季铵盐组成的复合模板剂(季铵盐种类如实施例1所述)，合成硅元素和(铝+钛元素)的摩尔为150的纯相MEL结构分子筛，其低温氮气吸附表征如图5所示。
实施例5
本实施例的吸音材料包括纯相MEL结构分子筛。
其制备方法如实施例1所示，其中，模板剂为四丁基季铵盐和苄基三甲基季铵盐组成的复合模板剂(季铵盐种类如实施例1所述)，合成硅元素和其他元素M的摩尔比为无穷大(其他元素M的含量低于0.02wt.％)的纯相MEL结构分子筛。
实施例6
将实施例3得到的纯相MEL结构分子筛用酸或铵盐交换成氢型。其中酸包括盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、酒石酸中的至少一种，但不仅限于此；铵盐包括氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的至少一种，但也不限于此。
实施例7
将实施例3得到的纯相MEL结构分子筛用锂盐交换为锂型。其中锂盐包括氯化锂、硫酸锂、碳酸锂中的至少一种，但不仅限于此。
实施例8
将实施例3得到的纯相MEL结构分子筛用钠盐交换为钠型。其中钠盐包括氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中的至少一种，但不仅限于此。
实施例9
将实施例3得到的纯相MEL结构分子筛用钾盐交换为钾型。其中钾盐包括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的至少一种，但不仅限于此。
实施例10
将实施例3得到的纯相MEL结构分子筛用钾盐和钠盐一起交换为混合钾钠型。钾盐和钠盐，如上述实施例8和实施例9所述，但不仅限于此。
实施例11
将实施例1得到的MEL和MFI混相结构分子筛用镁盐交换为镁型。其中镁盐包括硝酸镁、硫酸镁中的至少一种，但不仅限于此。
实施例12
将实施例1得到的MEL和MFI混相结构分子筛用镁盐和钠盐一起交换为混合镁钠型。镁盐和钠盐如上述实施例8和实施例11所述，但不仅限于此。
对比例1
如实施例1所示，将模板剂换为四丙基季铵盐合成MFI结构分子筛，其XRD图谱如图4所示，低温氮气吸附表征如图6所示。
对比例2
将对比例1得到的MFI结构分子筛用钾盐交换为钾型。其中钾盐包括氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的至少一种，但不仅限于此。其低温氮吸附表征图如图6所示，常温氮气吸脱附如图7所示。
将实施例1-12及对比例1-2合成的分子筛分别与溶剂、粘接剂和助剂混合制备成悬浮混合物，干燥、粉碎后得到颗粒状的分子筛，然后分别填充于扬声器的后腔(工装后腔体积为1立方厘米，简称1cc)中进行声学性能测试，结果如表1所示。
表1在扬声器后腔中加入分子筛前后的共振频率F0和Q值
根据表1可以得出，在扬声器后腔中填充实施例1-12及对比例1-2的分子筛后，扬声器的共振频率F0和Q值均有较大降低。
图8示出了扬声器后腔加入和不加MEL结构分子筛的频响曲线和阻抗曲线对比图，明显可以看出，加入MEL结构分子筛后，谐振显著向低频偏移，虚拟声学体积增加，同时衰减减低。
本发明提供的扬声器具有以下有益效果：
一、所述吸音材料包括MEL结构分子筛，所述MEL结构分子筛的骨架包括二氧化硅，其具有均匀的微孔，微孔在声压作用下吸脱附空气分子，能够起到增加虚拟声腔体积的作用，将其填充于扬声器的后腔内，能显著提高扬声器的低频响应，改善其低频声学性能；
二、采用MEL结构分子筛作为吸音材料，其体积小可以放入较小的腔体内，能够解决扬声器声腔小难以封装吸音材料的问题，满足扬声器向体积越来越小的方向发展的需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种扬声器，包括具收容空间的壳体、置于所述壳体内的发声单体及由所述发声单体与壳体围成的后腔，其特征在于，所述后腔中填充有吸音材料，所述吸音材料包括MEL结构分子筛，所述MEL结构分子筛的骨架包括二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述MEL结构分子筛的骨架还包括其他元素M的氧化物，所述其他元素M包括铝、铁、硼、钛和锆中的一种或两种及两种以上的元素，其中，硅元素与其他元素M的摩尔比至少为80。
3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述MEL结构分子筛的硅元素与其他元素M的摩尔比在110以上。
4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述MEL结构分子筛还包括骨架外阳离子，所述骨架外阳离子包括氢离子、铵离子、碱金属离子或碱土金属离子中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述MEL结构分子筛的粒径大于10纳米。
6.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述MEL结构分子筛的粒径小于10微米。
7.根据权利要求1-6任一项所述的扬声器，其特征在于，所述MEL结构分子筛包括纯相MEL结构或MEL和MFI混相结构。
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