CN107868271B - 一种剪切增稠复合材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种剪切增稠复合材料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剪切增稠复合材料及其制备方法和用途，其中所述剪切增稠复合材料由经过改性处理液浸泡的发泡聚氨酯或乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物泡沫所制成；其中，所述改性处理液包括经异丙醇或一氟二氯乙烷处理的剪切增稠材料；按重量比计，所述硼化聚硅氧烷与所述异丙醇或一氟二氯乙烷的添加比例为10:1‑10:6。声波在通过时，吸附于所述剪切增稠复合材料内部孔洞中的硼化聚硅氧烷材料能够产生剪切增稠效应，吸收并耗散一部分声振动能量，从而提高吸声效果。本发明所述制备方法简单易操作，具有广阔的应用前景。

Description

一种剪切增稠复合材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及剪切增稠吸声材料领域，尤其涉及一种剪切增稠复合材料及其制备方法和用途。
背景技术
吸声材料是具有较强吸收声能、降低噪声性能的材料。多采用疏松多孔的材料作为吸声材料基体，如脲醛泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，发泡聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(简称EVA)泡沫等。其中发泡聚氨酯由于具有孔分布均匀、密度连续可调、孔径特性可控制等优点而具有良好的吸声性能，广泛应用于汽车噪声控制、建筑场馆降噪等。因此，如何进一步提高材料的吸声能力，特别是在低频(60-200Hz)与高频(大于5000Hz)区域，泡沫类吸声材料的吸声能力大幅下降，因此，如何提高吸声材料在低频与高频区的吸声能力是亟待解决的问题。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
针对现在技术的问题，本发明的目在于提供一种剪切增稠复合材料及其制备方法和用途，旨在解决现有技术中泡沫类吸声材料在低频或高频区域吸声能力差的技术问题。
为达到上述目的,本发明的技术方案如下：
一种剪切增稠复合材料，其中，由经过改性处理液浸泡的吸声材料基体所制成；所述改性处理液包括经异丙醇或一氟二氯乙烷处理的剪切增稠材料；按重量比计，所述剪切增稠材料与所述异丙醇或一氟二氯乙烷的添加比例为10:1-10:6；所述吸声材料基体为发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫。
所述剪切增稠复合材料，其中，所述剪切增稠材料为硼化聚硅氧烷。
所述剪切增稠复合材料，其中，所述发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫为开孔发泡材料。
一种剪切增稠复合材料的制备方法，其中，包括以下步骤：
A、称取硼化聚硅氧烷，并加入异丙醇或者一氟二氯乙烷，溶解搅拌均匀，制得改性处理液；
B、将吸声材料基体放入上述改性处理液中，并进行浸泡；所述吸声材料基体为发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫；
C、对经过改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫干燥后，进行热处理，制得所述剪切增稠复合材料。
所述剪切增稠复合材料的制备方法，其中，所述发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫为开孔发泡材料。
所述剪切增稠复合材料的制备方法，其中，在步骤A中，按重量比计，所述硼化聚硅氧烷与所述异丙醇或一氟二氯乙烷的添加比例为10:1-10:6。
所述剪切增稠复合材料的制备方法，其中，在步骤A中，溶解搅拌时的温度为45℃-90℃。
所述剪切增稠复合材料的制备方法，其中，在步骤C中，干燥时的温度为40℃-60℃。
所述剪切增稠复合材料的制备方法，其中，在步骤C中，热处理时的温度为70℃-90℃。
本发明还提供一种如上所述剪切增稠复合材料用于吸声降噪的用途。
有益效果：本发明通过用硼化聚硅氧烷胀流型流体材料对发泡聚氨酯或者乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫进行改性处理，制得所述剪切增稠复合材料，使声波在通过时，吸附于所述剪切增稠复合材料内部孔洞中的硼化聚硅氧烷材料能够产生剪切增稠效应，吸收并耗散一部分声振动能量，从而提高吸声效果。同时本发明所述制备方法简单易实现，其制备出的材料应用在吸声降噪领域时具有良好吸收声能、降低噪声的效果。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种剪切增稠复合材料，其由经过改性处理液浸泡的吸声材料基体(指的是发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫)所制成；其中所述改性处理液包括经异丙醇或一氟二氯乙烷处理的剪切增稠材料；按重量比计，所述剪切增稠材料与所述异丙醇(或一氟二氯乙烷)的添加比例为10:1-10:6。具体地，所述剪切增稠材料为硼化聚硅氧烷。
本实施例中所述发泡聚氨酯又称聚氨酯泡沫，是以异氰酸酯和聚醚为主要原料，在发泡剂、催化剂、阻燃剂等多种助剂的作用下，经发泡而成的高分子聚合物。发泡聚氨酯有软泡和硬泡两种，软泡为开孔结构，硬泡为闭孔结构，本发明中所述发泡聚氨酯采用的是软泡结构，其可用作吸声材料基体。另外，本实施例中所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫又称EVA泡沫，其是通过乙烯和醋酸乙烯酯聚合而成的。所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫为开孔泡沫材料，其具有良好的吸声性能。本实施例中所述硼化聚硅氧烷又称聚硼硅氧烷，其是新型的耐热材料，最高连续使用温度可达450℃，通过硼化聚硅氧烷进行改性处理，可以在有效提高材料的吸声降噪性能的同时还可以增加材料的耐热防火性。
本发明提供上述剪切增稠复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤A：称取硼化聚硅氧烷，并加入异丙醇或者一氟二氯乙烷，溶解搅拌均匀，制得改性处理液。在步骤A中，按重量比计，所述硼化聚硅氧烷与所述异丙醇(或一氟二氯乙烷)的添加比例为10:1-10:6；另外也可以按照每升异丙醇(一氟二氯乙烷)或溶剂中溶解100-600克硼化聚硅氧烷的比例进行添加。在步骤A中，溶解搅拌时的温度为45℃-90℃。
步骤B：将发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫放入上述改性处理液中，并进行浸泡。在步骤B中，所述发泡聚氨酯或者乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫均为开孔发泡材料；另外浸泡的时间为20-120分钟，可以根据实际情况对浸泡时间进行调整。
步骤C：对经过改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫干燥后，进行热处理，制得所述发泡聚氨酯复合材料。在步骤C中，干燥时的温度为40℃-60℃，热处理时的温度为70℃-90℃，热处理时间为20-120分钟，同样地，可以根据实际情况对热处理时间进行调整。
本发明还提供一种如上所述剪切增稠复合材料用于吸声降噪的用途。将通过改性处理液进行浸泡处理后的剪切增稠复合材料应用于吸声降噪领域上，尤其在低频或高频领域中，可以有效降低声能，吸收噪声。
下面通过具体实施例对本发明技术方案进一步阐述如下：
实施例中以道康宁公司生产的硼化聚硅氧烷胶泥材料(型号为DC3179)来制备所述剪切增稠复合材料。
实施例一
一种硼化聚硅氧烷改性发泡聚氨酯复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与异丙醇按每升(硼化聚硅氧烷)添加100克(异丙醇)的溶解比例在45℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的发泡聚氨酯120分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯在40℃干燥后，在70℃下热处理20分钟。
实施例二
一种硼化聚硅氧烷改性发泡聚氨酯复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与异丙醇按每升300克的溶解比例在65℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚发泡聚氨酯85分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯在55℃干燥后，在80℃下热处理65分钟。
实施例三
一种硼化聚硅氧烷改性发泡聚氨酯复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与异丙醇按每升600克的溶解比例在80℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的发泡聚氨酯20分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯在65℃干燥后，在90℃下热处理120分钟。
实施例四
一种硼化聚硅氧烷改性发泡聚氨酯复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与一氟二氯乙烷(又称141B，下同)按每升100克的溶解比例在45℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的发泡聚氨酯120分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯在40℃干燥后，在70℃下热处理20分钟。
实施例五
一种硼化聚硅氧烷改性发泡聚氨酯复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与141B按每升300克的溶解比例在65℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的发泡聚氨酯85分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯在55℃干燥后，在80℃下热处理65分钟。
实施例六
一种硼化聚硅氧烷改性发泡聚氨酯复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与141B按每升600克的溶解比例在95℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的发泡聚氨酯20分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯在65℃干燥后，在90℃下热处理120分钟。
实施例七
一种硼化聚硅氧烷改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与异丙醇按每升100克的溶解比例在45℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫120分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫在40℃干燥后，在70℃下热处理20分钟。
实施例八
一种硼化聚硅氧烷改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与异丙醇按每升300克的溶解比例在65℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫85分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫在55℃干燥后，在80℃下热处理65分钟。
实施例九
一种硼化聚硅氧烷改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与异丙醇按每升600克的溶解比例在80℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫20分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫在65℃干燥后，在90℃下热处理120分钟。
实施例十
一种硼化聚硅氧烷改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与141B按每升100克的溶解比例在45℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫120分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫在40℃干燥后，在70℃下热处理20分钟。
实施例十一
一种硼化聚硅氧烷改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与141B按每升300克的溶解比例在65℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫85分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫在55℃干燥后，在80℃下热处理65分钟。
实施例十二
一种硼化聚硅氧烷改性乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫复合材料的制备方法，按照下述步骤依次进行：
步骤一：将硼化聚硅氧烷与141B按每升600克的溶解比例在95℃下溶解搅拌得到改性处理液；
步骤二：取步骤一所述的改性处理液，浸泡10mm厚的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫20分钟；
步骤三：取步骤二所述改性处理液浸泡处理的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫在65℃干燥后，在90℃下热处理120分钟。
上述各个实施例中得到的样品均采用驻波管法测试其吸声系数，其测试结果如下表所示：
表1
Figure GDA0001548497870000081
Figure GDA0001548497870000091
续表：
Figure GDA0001548497870000092
由上述两表可见，采用本发明提供的方法改性的发泡聚氨酯与乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫，其吸声性能明显优于改性前，在低频125-500Hz与高频4000-8000Hz范围内提高尤为显著，并且本发明中所述材料环保无污染、耐火性能好，可广泛应用于影院、图书馆或酒店等需要隔音降噪的地方。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种剪切增稠复合材料，其特征在于，由经过改性处理液浸泡的吸声材料基体所制成；其中，所述改性处理液包括经一氟二氯乙烷在45℃-90℃中处理的剪切增稠材料；按重量比计，所述剪切增稠材料与所述一氟二氯乙烷的添加比例为10:1-10:6；
所述剪切增稠材料为硼化聚硅氧烷；
所述吸声材料基体为发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫，所述发泡聚氨酯为开孔发泡材料，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫为开孔发泡材料。
2.一种剪切增稠复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、称取硼化聚硅氧烷，并加入一氟二氯乙烷，溶解搅拌均匀，制得改性处理液；
B、将吸声材料基体放入上述改性处理液中，并进行浸泡；所述吸声材料基体为发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫；
C、对经过改性处理液浸泡处理的发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫干燥后，进行热处理，制得所述剪切增稠复合材料。
3.根据权利要求2所述剪切增稠复合材料的制备方法，其特征在于，所述发泡聚氨酯或乙烯-醋酸乙烯共聚物泡沫为开孔发泡材料。
4.根据权利要求2所述剪切增稠复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤A中，按重量比计，所述硼化聚硅氧烷与所述一氟二氯乙烷的添加比例为10:1-10:6。
5.根据权利要求2所述剪切增稠复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤A中，溶解搅拌时的温度为45℃-90℃。
6.根据权利要求2所述剪切增稠复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤C中，干燥时的温度为40℃-60℃。
7.根据权利要求2所述剪切增稠复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤C中，热处理时的温度为70℃-90℃。
8.一种权利要求1所述剪切增稠复合材料用于吸声降噪的用途。
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