CN108276944A - 一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及板材技术领域，具体涉及一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，其中粘合层由基础树脂乳液、生物炭、膨胀石墨、沸石粉，表面活性剂、硅烷偶联剂、增稠剂、固化剂和无机填料粉末等制成，生物炭上负载有二氧化硅气凝胶。与现有的隔音板材相比，本发明的隔音板由轻质石膏板、粘合层和真空板层构成，形成阻隔‑吸音‑阻隔的三层防护，粘合层由基础树脂乳液、生物炭、膨胀石墨等制成，隔声量大，降噪隔音效果优越，且机械强度高，耐蚀耐老化，使用周期长。

Description

一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板
技术领域
本发明涉及板材技术领域，具体涉及一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板。
背景技术
随着社会经济的发展，作为城市道路交通干线的高架桥、高架路穿行在城市高楼大厦之间，产生的车辆噪音对附近的居民、学校、办公场所等造成非常大的伤害，影响人们的工作和学习。目前的办法是在高架桥、高架路的路边设置隔音板或挡板等阻隔声音。市场上现有的隔音板是在两块板之间安装橡胶层、减振材料或隔音毡等做成。采用这种方法，在短期里可以在一定程度上提高隔音效果，但是橡胶等材料在空气中会慢慢老化，导致其逐渐变硬而丧失弹性，从而导致隔音效果随着时间而逐渐降低。另一方面，这种在两块板中间安装橡胶层或隔音毡层的做法，工程造价也非常高。因此实际应用的隔音效果并不理想。中国专利CN02119704.0，专利名称隔音板材，申请日期2002年5月13日，公开了一种由未发泡的乙烯醋酸乙烯酯树脂、乙烯丙烯橡胶、线性低密度聚乙烯及硫酸钡均匀混合后辊压制成的隔音板材，该隔音板材即采用橡胶作为阻隔层。
发明内容
针对现有隔音板材的隔音效果不理想的问题，本发明的目的在于提供一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔声量大，降噪隔音效果优越，并且使用周期长。
本发明提供如下的技术方案：
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，其中粘合层由以下重量份的组份制成：基础树脂乳液40～60份、生物炭22～30份、膨胀石墨15～20份、沸石粉5～10份，表面活性剂1～2份、硅烷偶联剂1～2份、增稠剂8～15份、固化剂1～3份、无机填料粉末10～20份和水50～70份，生物炭的粒径为200～350nm。
作为本发明的一种改进，生物炭由仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶、海马齿叶、玉米秸、甘蔗秆、高粱秸、谷子秸秆、苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻、青麻、马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻中的一种或多种制成。
作为本发明的一种改进，生物炭由仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带中的一种或多种制成。
作为本发明的一种改进，生物炭经由以下过程制成：将原料水洗后风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2的条件下升温至200～300℃保持2小时，然后升温至400～500℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2～3min，停止加热并自然降温，常温后研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.2～0.3:1。
作为本发明的一种改进，生物炭经由以下过程处理后使用：将生物炭与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.1～0.2混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭上。
作为本发明的一种改进，基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液。
作为本发明的一种改进，膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比10～15:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点3～5℃的温度下搅拌反应180～240min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥12～24小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯。
作为本发明的一种改进，无机填料粉末为碳酸钙、硫酸钙和高岭土粉中的一种或多种。
作为本发明的一种改进，粘合层的厚度为3～5mm。
作为本发明的一种改进，真空板层包括两块薄板和设于两薄板之间的真空区，真空区的厚度为2～5mm，真空区的真空度为0.06～0.08MPa。
本发明的隔音板由轻质石膏板、真空板层和粘合层制成。首先，选用的现有的轻质石膏板多以建筑石膏为原料，并加入珍珠岩、纤维、粉煤灰、炉渣等，拥有足够的机械强度，并具有一定的隔音效果。其次，粘合层中的生物炭是由生物有机材料在缺氧或隔氧环境中经高温热裂解后生成的固态产物。生物炭内含有丰富的孔隙结构，孔隙率高，声音在生物炭内传播过程中因阻尼运动大而被耗散掉，实现吸音降噪。本发明所用的生物炭主要是由以下四类原料制成，第一类是仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶和海马齿叶，第二类是玉米秸、甘蔗秆、高粱秸和谷子秸秆，第三类是苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻和青麻，第四类是马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻。其中第一类原料是多肉植物的肉质组织，第二类是作物秸秆且内部非类似麦秆的中空结构，第三类是天然麻植物，第四类是大叶海藻类植物，上述四类原料的特点均为有机质在高温炭化过程中挥发，使生物炭内部产生丰富的孔隙结构，尤其是第一类原料由于肉质组织的厚度较大，内部组织结构复杂，在炭化后形成交错相连的孔道，孔隙结构尤为丰富，第二类和第三类原料均是含有植物纤维结构，炭化后也会形成孔隙，但是由于植物纤维的孔道多沿长度方向，因此炭化后的孔道结构稍微简单，第四类原料也具有一定的厚度和长度，炭化生成的孔隙较为复杂。生物炭制备过程中持续通入CO2以促进孔隙结构的形成，CO2溶于炭化释放的水分形成的酸性气氛可以强化生物炭的C-O骨架的稳定性和-COO-的形成，再通过较高的煅烧温度强化生物炭骨架和孔结构的强度。高温煅烧后加入去离子水蒸汽喷雾，使生物炭迅速冷却，多孔结构进一步复杂化。由此制备的生物炭的孔隙率高，孔道复杂交错，更适宜声音的阻尼传播。生物炭的粒径为200～350nm，粒径过大不能起到很好的阻隔效果，粒径过小则容易堵塞。在生物炭上负载二氧化硅气凝胶结构，二氧化硅气凝胶本身呈蜂窝状三维结构，具有大量的孔洞，孔隙率高达94％，这样使生物炭与二氧化硅气凝胶形成多维交错的孔道结构，进一步强化生物炭的吸音降噪的性能。而且二氧化硅气凝胶的耐热、耐磨性能好，在生物炭上形成立体网络结构，进一步增强涂料的机械强度，使本发明制备的隔音板具有较强的吸音降噪效果，吸声系数高，能显著的降低噪声污染，而且机械强度高，满足不同场所对降噪吸音的要求。选用的膨胀石墨具有立体的蜂窝结构，而且耐热稳定性好，与沸石粉共同强化生物炭的吸声效果，同时膨胀石墨经处理后与环氧树脂的相容性得到较大的提升，提高了粘合层的稳定性。无机填料、沸石粉添加后增强了粘合层的机械强度、耐热性能。其次，真空板形成噪声传递的阻隔层，保持2～5mm厚的真空区以及0.06～0.08MPa的真空度可使真空板阻隔中频赫兹的声音20％～30％。整体而言，通过轻质石膏板、粘合层和真空板层进行阻隔、吸音和阻隔三层防护，明显降低噪声。另外，本发明的隔音板不含橡胶，不存在老化问题，生物炭、二氧化硅气凝胶、无机填料、沸石粉以及膨胀石墨等具有较强的耐蚀、耐老化性能，且机械性能好，板材使用寿命长。
本发明的有益效果如下：
与现有的隔音板材相比，本发明的隔音板由轻质石膏板、粘合层和真空板层构成，形成阻隔-吸音-阻隔的三层防护，粘合层由、生物炭、膨胀石墨等制成，隔声量大，降噪隔音效果优越，并且机械强度高，耐蚀耐老化，使用周期长。
具体实施方式
下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。
如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。
本发明所用的轻质石膏板为市场出售的现有成品，轻质石膏板中含有10wt％的珍珠岩，轻质石膏板的合适厚度为10～30mm。真空板层包括两块薄板和设于两薄板之间的真空区，真空区的厚度为2～5mm，真空区的真空度为0.06～0.08MPa。粘合层合适的厚度为3～5mm。
实施例1
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，轻质石膏板层厚度为20mm，真空板层内设有厚度为2mm的真空区，真空区的真空度为0.06MPa，粘合层的厚度为3mm，粘合层由以下组份制成：基础树脂乳液40g、生物炭22g、膨胀石墨15g、沸石粉5g，表面活性剂1g、硅烷偶联剂1g、增稠剂8g、固化剂1g、无机填料粉末10g和水50g。
基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液；无机填料粉末为碳酸钙；膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比10:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点3℃的温度下搅拌反应180min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥12小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚；生物炭经由以下过程制成：将仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶和海马齿叶水洗后风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2的条件下升温至200℃保持2小时，然后升温至400℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2min，停止加热并自然降温，常温后研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.2:1，所得生物炭的粒径为200nm。
实施例2
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，轻质石膏板层厚度为20mm，真空板层内设有厚度为2mm的真空区，真空区的真空度为0.06MPa，粘合层的厚度为3mm，粘合层由以下组份制成：基础树脂乳液45g、生物炭24g、膨胀石墨16g、沸石粉6g，表面活性剂1.2g、硅烷偶联剂1.2g、增稠剂10g、固化剂1.5g、无机填料粉末13g和水55g。
基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液；无机填料粉末为碳酸钙与硫酸钙混合；膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比11:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点3.5℃的温度下搅拌反应200min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥16小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为醋酸乙酯；生物炭经由以下过程制成：将玉米秸、甘蔗秆、高粱秸与谷子秸秆混合后水洗、风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2的条件下升温至220℃保持2小时，然后升温至420℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2.3min，停止加热并自然降温，常温研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.22:1，所得生物炭的粒径为240nm。
实施例3
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，轻质石膏板层厚度为20mm，真空板层内设有厚度为2mm的真空区，真空区的真空度为0.06MPa，粘合层的厚度为3mm，粘合层由以下组份制成：基础树脂乳液50g、生物炭26g、膨胀石墨18g、沸石粉8g，表面活性剂1.5g、硅烷偶联剂1.5g、增稠剂12g、固化剂2g、无机填料粉末15g和水60g。
基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液；无机填料粉末为硫酸钙；膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比13:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点4℃的温度下搅拌反应210min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥18小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为醋酸丁酯；生物炭经由以下过程制成：将苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻与青麻混合水洗后风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2条件下升温至250℃保持2小时，再升温至450℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2.5min，停止加热并自然降温，常温后研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.25:1，生物炭的粒径为270nm。
实施例4
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，轻质石膏板层厚度为20mm，真空板层内设有厚度为2mm的真空区，真空区的真空度为0.06MPa，粘合层的厚度为3mm，粘合层由以下组份制成：基础树脂乳液55g、生物炭28g、膨胀石墨19g、沸石粉9g，表面活性剂1.8g、硅烷偶联剂1.8g、增稠剂8～15g、固化剂2.5g、无机填料粉末17g和水65g。
基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液；无机填料粉末为硫酸钙和高岭土粉混合物；膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比14:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点4.5℃的温度下搅拌反应220min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥20小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚；生物炭经由以下过程制成：马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻混合水洗、风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2的条件下升温至270℃保持2小时，然后升温至470℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2.7min，停止加热并自然降温，常温后研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.27:1，所得生物炭的粒径为300nm，
实施例5
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，轻质石膏板层厚度为20mm，真空板层内设有厚度为2mm的真空区，真空区的真空度为0.06MPa，粘合层的厚度为3mm，粘合层由以下组份制成：基础树脂乳液60g、生物炭30g、膨胀石墨20g、沸石粉10g，表面活性剂2g、硅烷偶联剂2g、增稠剂15g、固化剂3g、无机填料粉末20g和水70g。
基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液；无机填料粉末为高岭土粉；膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比15:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点5℃的温度下搅拌反应240min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥24小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为醋酸乙酯；生物炭经由以下过程制成：将仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带混合后水洗、风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2的条件下升温至300℃保持2小时，然后升温至500℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾3min，停止加热并自然降温，常温后研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.3:1，所得生物炭的粒径为350nm。
实施例6
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，与实施例1的不同之处在于，粘合层中的生物炭经由以下过程处理后使用：将生物炭与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.1混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭上。
实施例7
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，与实施例1的不同之处在于，粘合层中的生物炭经由以下过程处理后使用：将生物炭与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.15混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭上。
实施例8
一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，与实施例1的不同之处在于，粘合层中的生物炭经由以下过程处理后使用：将生物炭与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.2混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭上。
性能测试
将实施例1～8所得的隔音板制成尺寸为1m×2m的形状，板厚30mm，按照GB/T19889.3-2005进行测量，最大隔声量的测试结果如下表所示。

Claims (10)

1.一种用在高架桥上可减少噪声污染的隔音板，其特征在于，隔音板包括轻质石膏板层、真空板层和设于两者之间的粘合层，其中粘合层由以下重量份的组份制成：基础树脂乳液40～60份、生物炭22～30份、膨胀石墨15～20份、沸石粉5～10份，表面活性剂1～2份、硅烷偶联剂1～2份、增稠剂8～15份、固化剂1～3份、无机填料粉末10～20份和水50～70份，生物炭的粒径为200～350nm。
2.根据权利要求1所述的隔音板，其特征在于，生物炭由仙人掌、芦荟叶、万象叶、瓦苇叶、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、生石花叶、藻铃玉叶、海马齿叶、玉米秸、甘蔗秆、高粱秸、谷子秸秆、苎麻、黄麻、亚麻、槿麻、罗布麻、大麻、青麻、马尾藻、裙带菜、海白菜、团扇藻、海带、昆布和萱藻中的一种或多种制成。
3.根据权利要求2所述的隔音板，其特征在于，生物炭由仙人掌、剑麻、龙舌兰叶、沙鱼掌叶、玉米秸、苎麻、亚麻、罗布麻、大麻、裙带菜和海带中的一种或多种制成。
4.根据权利要求1或2或3所述的隔音板，其特征在于，生物炭经由以下过程制成：将原料水洗后风干、粉碎，置于隔氧马弗炉中，持续通入CO2的条件下升温至200～300℃保持2小时，然后升温至400～500℃保持2小时，升温至600℃，停止通入CO2并向马弗炉内施加与CO2等流速的水蒸汽喷雾2～3min，停止加热并自然降温，常温后研磨过筛得到生物炭，CO2每分钟通入体积与马弗炉的容积比为0.2～0.3:1。
5.根据权利要求1或2或3所述的隔音板，其特征在于，生物炭经由以下过程处理后使用：将生物炭与二氧化硅气凝胶粒子按质量比为1:0.1～0.2混合均匀，然后置于密闭容器中加压升温使二氧化硅气凝胶粒子转变为超临界状态，超声分散条件下迅速降压使二氧化硅气凝胶负载到生物炭上。
6.根据权利要求1所述的隔音板，其特征在于，基础树脂乳液为有机硅改性环氧树脂乳液。
7.根据权利要求1或6所述的隔音板，其特征在于，膨胀石墨经以下过程处理后使用：将改性剂与膨胀石墨按质量比10～15:1混合，滴加改性剂质量0.01倍的三乙醇胺，加热至低于改性剂沸点3～5℃的温度下搅拌反应180～240min，离心分离并乙醇洗涤，再60℃真空干燥12～24小时得到改性的膨胀石墨，改性剂为新戊二醇二缩水甘油醚、醋酸乙酯或醋酸丁酯。
8.根据权利要求1或6所述的隔音板，其特征在于，无机填料粉末为碳酸钙、硫酸钙和高岭土粉中的一种或多种。
9.根据权利要求1或6所述的隔音板，其特征在于，粘合层的厚度为3～5mm。
10.根据权利要求1或6所述的隔音板，其特征在于，真空板层包括两块薄板和设于两薄板之间的真空区，真空区的厚度为2～5mm，真空区的真空度为0.06～0.08MPa。
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