CN108863158A - 一种新型隔音建筑材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型隔音建筑材料及其制备方法,由以下成分制备而成:硅丙乳液、热塑性树脂、脂肪族二元酸烷氧基酯、硅藻土、木质素磺酸钠、强化纤维、粉煤灰、碳酸钙、滑石粉、复合玻璃微珠、多孔隙基料、发泡剂、分散剂、保水剂和阻燃剂。本发明制备的隔音材料,制作过程对环境无污染,提高了隔音材料的孔隙率,减少了化学助剂的使用,增强了隔音材料的隔音效果,减小了隔音材料的密度,提高了隔音材料的强度,同时,原材料来源广泛且易获取,减少隔音材料的生产成本,节能环保,可推广性强。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域,具体涉及一种新型隔音建筑材料及其制备方法。
背景技术
随着经济发展和科学的进步,人们对生活质量的要求越来越高。另一方面,面对日益严重的噪音污染,对人们来说,一个舒适的工作生活环境就显得尤为迫切。研究表明声波在传播过程中遇到隔声屏障时,一部分声能被反射,一部分声能被屏障吸收,剩余部分则透过屏障。透射声强与入射声强的比值称为透射系数。透射系数越小则材料的隔声性能越好。
对于单相均质高分子材料,其隔声效果服从质量定律,材料的面密度越大,其对声音的反射能力越强。高分子隔声材料就是主要通过反射和散射声音从而达到降低噪声的一类材料。高分子隔声材料由高分子树脂添加大量重质填料复合而成,具有较高的面密度,因此具有良好的隔声性能。
以无机粒子填充聚合物基复合材料隔声性能的提高归因于粒子使声波发生了多次反射、散射、折射和绕射而导致声音的传播路径增大,同时无机粒子的加入会导致材料粘弹性的变化而消耗更多的声能。中空玻璃微珠作为一种特殊结构的无机填料,可以填充聚合物基复合材料而获得较好的隔音性能,相比传统的聚合物基隔音材料,其最大的特点是密度低,且对低频噪音隔音效果良好。不仅如此,中空玻璃微珠具有极低的热导率,在高分子材料中添加中空玻璃微珠可以大幅提高材料的隔热性能,这对于汽车、轨道交通、建筑等对隔音隔热等舒适性要求高的领域具有重要应用价值。
另外,通过改变基质中的填料和配合剂等对材料的特性阻抗进行调节,形成具有不同声阻抗特性的材料,然后将其叠加复合,使声波在叠合界面处产生反射,是达到提高材料隔音性能的一种好方法。研究发现,通过结构设计引入多层结构可以有效提高材料的隔音性能,如发现双层结构的材料比单层结构的隔声性能好。
现有的高分子基隔音材料一般选用PVC、EPDM等为聚合物基材,同时大量添加无机重质填料、钢渣、废旧橡胶粉、玻璃纤维等重质填料,以增加材料的模量和密度,提高隔音降噪性能。传统的高分子基隔音材料存在隔音性能差、易燃不环保和密度大不符合轻量化发展方向等缺点。针对这些缺点,也有大量新型隔音材料产品问世,但大都不能解决传统材料存在的全部缺点。
公开号为CN1793211A,公开了一种车用高模量填充隔音阻尼降噪片材及其制备方法,公开号为CN202686211U,公开了一种汽车隔音阻尼板,公开号为CN101691119A,公开了一种高速列车用阻尼隔音片材及其制造方法,开号为CN1583864A,公开了一种轿车用隔音阻尼降噪片材的制备方法,以上现有技术均涉及通过共混或是不同功能层的简单叠加复合而成的高分子基隔音隔热功能材料,但是减振降噪效果有限,而且加工制造过程复杂,成本较高。公开号为CN102504388A,公开了一种隔音材料,公开了一种由聚乙烯和空心微珠组成的隔音材料,该材料柔韧性好、强度高、质量轻,通过中空玻璃微珠对声波的散射和折射,可以消耗和吸收掉一部分低频噪声。但是其仅具有单一的结构,不具层状结构,在中高频的隔音降噪方面存在不足。公开号为CN103158314A,公开了一种多层复合环保阻燃隔声卷材及其制备方法,公告号为CN102501504B,公开了一种低密度高分子基隔声降噪材料及其制备方法,涉及的材料具有交替多层结构,通过高分子密实层与发泡层的交替多层复合,试图通过发泡工艺实现相邻层之间的密度差别,从而在轻量化的同时提高隔音性能,但是在实际制备过程中,发泡层在模头进行发泡时会影响层与层间的界面,极易出现串层现象,导致界面层交替多层复合结构的破坏,因此不容易控制交替多层复合结构的界面均匀性,使得界面对声音的反射作用减弱,材料整体隔声性能并无明显提高。
综上所述,因此需要一种更好的隔音材料,来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型隔音建筑材料及其制备方法,本发明制备的隔音材料,制作过程对环境无污染,提高了隔音材料的孔隙率,减少了化学助剂的使用,增强了隔音材料的隔音效果,减小了隔音材料的密度,提高了隔音材料的强度,同时,原材料来源广泛且易获取,减少隔音材料的生产成本,节能环保,可推广性强。
本发明提供了如下的技术方案:
一种新型隔音建筑材料,包括以下重量份的原料:硅丙乳液8-12份、热塑性树脂7-13份、脂肪族二元酸烷氧基酯4-12份、硅藻土7-13份、木质素磺酸钠5-10份、强化纤维8-12份、粉煤灰8-11份、碳酸钙8-12份、滑石粉5-9份、复合玻璃微珠7-10份、多孔隙基料9-13份、发泡剂4-8份、分散剂3-6份、保水剂3-6份和阻燃剂3-7份。
优选的,所述建筑材料包括以下重量份的原料:硅丙乳液10-12份、热塑性树脂7-12份、脂肪族二元酸烷氧基酯6-12份、硅藻土7-10份、木质素磺酸钠7-10份、强化纤维8-11份、粉煤灰9-11份、碳酸钙8-10份、滑石粉6-9份、复合玻璃微珠8-10份、多孔隙基料9-12份、发泡剂4-7份、分散剂3-5份、保水剂4-6份和阻燃剂3-6份。
优选的,所述建筑材料包括以下重量份的原料:硅丙乳液11份、热塑性树脂9份、脂肪族二元酸烷氧基酯9份、硅藻土8份、木质素磺酸钠9份、强化纤维10份、粉煤灰10份、碳酸钙9份、滑石粉7份、复合玻璃微珠8份、多孔隙基料11份、发泡剂6份、分散剂4份、保水剂5份和阻燃剂5份。
一种新型隔音建筑材料的制备方法,包括以下制备步骤:
a、将硅藻土、粉煤灰、碳酸钙和滑石粉混合,导入球磨机中,球磨1.5-2h,再倒入硅丙乳液,在65-68℃下加热并搅拌20-22min,再加入复合玻璃微珠,继续搅拌混合12-15min,得到混合物一;
b、向混合物一中加入多孔隙基料和发泡剂,导入搅拌机中,在55-60℃下加热并搅拌,搅拌速度为120-160r/min,搅拌1-2h,得到浆料;
c、将热塑性树脂和脂肪族二元酸烷氧基酯导入反应釜中,在105-110℃下加热至完全融化,再降温至78-82℃,加入木质素磺酸钠、强化纤维,以100-120r/min的转速搅拌反应0.5-0.8h,搅拌结束后,保温得到混合物二;
d、将混合物二、浆料、分散剂、保水剂和阻燃剂混合导入双螺杆挤出机中,熔融挤出,再塑造成型,即可得到成品。
优选的,所述步骤a的复合玻璃微珠的制备方法为:将叶腊石、矿砂和氢氧化钡混合均匀,在220-240℃下加热3.3-3.5h,再放入清水中进行水淬,得到颗粒料,将颗粒料置于65-69℃下干燥1-1.2h,然后置于微波焙烧炉内焙烧37-42min,冷却至室温,即可得到复合玻璃微珠。
优选的,所述步骤b的多孔隙基料的制备方法为:将池塘淤泥、矿渣、炉窑渣混合均匀,再置于马弗炉内焙烧,先以8℃/min的升温速率升温至800℃,保温25min,再以6℃/min的降温速率降温至550℃,保温30min,再冷却至室温,粉碎至过1200目筛,即可得到多孔隙基料。
优选的,所述步骤b的发泡剂为碳化硅、菱镁矿、碳酸钾和硝酸钾按质量比2:1:1:3混合而成。
优选的,所述步骤c的强化纤维为抗碱玻璃纤维、聚氯乙烯纤维和聚酯中空纤维按质量比2:5:3混合而成。
优选的,所述步骤d的分散剂为硬脂酸单甘油酯和三硬脂酸甘油酯按质量比4:3混合而成。
优选的,所述步骤d的保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钾按质量比2:1:3混合而成。
本发明的有益效果是:
本发明制备的隔音材料,制作过程对环境无污染,提高了隔音材料的孔隙率,减少了化学助剂的使用,增强了隔音材料的隔音效果,减小了隔音材料的密度,提高了隔音材料的强度,同时,原材料来源广泛且易获取,减少隔音材料的生产成本,节能环保,可推广性强。
本发明中的复合玻璃微珠和多孔隙基料,可大大降低制备的隔音砖的导热系数,使得其具有优异的隔热保温性能,多孔隙基料和复合玻璃微珠均具有多孔隙的结构特征,其承重能力强,并且稳定性好,不易腐蚀、老化等,可使得制备的隔音材料也具有良好的力学性能和化学稳定性等性能。
本发明中的发泡剂为碳化硅、菱镁矿、碳酸钾和硝酸钾的配比,有利于形成的发泡剂在材料中形成细密且不相互连通的气泡孔,增强隔音材料的吸音效果,且不会降低制成隔音材料的机械强度。
本发明中的强化纤维为抗碱玻璃纤维、聚氯乙烯纤维和聚酯中空纤维的配比,在该比例下的混合,可以有效的提高制备的成品的强度和韧性。
本发明中的分散剂为硬脂酸单甘油酯和三硬脂酸甘油酯的配比,有利于使各材质间的分子结合性较佳及材质分布均匀,通过其具有阻绝较低频率的噪音,达到较佳的隔音效果的目的。
具体实施方式
实施例1
一种新型隔音建筑材料,包括以下重量份的原料:硅丙乳液8份、热塑性树脂7份、脂肪族二元酸烷氧基酯4份、硅藻土13份、木质素磺酸钠5份、强化纤维8份、粉煤灰11份、碳酸钙8份、滑石粉5份、复合玻璃微珠10份、多孔隙基料9份、发泡剂4份、分散剂3份、保水剂3份和阻燃剂3份。
一种新型隔音建筑材料的制备方法,包括以下制备步骤:
a、将硅藻土、粉煤灰、碳酸钙和滑石粉混合,导入球磨机中,球磨2h,再倒入硅丙乳液,在68℃下加热并搅拌22min,再加入复合玻璃微珠,继续搅拌混合12min,得到混合物一;
b、向混合物一中加入多孔隙基料和发泡剂,导入搅拌机中,在60℃下加热并搅拌,搅拌速度为160r/min,搅拌1h,得到浆料;
c、将热塑性树脂和脂肪族二元酸烷氧基酯导入反应釜中,在105℃下加热至完全融化,再降温至78℃,加入木质素磺酸钠、强化纤维,以120r/min的转速搅拌反应0.8h,搅拌结束后,保温得到混合物二;
d、将混合物二、浆料、分散剂、保水剂和阻燃剂混合导入双螺杆挤出机中,熔融挤出,再塑造成型,即可得到成品。
步骤a的复合玻璃微珠的制备方法为:将叶腊石、矿砂和氢氧化钡混合均匀,在220℃下加热3.3h,再放入清水中进行水淬,得到颗粒料,将颗粒料置于69℃下干燥1h,然后置于微波焙烧炉内焙烧42min,冷却至室温,即可得到复合玻璃微珠。
步骤b的多孔隙基料的制备方法为:将池塘淤泥、矿渣、炉窑渣混合均匀,再置于马弗炉内焙烧,先以8℃/min的升温速率升温至800℃,保温25min,再以6℃/min的降温速率降温至550℃,保温30min,再冷却至室温,粉碎至过1200目筛,即可得到多孔隙基料。
步骤b的发泡剂为碳化硅、菱镁矿、碳酸钾和硝酸钾按质量比2:1:1:3混合而成。
步骤c的强化纤维为抗碱玻璃纤维、聚氯乙烯纤维和聚酯中空纤维按质量比2:5:3混合而成。
步骤d的分散剂为硬脂酸单甘油酯和三硬脂酸甘油酯按质量比4:3混合而成。
步骤d的保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钾按质量比2:1:3混合而成。
实施例2
一种新型隔音建筑材料,包括以下重量份的原料:硅丙乳液10份、热塑性树脂12份、脂肪族二元酸烷氧基酯6份、硅藻土10份、木质素磺酸钠10份、强化纤维8份、粉煤灰9份、碳酸钙8份、滑石粉6份、复合玻璃微珠8份、多孔隙基料12份、发泡剂7份、分散剂5份、保水剂4份和阻燃剂6份。
一种新型隔音建筑材料的制备方法,包括以下制备步骤:
a、将硅藻土、粉煤灰、碳酸钙和滑石粉混合,导入球磨机中,球磨2h,再倒入硅丙乳液,在68℃下加热并搅拌20min,再加入复合玻璃微珠,继续搅拌混合12min,得到混合物一;
b、向混合物一中加入多孔隙基料和发泡剂,导入搅拌机中,在60℃下加热并搅拌,搅拌速度为160r/min,搅拌1h,得到浆料;
c、将热塑性树脂和脂肪族二元酸烷氧基酯导入反应釜中,在105℃下加热至完全融化,再降温至78℃,加入木质素磺酸钠、强化纤维,以120r/min的转速搅拌反应0.8h,搅拌结束后,保温得到混合物二;
d、将混合物二、浆料、分散剂、保水剂和阻燃剂混合导入双螺杆挤出机中,熔融挤出,再塑造成型,即可得到成品。
步骤a的复合玻璃微珠的制备方法为:将叶腊石、矿砂和氢氧化钡混合均匀,在220℃下加热3.5h,再放入清水中进行水淬,得到颗粒料,将颗粒料置于65℃下干燥1h,然后置于微波焙烧炉内焙烧42min,冷却至室温,即可得到复合玻璃微珠。
步骤b的多孔隙基料的制备方法为:将池塘淤泥、矿渣、炉窑渣混合均匀,再置于马弗炉内焙烧,先以8℃/min的升温速率升温至800℃,保温25min,再以6℃/min的降温速率降温至550℃,保温30min,再冷却至室温,粉碎至过1200目筛,即可得到多孔隙基料。
步骤b的发泡剂为碳化硅、菱镁矿、碳酸钾和硝酸钾按质量比2:1:1:3混合而成。
步骤c的强化纤维为抗碱玻璃纤维、聚氯乙烯纤维和聚酯中空纤维按质量比2:5:3混合而成。
步骤d的分散剂为硬脂酸单甘油酯和三硬脂酸甘油酯按质量比4:3混合而成。
步骤d的保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钾按质量比2:1:3混合而成。
实施例3
一种新型隔音建筑材料,包括以下重量份的原料:硅丙乳液11份、热塑性树脂9份、脂肪族二元酸烷氧基酯9份、硅藻土8份、木质素磺酸钠9份、强化纤维10份、粉煤灰10份、碳酸钙9份、滑石粉7份、复合玻璃微珠8份、多孔隙基料11份、发泡剂6份、分散剂4份、保水剂5份和阻燃剂5份。
一种新型隔音建筑材料的制备方法,包括以下制备步骤:
a、将硅藻土、粉煤灰、碳酸钙和滑石粉混合,导入球磨机中,球磨2h,再倒入硅丙乳液,在68℃下加热并搅拌22min,再加入复合玻璃微珠,继续搅拌混合12min,得到混合物一;
b、向混合物一中加入多孔隙基料和发泡剂,导入搅拌机中,在55℃下加热并搅拌,搅拌速度为120r/min,搅拌2h,得到浆料;
c、将热塑性树脂和脂肪族二元酸烷氧基酯导入反应釜中,在110℃下加热至完全融化,再降温至78℃,加入木质素磺酸钠、强化纤维,以100r/min的转速搅拌反应0.8h,搅拌结束后,保温得到混合物二;
d、将混合物二、浆料、分散剂、保水剂和阻燃剂混合导入双螺杆挤出机中,熔融挤出,再塑造成型,即可得到成品。
步骤a的复合玻璃微珠的制备方法为:将叶腊石、矿砂和氢氧化钡混合均匀,在220℃下加热3.5h,再放入清水中进行水淬,得到颗粒料,将颗粒料置于65℃下干燥1.2h,然后置于微波焙烧炉内焙烧42min,冷却至室温,即可得到复合玻璃微珠。
步骤b的多孔隙基料的制备方法为:将池塘淤泥、矿渣、炉窑渣混合均匀,再置于马弗炉内焙烧,先以8℃/min的升温速率升温至800℃,保温25min,再以6℃/min的降温速率降温至550℃,保温30min,再冷却至室温,粉碎至过1200目筛,即可得到多孔隙基料。
步骤b的发泡剂为碳化硅、菱镁矿、碳酸钾和硝酸钾按质量比2:1:1:3混合而成。
步骤c的强化纤维为抗碱玻璃纤维、聚氯乙烯纤维和聚酯中空纤维按质量比2:5:3混合而成。
步骤d的分散剂为硬脂酸单甘油酯和三硬脂酸甘油酯按质量比4:3混合而成。
步骤d的保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钾按质量比2:1:3混合而成。
对比例1
采用现有技术中的普通隔音材料进行检测对比。
检测以上实施例和对比例制备的成品,得到以下检测数据:
表一:
项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
密度(g/cm3) | 1.22 | 1.26 | 1.27 | 1.03 |
硬度(Shore A) | 92 | 91 | 94 | 84 |
拉伸强度(MPa) | 3.8 | 4.1 | 4.2 | 3.6 |
断裂伸长率(%) | 554 | 532 | 556 | 378 |
极限氧指数(%) | 26 | 26 | 28 | 24 |
导热系数(W/m·k) | 0.183 | 0.181 | 0.180 | 0.223 |
表二:隔声测试
频率(Hz) | 实施例1(dB) | 实施例2(dB) | 实施例3(dB) | 对比例1(dB) |
100 | 9.2 | 9.4 | 9.7 | 7.5 |
200 | 18.6 | 19.0 | 19.5 | 17.1 |
400 | 22.9 | 22.5 | 23.8 | 18.4 |
800 | 29.2 | 28.6 | 29.54 | 27.8 |
1600 | 35.2 | 34.8 | 36.3 | 31.6 |
由表一、表二所得的实验数据,可以得出,本发明的制备方法制备的成品的各项性能显著优异于现有技术中的普通产品,并且在本发明的实施例3中优选的制备方案,其得到的成品性能最为优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各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。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型隔音建筑材料,其特征在于,包括以下重量份的原料:硅丙乳液8-12份、热塑性树脂7-13份、脂肪族二元酸烷氧基酯4-12份、硅藻土7-13份、木质素磺酸钠5-10份、强化纤维8-12份、粉煤灰8-11份、碳酸钙8-12份、滑石粉5-9份、复合玻璃微珠7-10份、多孔隙基料9-13份、发泡剂4-8份、分散剂3-6份、保水剂3-6份和阻燃剂3-7份。
2.根据权利要求1所述的一种新型隔音建筑材料,其特征在于,所述建筑材料包括以下重量份的原料:硅丙乳液10-12份、热塑性树脂7-12份、脂肪族二元酸烷氧基酯6-12份、硅藻土7-10份、木质素磺酸钠7-10份、强化纤维8-11份、粉煤灰9-11份、碳酸钙8-10份、滑石粉6-9份、复合玻璃微珠8-10份、多孔隙基料9-12份、发泡剂4-7份、分散剂3-5份、保水剂4-6份和阻燃剂3-6份。
3.根据权利要求1所述的一种新型隔音建筑材料,其特征在于,所述建筑材料包括以下重量份的原料:硅丙乳液11份、热塑性树脂9份、脂肪族二元酸烷氧基酯9份、硅藻土8份、木质素磺酸钠9份、强化纤维10份、粉煤灰10份、碳酸钙9份、滑石粉7份、复合玻璃微珠8份、多孔隙基料11份、发泡剂6份、分散剂4份、保水剂5份和阻燃剂5份。
4.权利要求1-3任一项所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
a、将硅藻土、粉煤灰、碳酸钙和滑石粉混合,导入球磨机中,球磨1.5-2h,再倒入硅丙乳液,在65-68℃下加热并搅拌20-22min,再加入复合玻璃微珠,继续搅拌混合12-15min,得到混合物一;
b、向混合物一中加入多孔隙基料和发泡剂,导入搅拌机中,在55-60℃下加热并搅拌,搅拌速度为120-160r/min,搅拌1-2h,得到浆料;
c、将热塑性树脂和脂肪族二元酸烷氧基酯导入反应釜中,在105-110℃下加热至完全融化,再降温至78-82℃,加入木质素磺酸钠、强化纤维,以100-120r/min的转速搅拌反应0.5-0.8h,搅拌结束后,保温得到混合物二;
d、将混合物二、浆料、分散剂、保水剂和阻燃剂混合导入双螺杆挤出机中,熔融挤出,再塑造成型,即可得到成品。
5.根据权利要求4所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,所述步骤a的复合玻璃微珠的制备方法为:将叶腊石、矿砂和氢氧化钡混合均匀,在220-240℃下加热3.3-3.5h,再放入清水中进行水淬,得到颗粒料,将颗粒料置于65-69℃下干燥1-1.2h,然后置于微波焙烧炉内焙烧37-42min,冷却至室温,即可得到复合玻璃微珠。
6.根据权利要求4所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,所述步骤b的多孔隙基料的制备方法为:将池塘淤泥、矿渣、炉窑渣混合均匀,再置于马弗炉内焙烧,先以8℃/min的升温速率升温至800℃,保温25min,再以6℃/min的降温速率降温至550℃,保温30min,再冷却至室温,粉碎至过1200目筛,即可得到多孔隙基料。
7.根据权利要求4所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,所述步骤b的发泡剂为碳化硅、菱镁矿、碳酸钾和硝酸钾按质量比2:1:1:3混合而成。
8.根据权利要求4所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,所述步骤c的强化纤维为抗碱玻璃纤维、聚氯乙烯纤维和聚酯中空纤维按质量比2:5:3混合而成。
9.根据权利要求4所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,所述步骤d的分散剂为硬脂酸单甘油酯和三硬脂酸甘油酯按质量比4:3混合而成。
10.根据权利要求4所述的一种新型隔音建筑材料的制备方法,其特征在于,所述步骤d的保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸钾按质量比2:1:3混合而成。
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