CN109231885A - 一种高强耐候透水微粒吸声板及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强耐候透水微粒吸声板，它由骨料颗粒和粘结剂粘合而成，骨料颗粒与骨料颗粒之间形成吸声缝隙，粘结剂为由环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂，微粒吸声板还添加有石墨烯和硅烷。本发明还公开了一种所述微粒吸声板的制作方法，包括以下步骤：按重量份组成量称取原材料；将原材料混合并搅拌均匀；将上述步骤制得的复合树脂溶液再进行超声搅拌；将上述步骤制得的复合树脂溶液与骨料颗粒混合并搅拌均匀，制得混合料；将混合料填满预布有网格布的模具，压制成板。本发明的微粒吸声板具有吸声性能好、透水效果好、强度高、耐候性好等优点，特别适用于那些具有透水需求领域的吸声降噪。

Description

一种高强耐候透水微粒吸声板及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种工程降噪材料，尤其是一种适用于具有透水需求领域的高强耐候透水微粒吸声板。
背景技术
近年来，噪声污染给人们的生活带来了巨大的困扰，传统的吸声材料如矿棉、岩棉、离心玻璃棉等存在二次污染、怕潮湿、耐候性差、吸声效果较差等一系列问题。为此，很多新型的吸声材料被研制出来，如铝纤维吸声板、聚酯纤维吸声板、聚合微粒吸声板以及砂岩环保吸声板等，这些吸声板虽然能够解决上述一系列问题，但是，由于这些吸声板均不具有透水性，使得这些吸声板不能用于那些具有透水需求领域的吸声降噪，限制了吸声板的应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强耐候透水微粒吸声板，该微粒吸声板具有吸声性能好、透水效果好、强度高、耐候性好等优点，适用于那些具有透水需求领域的吸声降噪。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高强耐候透水微粒吸声板，所述的微粒吸声板由骨料颗粒和粘结剂粘合而成，骨料颗粒与骨料颗粒之间形成吸声缝隙，所述的粘结剂为由环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂。
进一步的，所述骨料颗粒的目数为20-70目。
进一步的，组成微粒吸声板的骨料颗粒中，目数为20-40目的骨料颗粒占总骨料颗粒的质量比例为20%-60%，目数为40-70目的骨料颗粒占总骨料颗粒的质量比例为40%-80%。
进一步的，所述的骨料颗粒为风积沙、机制砂、矿渣中的一种或两种以上的组合。
进一步的，所述的粘结剂占骨料颗粒的质量比例为2-10%，且呋喃树脂占环氧树脂质量比例为3%-25%。
进一步的，所述的微粒吸声板还添加有石墨烯，石墨烯占骨料颗粒的质量比例为0.001%-0.1%。
进一步的，所述的微粒吸声板还添加有硅烷，硅烷占骨料颗粒的质量比例为0.01%-0.2%。
进一步的，所述微粒吸声板的内部设置有网格布。
一种高强耐候透水微粒吸声板的制作方法，包括以下步骤：
（1）按所述重量份组成量称取原材料：骨料颗粒，环氧树脂，呋喃树脂，石墨烯和硅烷；
（2）将环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合并搅拌均匀；
（3）将由环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合而成的复合树脂溶液再进行超声搅拌；
（4）将步骤（3）制得的复合树脂溶液与骨料颗粒混合并搅拌均匀，制得混合料；
（5）将混合料填满预布有网格布的模具，压制成板。
进一步的，所述步骤（2）和步骤（4）中，搅拌时间均为5-10分钟；所述步骤（3）中，超声的频率和功率分别为20-50KHz和100w-400w，超声搅拌时间为10-30分钟。
本发明的有益效果是：本发明的微粒吸声板通过使用骨料颗粒与粘结剂粘合而成，在骨料颗粒与骨料颗粒之间形成吸声缝隙，使得微粒吸声板具有良好的吸声性能；同时，通过使用由环氧树脂和呋喃树脂混合而成的具有良好透水性能的复合树脂溶液作为微粒吸声板的粘结剂，使得覆膜后的骨料颗粒具有良好的透水性，再加上由覆膜后的骨料颗粒组成的微粒吸声板内部存在有吸声缝隙，该吸声缝隙也具有一定的透水性能，从而使本发明的微粒吸声板具有非常良好的透水性能；另外，微粒吸声板内还添加有石墨烯，大大提高了微粒吸声板的强度，并且呋喃树脂和环氧树脂本身还具有良好的耐候性，从而保证了微粒吸声板的耐候性能。因此，本发明的微粒吸声板具有吸声性能好、透水效果好、强度高、耐候性好等优点，特别适用于那些具有透水需求领域的吸声降噪。
附图说明
图1是200h老化实验后环氧树脂微粒吸声板和环氧树脂+呋喃树脂微粒吸声板的强度保留率图表。
图2是环氧树脂微粒吸声板和环氧树脂+呋喃树脂微粒吸声板的透水实验图。
图3是石墨烯含量与微粒吸声板的抗折强度之间的关系图。
图中标记为：a-环氧树脂微粒吸声板，b-环氧树脂＋呋喃树脂微粒吸声板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的高强耐候透水微粒吸声板由骨料颗粒和粘结剂粘合而成，骨料颗粒与骨料颗粒之间形成吸声缝隙，所述的粘结剂为由环氧树脂和呋喃树脂组成的混合树脂。
所述的骨料颗粒为风积沙、机制砂、矿渣中的一种或两种以上的组合，且其目数为20-70目。
通过选用不同粒径的骨料颗粒，可在微粒吸声板内部形成内外连通的吸声缝隙，当声波顺着微粒吸声板的吸声缝隙进入到微粒吸声板的内部时，声波会引起吸声缝隙中空气分子的振动，由于空气的粘滞阻力和空气分子与吸声缝隙壁的摩擦，从而将声能转化为热能而损耗，达到吸声降噪的目的。
为了在微粒吸声板内能形成合适数量和合适大小的吸声缝隙，从而保证微粒吸声板具有良好的吸声性能，在组成微粒吸声板的骨料颗粒中，选用目数为20-40目的骨料颗粒占总骨料颗粒的质量比例为20%-60%，选用目数为40-70目的骨料颗粒占总骨料颗粒的质量比例为40%-80%。
呋喃树脂是一种以糠醇和糠醛为主要原材料制成的热固性树脂，其与许多热塑性和热固性树脂（如环氧树脂）有很好的混溶性能，所以本申请将呋喃树脂与环氧树脂混合制得作为微粒吸声板粘结剂的复合树脂。
本申请使用的骨料颗粒为风积沙、机制砂、矿渣中的一种或两种以上的组合沙子，即骨料颗粒本身具有较好的透水性，当骨料颗粒被由环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂覆膜后，覆膜后的骨料颗粒也具有较好的透水性，这是因为：由环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂在固化过程中，环氧树脂的环氧基团会开环交联产生羟基，而呋喃树脂的主链结构上含有呋喃环，且呋喃环中的氧原子易与水形成氢键（即亲水性），当复合树脂固化时，呋喃树脂主链结构上的醇羟基会与环氧树脂的羟基发生反应，使得复合树脂的主链结构上引入了呋喃环，从而使复合树脂具有良好的透水性，当本身就具有较好透水性的骨料颗粒表面覆上一层也具有良好透水性能的复合树脂后，覆膜后的骨料颗粒也具有良好的透水性，即由覆膜后的骨料颗粒相互粘合构成的微粒吸声板具有良好的透水性能；另外，再加上骨料颗粒与骨料颗粒之间形成有若干吸声缝隙，该吸声缝隙也具有一定的透水性能，从而进一步增强了微粒吸声板的透水性能，使其能很好的适用于那些有透水需求领域的吸声降噪。
所述的粘结剂占骨料颗粒的质量比例为2%-10%，粘结剂占骨料颗粒的质量比例为2%-10%，如果此比例偏高，粘结剂会将吸声缝隙堵住，从而导致吸声性能下降，如果比例偏低，会使骨料颗粒与骨料颗粒之间的粘结强度不够，所以，经发明人多次试验发现，当此比例为2%-10%时，既能增强骨料颗粒间的粘结强度，又能获得良好的吸声性能；同时，呋喃树脂占环氧树脂的质量比例为3%-25%，同理，经过发明人多次试验发现，当呋喃树脂占环氧树脂的质量比例为3%-25%时，由二者混合构成的复合树脂具有较佳的透水性能。
微粒吸声板添加有石墨烯，石墨烯占骨料颗粒的质量比例为0.001%-0.1%。石墨烯是从石墨材料中剥离出来的只有一层碳原子厚度的二维晶体，它是目前发现几乎完全透明、最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型的纳米材料，通过石墨烯的纳米填料增强作用，可以大幅提高微粒吸声板的强度，通常微粒吸声板的强度大于10MPa就可称为高强度微粒吸声板，本申请的微粒吸声板在添加有石墨烯后，其强度可达到10-15MPa， 即为高强度微粒吸声板。
微粒吸声板还添加有偶联剂，所述的偶联剂采用硅烷，且硅烷占骨料颗粒的质量比例为0.01%-0.2%，通过在微粒吸声板内添加硅烷，可以使石墨烯片层在微粒吸声板内分散得更加均匀。
为了增强微粒吸声板的韧性，微粒吸声板的内部布置有网格布，从而提高微粒吸声板的耐候性。
本发明还涉及一种制作所述高强耐候透水微粒吸声板的方法，包括以下步骤：
（1）按所述重量份组成量称取原材料：骨料颗粒，环氧树脂，呋喃树脂，石墨烯和硅烷；
（2）将环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合并搅拌均匀；
（3）将由环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合而成的复合树脂溶液再进行超声搅拌；
（4）将步骤（3）中制得的复合树脂溶液与骨料颗粒混合并搅拌均匀，制得混合料；
（5）将混合料填满预布有网格布的模具，压制成板。
步骤（2）和步骤（4）中的搅拌时间均为5-10分钟。
步骤（3）中，超声的频率和功率分别为20-50KHz和100w-400w，超声搅拌时间为10-30分钟；通过超声搅拌，且超声的频率和功率采用上述参数，可以保证石墨烯片层能充分、均匀地分散在混合树脂溶液中，从而提高微粒吸声板的强度。如果超声的频率和功率低于上述参数，那么石墨烯片层就不能很好地分散在混合树脂溶液中，如果超声的频率和功率高于上述参数，则容易破坏化学键，从而破坏石墨烯和树脂的结构。
实施例1
（1）称取风积沙2kg，环氧树脂0.08kg，呋喃树脂0.02kg，石墨烯0.1g，硅烷1.6g；
（2）将环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合并搅拌8分钟；
（3）将由环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合而成的复合树脂溶液再进行超声搅拌15分钟，超声的频率和功率分别为35KHz和250w；
（4）将上述制得的复合树脂溶液与风积沙混合并搅拌8分钟，制得混合料；
（5）将混合料填满预布有网格布的模具，之后压制成板。
将该微粒吸声板进行200h老化实验和透水实验，实验结果见图1、图2。
对比实施例1
对比实施例1的微粒吸声板的具体制作方法同实施例，只是在步骤（1）中，称取风积沙2kg，环氧树脂0.1kg，石墨烯0.1g，硅烷1.6g。
将该微粒吸声板进行200h老化实验和透水实验，实验结果见图1、图2。
实施例2
实施例2的微粒吸声板的具体制作方法同实施例1，只是在步骤（1）中，石墨烯占骨料颗粒的质量比例分别为0 wt%、0.01 wt%、0.02 wt%、0.03wt%，其它原材料及含量保持不变，制得不同石墨烯含量的微粒吸声板。
将上述四种不同石墨烯含量的微粒吸声板进行抗折强度实验，实验结果见图3。
从图1可以看出，通过使用环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂制成的微粒吸声板在经过200h老化实验后，相对于只使用环氧树脂制成的微粒吸声板而言，其强度保留率为70%，其强度保留率比只使用环氧树脂制成的微粒吸声板提高了近20%，表现出了非常良好的耐候性能。
从图2可以看出，通过使用环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂制成的微粒吸声板经过透水实验，水在2秒内就从微粒吸声板内透完，而只使用环氧树脂制成的微粒吸声板，水在半个小时内都没有从微粒吸声板内透过，由此可知，本发明的微粒吸声板具有非常良好的透水性能。
从图3可以看出，含有石墨烯的微粒吸声板的强度要大于不含石墨烯的微粒吸声板的强度，且在其含量为0.01 wt%-0.02 wt%之间时，微粒吸声板的强度增幅达到最大，之后随着石墨烯加入量的增加，微粒吸声板的强度开始下降，这是由于石墨烯含量的增加，使得石墨烯片层之间容易形成团聚，使板材出现应力集中，从而使微粒吸声板的强度下降，但其强度始终大于不含石墨烯时的强度。
综上所述，本发明的微粒吸声板不仅具有非常良好的吸声性能，而且其还具有透水性能好、强度高、耐候性好等优点，特别适用于那些有透水需求领域的吸声降噪。

Claims (10)

1.一种高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述的微粒吸声板由骨料颗粒和粘结剂粘合而成，骨料颗粒与骨料颗粒之间形成吸声缝隙，所述的粘结剂为由环氧树脂和呋喃树脂混合而成的复合树脂。
2.根据权利要求1所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述骨料颗粒的目数为20-70目。
3.根据权利要求2所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：组成微粒吸声板的骨料颗粒中，目数为20-40目的骨料颗粒占总骨料颗粒的质量比例为20%-60%，目数为40-70目的骨料颗粒占总骨料颗粒的质量比例为40%-80%。
4.根据权利要求3所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述的骨料颗粒为风积沙、机制砂、矿渣中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述的粘结剂占骨料颗粒的质量比例为2-10%，且呋喃树脂占环氧树脂质量比例为3%-25%。
6.根据权利要求1所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述的微粒吸声板还添加有石墨烯，石墨烯占骨料颗粒的质量比例为0.001%-0.1%。
7.根据权利要求1所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述的微粒吸声板还添加有硅烷，硅烷占骨料颗粒的质量比例为0.01%-0.2%。
8.根据权利要求1所述的高强耐候透水微粒吸声板，其特征在于：所述微粒吸声板的内部设置有网格布。
9.一种高强耐候透水微粒吸声板的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按所述重量份组成量称取原材料：骨料颗粒，环氧树脂，呋喃树脂，石墨烯和硅烷；
（2）将环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合并搅拌均匀；
（3）将由环氧树脂、呋喃树脂、石墨烯和硅烷混合而成的复合树脂溶液再进行超声搅拌；
（4）将步骤（3）制得的复合树脂溶液与骨料颗粒混合并搅拌均匀，制得混合料；
（5）将混合料填满预布有网格布的模具，压制成板。
10.根据权利要求9所述的制作高强耐候透水微粒吸声板的方法，其特征在于：所述步骤（2）和步骤（4）中，搅拌时间均为5-10分钟；所述步骤（3）中，超声的频率和功率分别为20-50KHz和100w-400w，超声搅拌时间为10-30分钟。
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