CN109266003A - 振膜的制备方法以及发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振膜的制备方法以及发声装置。该制备方法包括：向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀，其中，所述补强填料为球形颗粒与类球形颗粒中的至少一种；将混合后的物料进行交联成型，以形成振膜。在硅橡胶原料中添加球形与类球形的补强填料中至少一种能够有效地降低短纤维材料在硅胶制品中的取向性，降低振膜的内应力和各向异性，以及翘曲变形。

Description

振膜的制备方法以及发声装置

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，更具体地，涉及一种振膜的制备方法以及发声装置。

背景技术

硅胶制品是以硅橡胶为主要原料的加工产品。硅橡胶具有无毒无味，耐高、低温性能优良(-70℃-250℃)，耐油性好，耐候性好等优点，具有广泛的使用价值。

现有的硅胶在硫化成型后，成型收缩率一般在2-4％。成型收缩率较大，线膨胀系数大，约为铁的17倍。上述特性使得模具的设计及高精度硅胶制品的加工、制造难度加大。

在一些加工方法中，通过加入短纤维材料对硅橡胶进行改性，可有效的降低硅胶的收缩率。然而，由于短纤维材料在硅胶内具有取向性，故造成硅胶产品存在内应力和各向异性，易产生翘曲变形。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种振膜的制备方法的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种振膜的制备方法。该制备方法包括：向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀，其中，所述补强填料为球形颗粒与类球形颗粒中的至少一种；将混合后的物料进行交联成型，以形成振膜。

可选地,所述补强填料包括白炭黑、石英粉、硅藻土、碳酸钙、硅酸钙、硅酸锆、氧化锌、高岭土、陶土和炭黑中的至少一种。

可选地,所述补强填料与所述硅橡胶原料的质量份数之比为a,其中，0＜a≤50：100。

可选地,所述短纤维材料与所述硅橡胶原料的质量份数之比为b,其中，0＜b≤25：100。

可选地,向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀包括将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀。

可选地,所述将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀包括：将所述偶联剂与所述短纤维材料和补强填料混合，以对所述短纤维材料和所述补强填料的表面进行改性处理；将改性处理后的所述短纤维材料和所述补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀。

可选地,所述将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀包括：将所述短纤维材料、补强填料和所述偶联剂一起加入到所述硅橡胶原料中，并混合均匀。

可选地,所述补强填料的粒径为0.2-150微米。

可选地,所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和硬脂酸偶联剂中的至少一种。

可选地,还包括向所述硅橡胶原料中加入抗老剂和硫化剂。

可选地,所述硅橡胶原料为硅橡胶混炼胶或者液体硅胶。

根据本发明的另一个方面，提供了一种发声装置。该装置包括振膜，所述振膜根据本发明提供的制备方法制备而成。

根据本公开的一个实施例，在硅橡胶原料中添加球形与类球形的补强填料中的至少一种能够有效地降低短纤维材料在硅胶制品中的取向性，降低振膜的内应力和各向异性，以及翘曲变形。

此外，补强填料能够提高振膜的结构强度。

此外，球形与类球形的补强填料中至少一种的加入使得振膜的阻尼性能有效地提高。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的振膜的制备方法的流程图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本发明的一个实施例的振膜的制备方法的流程图。

如图1所示，该制备方法包括；

S1、向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀，其中，所述补强填料为球形颗粒与类球形颗粒中的至少一种。

具体地，硅橡胶原料为硅橡胶混炼胶或者液体硅胶。混炼胶是指将配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中形成的未交联状态，且具有流动性的胶料。配合剂可以是增塑剂、增容剂、热稳定剂、光稳定剂、润滑剂、阻燃剂。本领域技术人员可以根据实际需要选择本领域常用的助剂，以及用量。液体硅胶是为液体状态的硅橡胶，具有流动性好的特点。上述两种原料均能够在交联后形成设定形状的硅胶制品。

其中，类球形颗粒是指颗粒的形状不是严格的球形，而是大致为球形。例如、椭球形、卵形、正多面体球形等形状的颗粒。

优选地，类球形颗粒的球形度大于或等于0.7。该球形度范围的颗粒接近于球形，能够均匀地分散在硅橡胶原料中，并且与短纤维材料的相互作用更强，能有效地降低短纤维材料的取向性。

优选地，补强填料的粒径为0.2-150微米。粒径是指颗粒的最大尺寸。例如，球形颗粒的直径，椭球形颗粒的长轴尺寸等。在该粒径范围内，补强填料与短纤维材料的相互作用效果更显著，能有效地防止振膜出现翘曲变形。

此外，补强填料在硅橡胶原料中的流动性优良，能迅速地分散在硅橡胶原料中。

其中，短纤维材料是长纤维束被切断或拉断成相当于各种天然纤维长度的纤维。短纤维材料可以是但不局限于涤纶、锦纶、腈纶、维纶、氯纶、氨纶、玻璃纤维、碳纤维等。这些材料均具有良好的物理化学性能，与硅橡胶原料的相容性优良。

优选地，短纤维材料的长度范围为0.01-40毫米。上述长度范围的短纤维材料能有效降低硅胶制品，例如振膜的成型收缩率和线膨胀系数，并且能增强硅胶制品的强度和弹性模量。

其中，球形与类球形的补强填料中至少一种的加入能够有效地降低短纤维材料在硅胶制品中的取向性，降低硅胶制品的内应力和各向异性，以及翘曲变形。

可选地，补强填料包括白炭黑、石英粉、硅藻土、碳酸钙、硅酸钙、硅酸锆、氧化锌、高岭土、陶土和炭黑中的至少一种。可以是，上述单一种类的粉体材料制成球形颗粒与类球形颗粒中的至少一种。在制作振膜时，可以选择其中的一种材料的颗粒进行添加或者多种材料的颗粒按照设定比例混合后进行添加。

也可以是，上述多种粉体材料混合在一起，再制成球形颗粒与类球形颗粒中的至少一种。在制作振膜时，添加到硅橡胶原料中。

S2、将混合后的物料进行交联成型，以形成振膜。该振膜可以是单层结构或者由多个膜层复合而成的复合结构。

具体地，通过注塑成型的方式将物料注塑到模具中，进行模压成型。物料逐渐固化，并形成具有设定结构的振膜。交联是指通过向硅橡胶原料中添加交联剂，从而使聚合物链形成桥状结构，最终生成弹性体。交联剂可以是硫化剂或者非硫化剂。

当然，本领域技术人员可以根据实际需要选择成型方式，在此不做限定。例如流延、印刷等成型方式。

在本发明实施例中，在硅橡胶原料中添加球形与类球形的补强填料中至少一种能够有效地降低短纤维材料在硅胶制品中的取向性，降低振膜的内应力和各向异性，以及翘曲变形。

此外，补强填料能够提高振膜的结构强度。

此外，球形与类球形的补强填料中至少一种的加入使得振膜的阻尼性能有效地提高。

补强填料的质量份数越高，则成型后的振膜的内应力越小，但弹性模量会越高。优选地，补强填料与硅橡胶原料的质量份数之比为a,其中，0＜a≤50：100。在该比例范围内，成型后的振膜的翘曲变形小，同时振膜具有足够的弹性。在反复使用过程中，振膜不易发生疲劳损伤，且发声效果良好。

在一个例子中，短纤维材料与硅橡胶原料的质量份数之比为b,其中，0＜b≤25：100。在该比例范围内，振膜的成型收缩率小，保形性能优良。

本领域技术人员可以根据实际需要选择补强填料和短纤维材料的种类以及添加量。

在一个例子中，向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀包括：将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀。

偶联剂能够对短纤维材料和补强填料的表面进行改性处理，提高二者的表面活性，以更好地与硅橡胶原料结合，从而使得短纤维材料和补强填料与硅橡胶原料的相容性提高。

在一个例子中，将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀包括：

将短纤维材料、补强填料和偶联剂一起加入到硅橡胶原料中，并混合均匀。例如，采用开炼机、捏炼机或密炼机进行混炼，以使补强填料、偶联剂、短纤维材料与硅橡胶原料充分混合，充分接触。

这种添加方式，能够提高短纤维材料、补强填料与硅橡胶原料的相容性，并且操作容易。

在一个例子中，将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀包括：

将偶联剂与短纤维材料和补强填料混合，以对短纤维材料和补强填料的表面进行改性处理。

将改性处理后的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀。例如，采用开炼机、捏炼机或密炼机进行混炼，以使补强填料、偶联剂、短纤维材料与硅橡胶原料充分混合，充分接触。

通过改性处理，能够使偶联剂的相应的基团与短纤维材料和补强填料更有效地结合。将偶联剂与短纤维材料和补强填料添加到硅橡胶原料中后，偶联剂的亲硅橡胶基团会与硅橡胶原料结合在一起。

与直接将偶联剂与短纤维材料和补强填料添加到硅橡胶原料中的方法相比，这种方式使得偶联剂与短纤维材料和补强填料能够更充分的结合，从而使得短纤维材料和补强填料与硅橡胶原料之间的结合力能更强，相容性更好。

其中，可以将偶联剂与短纤维材料、偶联剂与补强填料或者三种原料加入到高速混合器中，混合3-5分钟，以使偶联剂与短纤维材料和/或补强填料充分的反应。

在一个例子中，偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和硬脂酸偶联剂中的至少一种。上述材料的来源广泛，并且偶联效果优良。本领域技术人员可以选择上述偶联剂中的任意一种进行添加，也可以选择上述偶联剂中的多种的混合物进行添加。

硅烷偶联剂的通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的硅橡胶原料均具有较强的反应能力。Si代表硅原子。X代表能够水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)。该类偶联剂用在硅橡胶原料中都有良好的偶联效果。

钛酸酯偶联剂包括单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯型、螯合型和配位体型等。该类偶联剂用在硅橡胶原料中都有良好的偶联效果。

硬脂酸偶联剂包括铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂等。该类偶联剂用在硅橡胶原料中都有良好的偶联效果。

在一个例子中,还包括向硅橡胶原料中加入抗老剂和硫化剂。抗老剂能够显著延缓振膜的老化，提高振膜的使用寿命。硫化剂能够提升硅橡胶原料的固化速度。

可选地，抗老剂可以是但不局限于三氧化二铁、氧化铈、三氧化二铝、和氧化锌中的至少一种。

硫化剂可以是但不局限于双二四硫化剂、双二五硫化剂和BPO(过氧化二苯甲酰)中的至少一种。

在该例子中，可以是，将硅橡胶原料、偶联剂处理后的短纤维材料和补强填料、抗老剂、硫化剂利用开炼机、捏炼机或密炼机混炼均匀，再将混炼后的物料添加到模具中进行模压成型，以形成振膜。

也可以是，将硅橡胶原料、偶联剂、短纤维材料、补强填料、抗老剂、硫化剂直接利用开炼机、捏炼机或密炼机混炼均匀，再将混炼后的物料添加到模具中进行模压成型，以形成振膜。

实施例：

在该例子中，提供了三种不同的材料制成的振膜。其中，各个振膜材料的组成见表1。三种振膜的尺寸相同。三种振膜均添加了碳纤维，即短纤维材料的一种。KH-570作为偶联剂，双二五作为硫化剂，三氧化二铁能够提高振膜的耐热性能。实施例1的振膜未添加补强填料，实施例2和3的振膜添加了不同量的补强填料，即石英粉和/或硅藻土。补强填料为球形颗粒和/或类球形颗粒。表中的份数均为质量份数。

表1

对三种振膜分别进行成型收缩率、撕裂强度、硬度、线膨胀系数和翘曲变形的测试，测试结果见表2。由实施例2和3的振膜与实施例1的振膜进行对比可以看出，实施例2和3的振膜的成型收缩率、线膨胀系数以及翘曲变形明显低于实施例1的振膜，由实施例2和3的振膜的撕裂强度和硬度明显高于实施例1的振膜。这表明，补强填料的加入能显著降低振膜的成型收缩率、线膨胀系数以及翘曲变形，并且提高振膜的撕裂强度和硬度。

由实施例2和3的振膜进行对比可以看出，实施例3的振膜的成型收缩率、线膨胀系数以及翘曲变形明显低于实施例2的振膜，实施例3的振膜的撕裂强度和硬度明显高于实施例2的振膜。这表明，随着补强填料的添加量的提高，能进一步降低振膜的成型收缩率、线膨胀系数以及翘曲变形，并且提高振膜的撕裂强度和硬度。

可见，补强填料能够显著改善振膜的物理性能，提高振膜的稳定性。

测试项目	实施例1	实施例2	实施例3
				成型收缩率/％	2.01	1.83	0.87
撕裂强度/MPa	13.10	21.73	38.65
				硬度/shoreA	65	71	76
线膨胀系数/m/(m.℃)	2.258×10<sup>-4</sup>	2.035×10<sup>-4</sup>	1.396×10<sup>-4</sup>
				翘曲变形/mm	3.5	2.5	0.3

表2

根据本发明的另一个实施例，提供了一种发声装置。该发声装置包括振动系统和磁路系统。振动系统包括连接在一起的音圈和振膜。磁路系统用于形成磁间隙。音圈的插入磁间隙中。该振膜根据本发明提供的方法制备而成。其中，发声装置为扬声器单体、喇叭、耳机等。该发声装置具有声音效果好，稳定性好的特点。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种振膜的制备方法，其特征在于，包括：

向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀，其中，所述补强填料为球形颗粒与类球形颗粒中的至少一种；

将混合后的物料进行交联成型，以形成振膜。

2.根据权利要求1所述的振膜的制备方法，其特征在于，所述补强填料包括白炭黑、石英粉、硅藻土、碳酸钙、硅酸钙、硅酸锆、氧化锌、高岭土、陶土和炭黑中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的振膜的制备方法，其特征在于，所述补强填料与所述硅橡胶原料的质量份数之比为a,其中，0＜a≤50：100。

4.根据权利要求1所述的振膜的制备方法，其特征在于，所述短纤维材料与所述硅橡胶原料的质量份数之比为b,其中，0＜b≤25：100。

5.根据权利要求1所述的振膜的制备方法，其特征在于，向硅橡胶原料中添加短纤维材料和补强填料，并混合均匀包括：

将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀。

6.根据权利要求5所述的振膜的制备方法，其特征在于,所述将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀包括：

将所述偶联剂与所述短纤维材料和补强填料混合，以对所述短纤维材料和所述补强填料的表面进行改性处理；

将改性处理后的所述短纤维材料和所述补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀。

7.根据权利要求5所述的振膜的制备方法，其特征在于,所述将采用偶联剂对二者的表面进行改性处理的短纤维材料和补强填料添加至硅橡胶原料中，并混合均匀包括：

将所述短纤维材料、所述补强填料和所述偶联剂一起加入到所述硅橡胶原料中，并混合均匀。

8.根据权利要求1-7中的任意一项所述的振膜的制备方法，其特征在于,所述补强填料的粒径为0.2-150微米。

9.根据权利要求1-7中的任意一项所述的振膜的制备方法，其特征在于,还包括向所述硅橡胶原料中加入抗老剂和硫化剂。

10.一种发声装置，其特征在于，包括振膜，所述振膜根据权利要求1-9中的任意一项所述的制备方法制备而成。