CN109495818A - 一种振膜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种振膜。该振膜包括弹性体层。所述弹性体层的制备方法包括：将纳米二氧化硅添加到有机溶剂中并进行分散处理，以形成第一混合液体；将多元醇、所述有机溶剂和催化剂混合，以形成第二混合液体；将所述第一混合液体和所述第二混合液体进行混合，以形成第三混合液体；向所述第三混合液体中加入多异氰酸酯，并混合均匀；向加入所述多异氰酸酯后的所述第三混合液体中加入扩链剂，并混合均匀，以形成聚合物溶液；将所述聚合物溶液进行固化。

Description

一种振膜
技术领域
本发明涉及电声转换技术领域，更具体地，涉及一种振膜。
背景技术
在现有扬声器中，振膜多采用高模量的塑料基材层(例如，PEEK、PAR、PEI、PI等)、常规弹性体材料层(例如，硅橡胶、TPU、TPEE、TPS等)以及阻尼胶层(例如，丙烯酸胶、硅胶等)的单层或多层复合的结构。随着对扬声器的超薄化、高功率化、防水以及高音质的要求的提高，对扬声器用振膜的厚度、回弹性、耐温性等都提出了更高的要求。
塑料基材层作为振膜的支撑材料时，由于该材料在室温下处于玻璃态，链段不可运动，故材料的回弹性和阻尼性不足。采用塑料基材层的复合膜用作振膜时，在长时间通电后易出现振膜破裂、破损、塌陷等问题，且不能满足目前高防水级别的要求。
硅橡胶的模量或硬度相对较低。在作为基材层时，在满足相同F0要求的条件下，振膜厚度较厚。这样，一方面振动空间的余量变小，另一方面振动系统的质量增加，灵敏度降低。
常规热塑性弹性体材料，很难兼顾硬度和回弹性。为了实现扬声器的超薄化，要求振膜的厚度较薄。为了达到所需的F0需要选择硬度高的弹性体材料。然而，硬度的增加，导致材料的回弹性降低，扬声器的防水级别会降低。
因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种振膜的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种振膜。该振膜包括弹性体层，所述弹性体层的制备方法包括：将纳米二氧化硅添加到有机溶剂中并进行分散处理，以形成第一混合液体；将多元醇、所述有机溶剂和催化剂混合，以形成第二混合液体；将所述第一混合液体和所述第二混合液体进行混合，以形成第三混合液体；向所述第三混合液体中加入多异氰酸酯，并混合均匀；向加入所述多异氰酸酯后的所述第三混合液体中加入扩链剂，并混合均匀，以形成聚合物溶液；将所述聚合物溶液进行固化。
可选地，所述多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种。
可选地，所述有机溶剂包括酮类有机物、酯类有机物、醚类有机物、酰胺类有机物、烃类有机物和硅烷偶联剂类有机物中的至少一种。
可选地，所述多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环乙基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。
可选地，所述多异氰酸酯的-NCO基团与所述多元醇的-OH基团的摩尔比为2-2.5。
可选地，所述扩链剂包括含有多个羟基基团的化合物和/或多个氨基基团的化合物。
可选地，所述催化剂包括胺类催化剂和有机金属类催化剂中的至少一种。
可选地，所述纳米二氧化硅在所述聚合物溶液中的质量含量为1-25％。
可选地，所述弹性体层的厚度为5-100μm。
可选地，在所述将多元醇、所述有机溶剂和催化剂混合，以形成第二混合液体的步骤中,加热温度为60-80℃，并且在氮气或惰性气体保护条件下进行；在进行固化时的加热温度为60至160℃。
可选地，所述弹性体层的玻璃化转变温度为-10至-75℃，流动温度大于或等于180℃。
根据本公开的一个实施例，该振膜具有回弹性、刚度、耐温性优良的特点。
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1-5是根据本发明的实施例的振膜的剖视图。
附图标记说明：
11：弹性体层；12：阻尼胶层；13：塑料基材层。
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。
根据本公开的一个实施例，提供了一种振膜。该振膜用于发声装置。该振膜为折环结构或者平面结构。
其中，该振膜包括弹性体层11。例如，振膜包括多个膜层。至少其中一个膜层为上述弹性体层11；或者振膜为单层膜。弹性体层11形成振膜。
该弹性体层11的制备方法包括：
S1、将纳米二氧化硅添加到有机溶剂中并进行分散处理，以形成第一混合液体。
其中，有机溶剂包括酮类有机物、酯类有机物、醚类有机物、酰胺类有机物、烃类有机物和硅烷偶联剂类有机物中的至少一种。上述有机溶剂的粘度小，便于纳米二氧化硅的分散。
优选地，有机溶剂包括上述有机物中的至少两种。不同种类的有机物能更有效地分散纳米二氧化硅。
分散处理的目的是使纳米二氧化硅均匀地与有机溶剂进行混合。例如，采用超声分散仪、高速分散机或者高速剪切分散机等分散设备进行分散处理。处理时间为0.5-1.5小时。由于纳米二氧化硅的粒径小，故采用直接共混的方式加入到聚氨酯溶液中容易发生团聚现象。纳米二氧化硅团聚成微米级颗粒，从而失去了纳米材料独特的改性能力。上述分散设备能够有效地分散纳米二氧化硅，降低了团聚现象。
在该步骤中，采用分散设备将纳米二氧化硅与有机溶剂中的充分混合。在一些溶剂中，例如，含有硅烷偶联剂的溶剂，硅烷偶联剂能够与纳米二氧化硅的硅氧键发生偶联。这样，偶联反应的驱动力使得纳米二氧化硅能够更有效地分散在第一有机液体中，能够更有效地防止团聚现象的发生，从而使得纳米材料的改性效果更加优良，得到的弹性体层11的刚度、回弹性、耐温性更加优良。
S2、将多元醇、有机溶剂和催化剂混合，以形成第二混合液体。
具体的，多元醇是指分子中含有两个或两个以上羟基的醇类。例如，多元醇可以是但不局限于脂肪类多元醇和刚性多元醇中的至少一种。
其中，脂肪类多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇。聚醚多元醇包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、聚四氢呋喃醚等。聚酯多元醇包括聚己内酯多元醇、聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇-丙二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇一缩二乙二醇酯二醇、聚己二酸-1，4-丁二酯二醇、聚己二酸新戊二醇-1，6-己二醇酯二酸、聚己二酸蓖麻油酯多元醇、聚e-己内酯二醇、聚碳酸1，6-己二醇酯二醇。
刚性多元醇是指含有刚性基团的多元醇。例如，刚性基团包括苯环或酚等基团。
多元醇可以是上述各种有机物的一种或者多种的混合物。
有机溶剂如前所述。有机溶剂与多元醇和催化剂能够均匀地进行混合。
催化剂用于催化聚合反应的发生。例如，催化剂包括胺类催化剂或者有机金属催化剂等。
其中，胺类催化剂包括N,N-二甲基环己胺、N-乙基吗啉、三乙醇胺、DMEA、吡啶等。有机金属催化剂包括二丁基锡二月桂酸酯、羟酸盐、金属烷基化合物等。
催化剂可以采用上述各种催化剂的一种或者多种的混合物。不同催化剂的催化效果有差异。可以根据反应物的种类选择催化剂的种类。
在一个例子中，S2步骤中各种物质在氮气N2或其他惰性气体下,并在加热条件下进行混合。例如，加热温度为60-80℃。在混合过程中保持通入氮气或者其他惰性气体。该加热温度能够使得各种物质保持较小的粘度，具有良好的流动性，更容易混合均匀，此温度下反应进行不会太快，易控制反应热。N2或惰性气体条件能够降低混合环境的湿度，防止水分进入，并能够防止各种物质被氧化。
需要说明的是，S1步骤和S2步骤不分先后顺序。该两个步骤可以同时进行；也可以先进行其中一个步骤，然后进行下一个步骤。
S3、将第一混合液体和第二混合液体进行混合，以形成第三混合液体。
在该步骤中，可以采用上述的分散设备进行混合，例如，在温度为60-80℃条件下进行分散处理，分散处理的时间为0.5-3小时，以使纳米二氧化硅能够均匀地分散在体系中。
S4、向第三混合液体中加入多异氰酸酯，并混合均匀。
例如，采用上述的分散设备高速搅拌反应1-3小时。高速搅拌能有效地进行散热，这使得反应能够更顺利地进行。
其中，多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环乙基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。
在催化剂的作用下，多异氰酸酯、多元醇和纳米二氧化硅发生聚合反应，以形成短链的预聚物。
优选地，控制各种物质加入的量，使得多异氰酸酯的-NCO基团与多元醇的-OH基团的摩尔比为2-2.5。在该比例范围内预聚物的均匀性良好，保证最终制备的弹性体层11具有较高的分子量，从而保证弹性体层11具有良好的强度和回弹性。
需要说明的是，由于多异氰酸酯容易与水反应生成胺和CO2，故在S1、S2步骤中使用的各种有机物要先进行脱水处理。例如，利用各种有机物的沸点不同，采用蒸馏的方式进行脱水处理。
此外，在制备弹性体层11的各个步骤中通入氮气同样能够防止空气中的水分进入反应体系中，影响聚合反应进行。
S5、向加入多异氰酸酯后的第三混合液体中加入扩链剂，并混合均匀，以形成聚合物溶液。
具体的，扩链剂能够使反应体系进行扩链反应。扩链剂使得短链的预聚物连接在一起，以形成长链的聚合物，提高聚合物的聚合程度。在该步骤中，继续进行高速搅拌反应1-3小时，最终制备得到氨基甲酸酯-纳米二氧化硅的聚合物溶液。
其中，扩链剂包括含有多个羟基基团的化合物和/或多个氨基基团的化合物。例如，扩链剂包括乙二醇、丙三醇、1，4-丁二醇、乙二胺、MOCA、1,4-环己二醇、氢化双酚A、二亚甲基苯基二醇、对苯二酚双-β-羟乙基醚、间苯二酚羟基醚、缩水甘油烯丙基醚、过氧化二异丙苯等；还可以采用硫磺作为扩链剂。多个羟基基团和多个氨基基团均能够与预聚物发生偶联，从而使短链变为长链。
S6、将聚合物溶液进行固化，以形成弹性体层11。
具体的，该弹性体层11为纳米二氧化硅改性的聚氨酯材料。例如，将聚合物溶液采用涂布的方式制备得到所需厚度的材料，然后放置到烘箱中进行加热固化。烘箱温度范围为60℃至160℃。在该步骤中，一方面聚合物溶液中的有机溶剂挥发，从而形成薄膜，另一方面聚合物溶液的分子链段间进一步交联固化，使得弹性体层11的结构及强度得到完善。薄膜可以根据实际需要裁剪成设定的形状。
例如，弹性体层11的厚度为5-100μm。该厚度范围使得振膜具有足够的刚度、回弹性以及阻尼性能，并且使得振动系统的空间余量更大。
例如，弹性体层11的玻璃化转变温度为-10至-75℃。上述性能表明该弹性体层11的耐低温性能优异。室温下弹性体层11处于高弹态，表现出了优异的弹性。流动温度大于或等于180℃，其中，该流动温度为拉伸模量为1MPa时的温度。这表明该弹性体层11具有优异的耐高温性。
在一个例子中，纳米二氧化硅在聚合物溶液中的质量含量为1-25％。该范围内纳米二氧化硅能够有效地对聚氨酯材料的弹性体层11进行改性，提高弹性体层11的回弹性、刚度、耐温性等性能。
在一个例子中，振膜还包括塑料基材层13和阻尼胶层12。弹性体层11与塑料基材层13和阻尼胶层12复合在一起。阻尼胶层12具有自粘性，能够与塑料基材层13或者弹性体层11直接粘结。弹性体层11、塑料基材层13和阻尼胶层12的层数以及复合方式，在此不做限定。其中，复合材料的振膜兼具各种材料的特性，从而使得振膜的综合性能更加优越。
图1示出了一种单层膜结构的振膜。在该例子中，振膜仅包括一个弹性体层11。
图2示出了一种双层膜结构的振膜。在该例子中，振膜包括复合在一起的弹性体层11和塑料基材层13。弹性体层11和塑料基材层13通过加热贴合的方式复合在一起。塑料基材层13包括聚醚醚酮(PEEK)、聚芳酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等中的任意一种。上述材料的塑料基材层13的刚度高，使得振膜的耐用性良好。
图3示出了一种三层膜结构的振膜。在该例子中，振膜包括复合在一起的两个弹性体层11和一个阻尼胶层12。阻尼胶层12具有粘结性。两个弹性体层11分别位于阻尼胶层12的上、下表面。阻尼胶层12为丙烯酸类阻尼胶、有机硅类阻尼胶、环氧类阻尼胶、聚氨酯类阻尼胶等中的一种或多种。上述材料的阻尼胶层的阻尼效果良好，能够有效地吸收振动系统振动时的杂音。
图4示出了另一种三层膜结构的振膜。在该例子中，振膜包括复合在一起弹性体层11、阻尼胶层12和塑料基材层13。弹性体层11和塑料基材层13分别位于阻尼胶层12的上、下表面，直接与阻尼胶层12粘结在一起。塑料基材层13和阻尼胶层12的材质如前所述。
图5示出了一种五层膜结构的振膜。在该例子中，振膜包括复合在一起两个弹性体层11、两个阻尼胶层12和一个塑料基材层13。两个阻尼胶层12分别粘结在塑料基材层13的上、下表面。两个弹性体层11作为上、下表层，分别粘结在两个阻尼胶层12外侧。塑料基材层13和阻尼胶层12的材质如前所述。
上述振膜均具有良好的回弹性、刚性、耐温性等。
当然，振膜的结构不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
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 (11)

1.一种振膜，包括弹性体层，所述弹性体层的制备方法包括：
将纳米二氧化硅添加到有机溶剂中并进行分散处理，以形成第一混合液体；
将多元醇、所述有机溶剂和催化剂混合，以形成第二混合液体；
将所述第一混合液体和所述第二混合液体进行混合，以形成第三混合液体；
向所述第三混合液体中加入多异氰酸酯，并混合均匀；
向加入所述多异氰酸酯后的所述第三混合液体中加入扩链剂，并混合均匀，以形成聚合物溶液；
将所述聚合物溶液进行固化。
2.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述多元醇包括聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述有机溶剂包括酮类有机物、酯类有机物、醚类有机物、酰胺类有机物、烃类有机物和硅烷偶联剂类有机物中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环乙基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述多异氰酸酯的-NCO基团与所述多元醇的-OH基团的摩尔比为2-2.5。
6.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述扩链剂包括含有多个羟基基团的化合物和/或多个氨基基团的化合物。
7.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述催化剂包括胺类催化剂和有机金属类催化剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述纳米二氧化硅在所述聚合物溶液中的质量含量为1-25％。
9.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述弹性体层的厚度为5-100μm。
10.根据权利要求1所述的振膜，其中，在所述将多元醇、所述有机溶剂和催化剂混合，以形成第二混合液体的步骤中,加热温度为60-80℃，并且在氮气或惰性气体保护条件下进行；
在进行固化时的加热温度为60至160℃。
11.根据权利要求1所述的振膜，其中，所述弹性体层的玻璃化转变温度为-10至-75℃，流动温度大于或等于180℃。
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