CN109648678B - 木纤维-椰纤维复合吸声材料及其制备方法 - Google Patents

木纤维-椰纤维复合吸声材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种木纤维‑椰纤维复合吸声材料及其制备方法，该方法包括步骤：取木纤维和椰纤维放入搅拌机；取脲醛树脂胶，在脲醛树脂胶中加入固化剂，之后加入发泡剂，得到胶液；将胶液添加到搅拌机中，通过搅拌将木纤维、椰纤维和胶液混合均匀；混合后放入模具中进行铺装和预压，制成板坯后送入热压机进行热压，得到具有吸声性能的复合材料板。该复合吸声材料，包括均匀混合的木纤维、椰纤维、脲醛树脂胶、固化剂和发泡剂。本发明采用天然的椰纤维与木质纤维混合，原材料都是可再生材料，环保无污染；且以氧化锌作为改良剂来改良偶氮二甲酰胺用做发泡剂，使木纤维‑椰纤维复合材料吸声性能提高。

Description

木纤维-椰纤维复合吸声材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸声材料技术领域，特别是涉及一种木纤维-椰纤维复合吸声材料及其制备方法。
背景技术
采用吸声材料是降低噪音的有效途径，纤维类吸声材料因其较高的孔隙率、来源广等优势，而被大量地应用于生产生活中。目前，纤维吸声材料大多采用聚酯纤维等化工合成纤维加工而成，以聚酯纤维等化工合成纤维为主要原料，而聚酯纤维是从石油中提取的化工合成材料,加工能耗和污染较大。
论文《木纤维/聚酯纤维复合材料的制备工艺及其吸声性能》提出了一种利用木纤维代替部分聚酯纤维的方案，虽然减少了对聚酯纤维的使用，但是聚酯纤维仍然是其实现吸声性能所不可或缺的主要原料，即该论文提出的木纤维/聚酯纤维复合吸声材料的制备工艺仍然需要依赖于聚酯纤维。除此之外，目前多数纤维吸声材料中，聚酯纤维也是起到吸声效果的主要材质，完全替换聚酯纤维往往伴随的是吸声性能的下降。
发明内容
(一)技术问题
综上所述，本发明旨在提出一种可完全不采用聚酯纤维且具有较好的吸声性能的纤维吸声材料及制备工艺，以解决现有技术中存在的完全替换聚酯纤维则吸声性能无法达到预期要求的技术问题。
(二)技术方案
本发明实施例的第一个方面，提供了一种木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，包括步骤：
取木纤维和椰纤维，按照木纤维与椰纤维的质量配比为(1～9):1的比例，将木纤维和椰纤维放入搅拌机；
取脲醛树脂胶，施胶量为木纤维和椰纤维质量之和的5％～12％；
在脲醛树脂胶中加入固化剂，固化剂的添加量为脲醛树脂胶质量的1％；之后加入发泡剂，发泡剂的添加量为脲醛树脂胶质量的16％～48％，得到胶液；
将胶液添加到搅拌机中，通过搅拌将木纤维、椰纤维和胶液混合均匀；
混合后放入模具中进行铺装和预压，制成板坯后送入热压机进行热压，使得到的复合板材料密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3。
可选的，之后加入发泡剂，包括：
以氧化锌作为改良剂来改良偶氮二甲酰胺用做发泡剂，氧化锌和偶氮二甲酰胺的质量比为1:(1～5)。
可选的，取木纤维和椰纤维之前，还包括步骤：
将木纤维放在氢氧化钠溶液中进行碱抽提处理，氢氧化钠溶液的浓度为0.5％～2％；抽提温度为60℃～100℃，抽提时间为30min～3h；
然后放到烘箱中干燥，干燥温度为120～130℃，时间为6～8小时。
和/或，将椰纤维放入干燥温度为100～110℃的烘箱中干燥，时间设定为30～60min。
可选的，木纤维与椰纤维的质量配比为1:1。
可选的，碱抽提处理中，氢氧化钠溶液的浓度为1％，抽提温度为80℃，抽提时间为3h。
可选的，取木纤维和椰纤维之前，还包括步骤：
对木纤维进行筛选，筛选出直径为100～300um、长度20～40mm的木纤维；
和/或，对椰纤维进行筛选，筛选出直径为10～20um、长度1～5cm的椰纤维。
可选的，混合后放入模具中进行铺装和预压、制成板坯后送入热压机进行热压，包括步骤：
将混合后的木纤维、椰纤维及其附带的胶液放入模具中进行铺装，铺装完成后用预压机预压5～10min，制成板坯；
将制好的板坯送入热压机，高压调至8MPa，低压调至5MPa，热压温度为165℃，热压时间设定为6min，用1.4cm厚度规使复合板厚度为1cm，在板坯和铁板之间铺上聚四氟乙烯薄膜。
本发明实施例的第二个方面，还提供一种木纤维-椰纤维复合吸声材料，该吸声材料包括均匀混合的木纤维、椰纤维、脲醛树脂胶、固化剂和发泡剂；
木纤维与椰纤维的质量配比为(1～9):1；脲醛树脂胶的含量为木纤维和椰纤维总质量的5％～12％；固化剂的含量为脲醛树脂胶质量的1％；发泡剂的含量为脲醛树脂胶质量的16％～48％；
材料密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3。
可选的，发泡剂由氧化锌和偶氮二甲酰胺组成，氧化锌和所述偶氮二甲酰胺的质量比例为1:(1～5)。
可选的，木纤维为直径100～300um、长度20～40mm的木纤维；
和/或，椰纤维为直径10～20um、长度1～5cm的椰纤维。
(三)技术效果
与现有技术的方式相比，本发明能够达到如下技术效果：
本发明的木纤维～椰纤维复合吸声材料及其制备方法，将木纤维和椰纤维这两种天然纤维作为主体吸声材料，加以脲醛树脂胶、固化剂、发泡剂进行混合，按照本发明所限定的制备方法制备出的吸声材料，无需加入聚酯纤维，实现了聚酯纤维的完全替代，相比于聚酯纤维类吸声材料，更加环保，并且具有较佳的吸声性能，能够满足多数场合的降噪需求；
进一步地，以氧化锌作为改良剂来改良偶氮二甲酰胺用做发泡剂，氧化锌和偶氮二甲酰胺的质量比例为1:(1～5)，氧化锌以及偶氮二甲酰胺的加入，能够使木纤维和椰纤维在施胶混合过程中混合胶连的同时，在结构上产生更多内部互相贯通的开口小空隙，提升了复合材料的空隙率，更充分地使声能转变为热能，进而提升了吸声效果；
进一步地，在木纤维与椰纤维混合之前，在氢氧化钠溶液的浓度为0.5％～2％、抽提温度为60℃～100℃、抽提时间为30min～3h条件下对木纤维进行碱抽提处理，提高了木纤维本身的孔隙率，进一步提升吸声效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的技术方案更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本发明实施例提供一种木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，包括步骤：
S101，取木纤维和椰纤维，按照木纤维与椰纤维的质量配比为(1～9):1的比例，将木纤维和椰纤维放入搅拌机。
即1～9质量份的木纤维对应加入1质量份的椰纤维，椰纤维质量占椰纤维和木纤维总质量的10％～50％。
S102，取脲醛树脂胶，施胶量为木纤维和椰纤维质量之和的5％～12％。
S103，在脲醛树脂胶中加入固化剂，固化剂的添加量为脲醛树脂胶质量的1％。
S104，加入发泡剂，发泡剂的添加量为脲醛树脂胶质量的16％～48％，得到胶液。
S105，将胶液添加到搅拌机中，通过搅拌将木纤维、椰纤维和胶液混合均匀。
S106，混合后放入模具中进行铺装和预压，制成板坯后送入热压机进行热压，使得到的复合板材料密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3。
通过本发明实施例制备出的复合吸声材料，具有较佳的吸声系数，采用天然纤维，不依赖于化工合成类纤维，对环境污染小。
实施例2
本发明实施例2为木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法的另一个实施例，该实施例包括步骤：
S201，取木纤维和椰纤维，按照木纤维与椰纤维的质量配比为9:1的比例，即椰纤维质量占比10％，将木纤维和椰纤维放入搅拌机。
S202，取脲醛树脂胶，施胶量为木纤维和椰纤维质量之和的5％；
S203，在脲醛树脂胶中加入固化剂，固化剂的添加量为脲醛树脂胶质量的1％。
优选地,在该实施例中,固化剂为氯化铵。
S204，然后加入氧化锌和偶氮二甲酰胺作为发泡剂，加入发泡剂，发泡剂的添加量为脲醛树脂胶质量的16％～48％，得到胶液；
氧化锌与偶氮二甲酰胺的最佳质量比例为1:3，氧化锌与脲醛树脂胶的质量百分比为4～12％。
S205，将胶液添加到搅拌机中，通过搅拌将木纤维、椰纤维和胶液混合均匀。
S206，混合后放入模具中进行铺装和预压，制成板坯后送入热压机进行热压。
实施例3
本发明实施例3为木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法的再一个实施例，该实施例包括步骤：
S301，木纤维放在氢氧化钠溶液中进行碱抽提处理。
氢氧化钠的浓度为0.5％～2％；抽提温度为60℃～100℃；抽提时间为30min～3h。然后放到烘箱中干燥，干燥温度为120～130度，时间为6～8小时。
S302，将椰纤维放入干燥温度为100～110℃的烘箱中干燥，时间设定为30～60min，干燥完成取出时，纤维之间比较分散，不再有聚集现象。
S303，取木纤维和椰纤维，按照木纤维与椰纤维的质量配比为4:1的比例，即椰纤维质量占比25％，将木纤维和椰纤维放入搅拌机。
S304，取脲醛树脂胶，施胶量为木纤维和椰纤维质量之和的8％；
S305，在脲醛树脂胶中加入固化剂氯化铵，固化剂氯化铵的添加量为脲醛树脂胶质量的1％。
S306，然后加入氧化锌和偶氮二甲酰胺作为发泡剂，加入发泡剂，发泡剂的添加量为脲醛树脂胶质量的32％，得到胶液；
氧化锌与偶氮二甲酰胺的最佳质量比例为1:3，氧化锌与脲醛树脂胶的质量百分比为8％。
S307，将胶液添加到搅拌机中，通过搅拌将木纤维、椰纤维和胶液混合均匀。
S308，混合后放入模具中进行铺装和预压，制成板坯后送入热压机进行热压。
实施例4
本发明实施例4提供木纤维～椰纤维复合吸声材料制备方法的一个优选实施例，该实施例包括步骤：
S401，首先对木纤维进行筛选和处理，用5～10目网筛筛选出直径和长度适中的木纤维，把过于细小和结团的纤维筛去，避免纤维团的出现，否则会影响施胶情况。优选地，筛选出直径100～300um,长度20～40mm的木纤维。
S402，筛选成功较为均匀的木纤维放在氢氧化钠溶液中进行碱抽提，氢氧化钠的浓度为1％；抽提温度为80℃；抽提时间为3h。然后放到烘箱中干燥，干燥温度为120～130度，时间为6～8小时。
参见下表1-表3：
表1
抽提温度 平均吸声系数
60℃ 14.5％
70℃ 15.4％
80℃ 17.6％
90℃ 16.1％
100℃ 14.3％
表2
氢氧化钠溶液浓度(质量百分比浓度) 平均吸声系数
0.5％ 5.7％
1％ 14％
2％ 8.5％
表3
Figure BDA0001921510060000071
Figure BDA0001921510060000081
表1为在其他制备条件不变的情况下，多组实验对象在不同抽提温度进行抽提后的平均吸声系数；表2为多组实验对象在不同氢氧化钠溶液浓度条件下进行抽提后的平均吸声系数；表3为多组实验对象在不同抽提时间条件下进行抽提后的平均吸声系数。可见，在对木纤维进行碱抽提处理时，氢氧化钠溶液的浓度、抽提温度以及抽提时间对制备出的吸声材料的吸声效果均有明显影响，抽提温度80℃、抽提时间3h、氢氧化钠溶液浓度1％时，抽提后的孔隙率最高，吸声效果最好。
S403，采用细丝状的椰纤维，优选地选择直径为10～20um、长度在1～5cm之间的椰纤维。将椰纤维放入干燥温度为100～110℃的烘箱中干燥，时间设定为30～60min，干燥完成取出时，纤维之间比较分散，不再有聚集现象。
S404,将木纤维和椰纤维放入搅拌机，椰纤维质量占比50％，即椰纤维的质量占椰纤维和木纤维质量之和的50％。同时加入脲醛树脂胶，施胶量为10％，在胶液中加入1％的固化剂氯化铵，然后加入氧化锌和偶氮二甲酰胺(比例为1:3)作为发泡剂，在搅拌机中充分搅拌，保证施胶尽量均匀，施胶结束后静置50min，使水分尽量挥发，以免在热压时产生过多的水蒸气。氧化锌与脲醛树脂胶的质量百分比为12％。
参见下表4，表4所示数据为其他制备条件不变，仅改变椰纤维比例时，多组实验对象的平均吸声系数。可见，椰纤维的比例也对制备出的吸声材料的吸声系数有明显影响。当椰纤维比例为50％时，平均吸声系数达到最高值33.7％，吸声效果最好。
表4
椰纤维比例 平均吸声系数
10％ 18.94％
20％ 22.28％
30％ 28.2％
40％ 31.96％
50％ 33.7％
参见下表5，表5所示数据为其他制备条件不变，仅改变氧化锌的加入比例时多组实验对象的平均吸声系数。可见，加入的氧化锌与偶氮二甲酰胺的质量比为1：(1～5)时，相比于不加入氧化锌，吸声性能有所提升，而当氧化锌的加入比例相比于偶氮二甲酰胺为1:3时，平均吸声系数达到最高值56％，吸声效果最好。
表5
氧化锌与偶氮二甲酰胺比例 平均吸声系数
无氧化锌 0.21
1:5 0.32
1:4 0.52
1:3 0.56
1:2 0.32
1:1 0.41
S405，将混合后的木纤维和椰纤维放入模具中进行铺装，铺装完成后用预压机预压5～10min，以便顺利成型。
S406，将制好的板坯送入热压机，高压调至8MPa，低压调至5MPa，热压温度为165℃，热压时间设定为6min，用1.4cm厚度规(两块铁板厚度约为0.2cm)保证复合板厚度为1cm。在板坯和铁板之间铺上聚四氟乙烯薄膜，以免板坯粘到压板上。
按照本发明该实施例4所提出的制备方法，当碱抽提的抽提温度80℃、抽提时间3h、氢氧化钠溶液浓度1％，椰纤维比例为50％，并且氧化锌的加入比例相比于偶氮二甲酰胺为1:3时，达到最佳吸声性能，平均吸声系数为80％。
实施例5
本发明实施例还提供一种木纤维-椰纤维复合吸声材料。
该材料包括均匀混合的木纤维、椰纤维、脲醛树脂胶、固化剂和发泡剂；木纤维与椰纤维的质量配比为(1～9):1；脲醛树脂胶的含量为木纤维和所述椰纤维总质量的5％～12％；固化剂的含量为脲醛树脂胶质量的1％；发泡剂的含量为脲醛树脂胶质量的16％～48％；材料密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3。
优选地，发泡剂由氧化锌和偶氮二甲酰胺组成，氧化锌和所述偶氮二甲酰胺的质量比为1:3。
优选地，木纤维为直径100～300um、长度20～40mm的木纤维；椰纤维为直径10～20um、长度1～5cm的椰纤维。
本发明实施例所提供的木纤维-椰纤维复合吸声材料及其制备方法，相比于现有技术，具有如下技术效果：
本发明采用天然的椰纤维与木质纤维混合，原材料都是生物质材料，可再生，环保无污染；
本发明通过对木纤维进行碱抽提处理，提高内部孔隙率，同时以氧化锌作为改良剂来改良偶氮二甲酰胺用做发泡剂，使木纤维-椰纤维复合材料吸声性能提高。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，仅为本发明可实施的诸多实施例中的几个示例，本领域技术人员可根据本发明技术方案适当调整得到其他非常多个具体的实施例，本发明不一一列举。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，其特征在于，包括步骤：
将木纤维放在氢氧化钠溶液中进行碱抽提处理，氢氧化钠溶液的浓度为0.5％～2％；抽提温度为60℃～100℃，抽提时间为30min～3h；
取木纤维和椰纤维，按照木纤维与椰纤维的质量配比为(1～9):1的比例，将木纤维和椰纤维放入搅拌机；
取脲醛树脂胶，施胶量为所述木纤维和椰纤维质量之和的5％～12％；
在所述脲醛树脂胶中加入固化剂，固化剂的添加量为所述脲醛树脂胶质量的1％；以氧化锌作为改良剂来改良偶氮二甲酰胺用做发泡剂，氧化锌和偶氮二甲酰胺的质量比为1:(1～5)，加入发泡剂，所述发泡剂的添加量为所述脲醛树脂胶质量的16％～48％，得到胶液；
将所述胶液添加到所述搅拌机中，通过搅拌将所述木纤维、所述椰纤维和所述胶液混合均匀；
混合后放入模具中进行铺装和预压，制成板坯后送入热压机进行热压，使得到的复合板材料密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3。
2.根据权利要求1所述的木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，其特征在于，所述步骤取木纤维和椰纤维之前，还包括步骤：
将经过碱抽提处理的木纤维放到烘箱中干燥，干燥温度为120～130℃，时间为6～8小时；
和/或，将椰纤维放入干燥温度为100～110℃的烘箱中干燥，时间设定为30～60min。
3.根据权利要求1所述的木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，其特征在于，木纤维与椰纤维的质量配比为1:1。
4.根据权利要求2所述的木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，其特征在于，所述碱抽提处理中，氢氧化钠溶液的浓度为1％，抽提温度为80℃，抽提时间为3h。
5.根据权利要求1所述的木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，其特征在于，所述步骤取木纤维和椰纤维之前，还包括步骤：
对木纤维进行筛选，筛选出直径为100～300um、长度20～40mm的木纤维；
和/或，对椰纤维进行筛选，筛选出直径为10～20um、长度1～5cm的椰纤维。
6.根据权利要求1-5任一项所述的木纤维-椰纤维复合吸声材料制备方法，其特征在于，所述步骤混合后放入模具中进行铺装和预压、制成板坯后送入热压机进行热压，包括步骤：
将混合后的木纤维、椰纤维及其附带的胶液放入模具中进行铺装，铺装完成后用预压机预压5～10min，制成板坯；
将制好的板坯送入热压机，高压调至8MPa，低压调至5MPa，热压温度为165℃，热压时间设定为6min，用1.4cm厚度规使复合板厚度为1cm，在板坯和铁板之间铺上聚四氟乙烯薄膜。
7.一种木纤维-椰纤维复合吸声材料，其特征在于：
包括均匀混合的木纤维、椰纤维、脲醛树脂胶、固化剂和发泡剂；所述木纤维为经过碱抽提处理的木纤维，所述碱抽提处理包括：将木纤维放在氢氧化钠溶液中，氢氧化钠溶液的浓度为0.5％～2％；抽提温度为60℃～100℃，抽提时间为30min～3h；
所述木纤维与所述椰纤维的质量配比为(1～9):1；所述脲醛树脂胶的含量为所述木纤维和所述椰纤维总质量的5％～12％；所述固化剂的含量为所述脲醛树脂胶质量的1％；所述发泡剂为以氧化锌作为改良剂改良后的偶氮二甲酰胺，氧化锌和偶氮二甲酰胺的质量比为1:(1～5)，所述发泡剂的含量为所述脲醛树脂胶质量的16％～48％；
材料密度为0.4g/cm3～1.2g/cm3。
8.根据权利要求7所述的木纤维-椰纤维复合吸声材料，其特征在于：
所述木纤维为直径100～300um、长度20～40mm的木纤维；
和/或，所述椰纤维为直径10～20um、长度1～5cm的椰纤维。
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