CN109796219A - 一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，采用短纤维针刺体作为预制体骨架，采用树脂浸渍、固化、炭化的工艺进行硬化处理。该方法为：一、采用炭纤维针刺体作为预制体材料；二、树脂浸渍液的配置；三、树脂浸渍；四、固化处理；五、炭化处理；六、机械加工后，制得炭纤维低密度复合材料吸声板。本发明采用炭纤维作为骨架，树脂炭基体作为增强体的低密度、多孔炭/炭吸声板，具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，吸声效果好等优点。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种耐腐蚀、抗老化、低密度复合材料吸声板材。
背景技术
吸声材料在应用方式上，通常采用共振吸声结构或渐变过渡层结构。为了提高材料的内损耗，一般在材料中混入含有大量气泡的填料或增加金属微珠等。在换能器阵的各阵元之间的隔声去耦、换能器背面的吸声块、充液换能器腔室内壁和构件的消声覆盖处理、消声水槽的内壁吸声贴面等结构上，经常利用吸声材料改善其声学性能。
吸声材料按吸声机理分为：①靠从表面至内部许多细小的敞开孔道使声波衰减的多孔材料，以吸收中高频声波为主，有纤维状聚集组织的各种有机或无机纤维及其制品以及多孔结构的开孔型泡沫塑料和膨胀珍珠岩制品。②靠共振作用吸声的柔性材料（如闭孔型泡沫塑料，吸收中频）、膜状材料（如塑料膜或布、帆布、漆布和人造革，吸收低中频）、板状材料（如胶合板、硬质纤维板、石棉水泥板和石膏板，吸收低频）和穿孔板(各种板状材料或金属板上打孔而制得，吸收中频)。
以上材料复合使用，可扩大吸声范围，提高吸声系数。用装饰吸声板贴壁或吊顶，多孔材料和穿孔板或膜状材料组合装于墙面，甚至采用浮云式悬挂，都可改善室内音质，控制噪声。多孔材料除吸收空气声外，还能减弱固体声和空室气声所引起的振动。将多孔材料填入各种板状材料组成的复合结构内，可提高隔声能力并减轻结构重量。
现有的吸声板材多采用有机、无机纤维、海绵、发泡板等制成，具有以下缺点：防水、防火、抗老化、抗冲击能力差，用材高能耗不环保、废弃后对环境有污染，在使用过程中，吸声效果差，造成实用效果不佳。因此，为解决上述问题，特提供一种新的技术方案来满足需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种工艺简单、硬化效果好、具有防水、防火、抗老化、抗冲击能力好，用材低能耗、环保、废弃后对环境无污染，在使用过程中，吸声效果好等优点的炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.08 g/cm3-0.15g/cm3。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：（4-10），搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.8MPa-4.0MPa下进行浸渍。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃-200℃。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-900℃。
步骤六：将步骤五出炉的低密度复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维低密度复合材料吸声板。其最终密度为0.30 g/cm3-1.50 g/cm3。
上述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为1K-12K，炭纤维针刺体布针密度为10针/cm2-40针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
上述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的树脂为环氧树脂或酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%。
上述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的浸渍工艺，浸渍时间为1h-10h。
上述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的固化升温速率为5℃/h-20℃/h，保温1h-5h。
上述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的炭化升温速率为5℃/h-30℃/h，保温1h-6h。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、与传统吸声板的制备技术相比，本发明采用炭纤维作为骨架，树脂炭基体作为增强体的低密度、多孔炭/炭吸声板具有一定的机械强度，抗老化和耐腐蚀性能好等优点。
2、本发明工艺简单，吸声效果好，并且易于大批量生产，可按照不同要求将材料随意进行加工切割成型。
附图说明
图1是本发明制备炭纤维低密度复合材料吸声板的工艺流程框图。
具体实施方式
实施例1
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.08 g/cm3，炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为1K，布针密度为10针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：4，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.8MPa下进行浸渍，浸渍时间为1h。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃，固化升温速率为5℃/h，保温1h。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃，炭化升温速率为5℃/h，保温1h。
步骤六：将步骤五出炉的低密度复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维低密度复合材料吸声板。其最终密度为0.30 g/cm3。
实施例2
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.10 g/cm3，炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为6K，布针密度为20针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：6，树脂为酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为2.0MPa下进行浸渍，浸渍时间为2h。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为150℃，固化升温速率为10℃/h，保温3h。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为800℃，炭化升温速率为10℃/h，保温3h。
步骤六：将步骤五出炉的低密度复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维低密度复合材料吸声板。其最终密度为1.05 g/cm3。
实施例3
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.15g/cm3，炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为12K，布针密度为40针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：10，树脂为环氧树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%，搅拌均匀。
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为4.0MPa下进行浸渍，浸渍时间为10h。
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为200℃，固化升温速率为20℃/h，保温5h。
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为900℃，炭化升温速率为20℃/h，保温5h。
步骤六：将步骤五出炉的低密度复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维低密度复合材料吸声板。其最终密度为1.50 g/cm3。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：采用炭纤维针刺体作为预制体材料，预制体密度控制在0.08 g/cm3-0.15g/cm3；
步骤二：配置树脂浸渍液，将树脂和酒精按一定的比例混合搅拌，其混合比例为树脂：酒精=1：（4-10），搅拌均匀；
步骤三：将步骤二中配置好的树脂浸渍液加压浸渍在预制体坯体内，压力为0.8MPa-4.0MPa下进行浸渍；
步骤四：将步骤三中浸渍处理后坯体置于固化炉内进行固化处理，固化温度为110℃-200℃；
步骤五：将步骤四中固化处理的坯体置于炭化炉内进行炭化处理，炭化温度为700℃-900℃；
步骤六：将步骤五出炉的低密度复合材料坯体经过机械加工后，制得炭纤维低密度复合材料吸声板，其最终密度为0.30 g/cm3-1.50g/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的炭纤维为PAN基炭纤维，丝束数为1K-12K，炭纤维针刺体布针密度为10针/cm2-40针/cm2，炭纤维长度控制在5mm-100mm。
3.根据权利要求1所述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤二中所述的树脂为环氧树脂或酚醛树脂，酒精为工业酒精，纯度≥95%。
4.根据权利要求1所述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤三中所述的浸渍工艺，浸渍时间为1h-10h。
5.根据权利要求1所述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤四中所述的固化升温速率为5℃/h-20℃/h，保温1h-5h。
6.根据权利要求1所述的一种炭纤维低密度复合材料吸声板的制备方法，其特征在于，步骤五中所述的炭化升温速率为5℃/h-30℃/h，保温1h-6h。
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|---|---|---|---|---|
| CN111848200A (zh) * | 2020-08-13 | 2020-10-30 | 中钢南京环境工程技术研究院有限公司 | 一种含有纳米微孔结构的氧化铝纤维制品的制备方法 |
| CN112341234A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-09 | 中国科学院金属研究所 | 一种低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法 |
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