CN112358234A - 一种陶粒吸声板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶粒吸声板及其制备方法，包括以下步骤：制备树脂混合粘接溶液：将分别相当于热固性树脂质量分数75‑85wt%的固化剂、1‑3wt%的促进剂、60‑70wt%的稀料加入至热固性树脂中，搅拌后得到树脂混合粘接溶液；将相当于树脂混合粘接溶液质量分数0.3‑3wt%的氧化石墨烯粉末分散在100ml溶剂中超声得到氧化石墨烯分散液；将氧化石墨烯分散液加入至树脂混合粘接溶液中，搅拌后得到混合熔融液；将混合熔融液加入至一定量的混合骨料中搅拌后得到拌合料；将拌合料倒入模具中并铺满模具，经振动压实后在一定的温度下反应一段时间得到吸声板材基础层；对吸声板材基础层的外侧做憎水处理，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到陶粒吸声板。
Description
技术领域
本发明涉及工程降噪材料，尤其涉及一种具有良好憎水性且轻质高强的陶粒吸声板及其制备方法。
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，传统使用的吸声材料一般为纤维类多孔吸声材料，如矿棉、岩棉、离心玻璃棉等，这类纤维类吸声材料在生产、使用、回收环节存在环境污染等问题；另外，在使用过程中还会因纤维受潮、粉化等导致吸声材料下沉，降低声学性能。
因此，新型的陶粒吸声板被研制出来，以替代纤维类吸声材料，然而当前使用的陶粒吸声板还有许多缺点，例如：强度低、在搬倒或运输过程中容易损坏；吸声性能差，不能满足日常噪音环境中的降噪要求；憎水性差、吸水严重，影响使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶粒吸声板及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
第一方面，提供了一种陶粒吸声板的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备树脂混合粘接溶液：称量热固性树脂，将分别相当于热固性树脂质量分数75-85wt%的固化剂、1-3wt%的促进剂、60-70wt%的稀料加入至热固性树脂中，在80-100℃的温度下以200-250r/min转速搅拌1-2min，得到流动性良好的树脂混合粘接溶液；
（2）制备氧化石墨烯分散液：将相当于树脂混合粘接溶液质量分数0.3-3wt%的氧化石墨烯粉末分散在100ml溶剂中超声得到氧化石墨烯分散液；
（3）制备混合熔融液：将步骤（2）得到的氧化石墨烯分散液加入至步骤（1）得到的树脂混合粘接溶液中，在80-100℃的温度下以200-250r/min转速搅拌30-60s，得到混合熔融液；
（4）制备吸声板材基础层：在模具底面铺一层耐高温油布；将步骤（3）得到的混合熔融液加入至一定量混合骨料中在80-100℃的温度下以200-250r/min的转速搅拌2-3min，得到拌合料；将拌合料倒入模具中并铺满模具，经振动压实后在一定的温度下反应一段时间得到吸声板材基础层；
（5）制备陶粒吸声板：对吸声板材基础层的外侧做憎水处理，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到陶粒吸声板。
作为本发明的进一步改进，步骤（1）中的热固性树脂选自环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、呋喃树脂中的其中一种或几种。
作为本发明的进一步改进，步骤（1）中的固化剂为高温固化剂，促进剂含有酚型羟基，稀料为环氧活性稀释剂。
作为本发明的进一步改进，所述固化剂选自芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼的其中一种或几种；所述促进剂为DMP-30；所述稀料为环氧稀释剂692。
作为本发明的进一步改进，步骤（2）中的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，步骤（4）中加入的混合骨料与树脂混合粘接溶液的配方比例为94-97：3-5。
作为本发明的进一步改进，步骤（4）中的混合骨料中粒度为2-5mm的细骨料占总骨料的质量比例为40-80%，粒度为5-10mm的粗骨料占总骨料的质量比例为20-60%。
作为本发明的进一步改进，步骤（4）中经振动压实后，在80-100℃温度下预热10min后，在120-140℃温度下加热15-30min得到所述吸声板材基础层。
作为本发明的进一步改进，步骤（5）中对吸声板材基础层的外侧做憎水处理，包括：将所述吸声板材基础层浸泡在用蒸馏水稀释7-10倍的有机硅防水剂中2-6h后自然干燥。
第二方面，提供了一种陶粒吸声板，其是通过如第一方面所述的制备方法制备得到的。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明实施例提供的陶粒吸声板，首先通过将固化剂、促进剂和稀料加入至树脂中，得到树脂混合粘接溶液；再制备氧化石墨烯分散液，并将氧化石墨烯分散液加入至竖直混合粘接溶液中，得到混合熔融液；然后，将混合熔融液加入至混合骨料，经振动压实、加温固化得到了轻质高强、吸声性能良好的吸声板材基础层；最后将吸声板材基础层的外侧做憎水处理，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到具有良好憎水性且轻质高强、吸声性能良好的陶粒吸声板。
（1）通过将氧化石墨烯分散液加入至树脂混合粘接溶液中，且树脂混合粘接溶液中含有热固性树脂、高温型固化剂、能够加速固化反应的促进剂、以及可直接参与环氧的固化反应的稀料，使得氧化石墨烯上的含氧官能团参与粘接剂的固化反应，提高了聚合微粒吸声板的强度。
（2）通过对吸声板材基础层的外侧做憎水处理，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，使得获得的陶粒吸声板具有良好的憎水性，能够产生明显的荷叶效应，提高了其使用寿命。
（3）陶粒之间组成的空隙有三种状态：闭孔、半连通孔和连通孔。闭孔无法储气、通气，其不具有吸声功能，但有良好隔声性，因此要具备好的吸声效果，陶粒吸声板空隙应多为半连通孔和连通孔。本发明提供的陶粒吸声板就具备这种优良的吸声、隔声结构，它通过骨架颗粒（直径较大的颗粒）相互紧靠粘结形成吸声板的骨架，再通过填充颗粒（直径较小的颗粒）来填充骨架间的空隙形成吸声缝隙，从而形成吸声所需要的一种特定微孔结构，结构具有优良的吸隔声性能，它包括可储气、通气的连通孔隙和可储气、但无法通气的半连通孔隙。
通过将两种连续级配的陶粒混合后粘合在一起，可在保证陶粒吸声板的强度的前提下，又保证了陶粒吸声板内部有大量微小的连通的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能，可产生不同的NRC系数（降噪系数），用来达到吸声降噪的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种陶粒吸声板形成荷叶效应的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
实施例1：
（1）制备树脂混合粘接溶液：称量200g热固性树脂（50g环氧树脂、50g聚氨酯树脂、100g酚醛树脂），将150g固化剂（20g芳香族多胺、30g酸酐、100g甲阶酚醛树脂）、6g DMP-30、140g环氧稀释剂692加入至热固性树脂中，在90℃的温度下以225r/min转速搅拌1.5min，得到496g流动性良好的树脂混合粘接溶液；
（2）制备氧化石墨烯分散液：将5.0g的氧化石墨烯粉末分散在100ml乙醇和异丙醇的混合溶液（60ml乙醇、40ml异丙醇）中超声得到氧化石墨烯分散液；
（3）制备混合熔融液：将步骤（2）得到的氧化石墨烯分散液加入至步骤（1）得到的树脂混合粘接溶液中，在90℃的温度下以225r/min转速搅拌45s，得到混合熔融液；
（4）制备吸声板材基础层：在模具底面铺一层耐高温油布；将步骤（3）得到的混合熔融液加入至9.7kg混合骨料（4.85kg粒度为2-5mm的细骨料，4.85kg粒度为5-10mm的粗骨料）中，在90℃的温度下以225r/min的转速搅拌2.5min，得到拌合料；将拌合料倒入模具中并铺满模具，经振动压实后在90℃温度下预热10min后，在130℃温度下加热20min得到吸声板材基础层；
（5）制备陶粒吸声板：将吸声板材基础层浸泡在用蒸馏水稀释8倍的有机硅防水剂中4h后自然干燥，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到陶粒吸声板。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
实施例2：
（1）制备树脂混合粘接溶液：称量125g聚酯树脂，将97.5g固化剂（47.5g氨基树脂、50g双氰胺）、2.5g DMP-30、75g环氧稀释剂692加入至聚酯树脂中，在80℃的温度下以200r/min转速搅拌1min，得300g到流动性良好的树脂混合粘接溶液；
（2）制备氧化石墨烯分散液：将9g的氧化石墨烯粉末分散在100ml N-甲基吡咯烷酮中超声得到氧化石墨烯分散液；
（3）制备混合熔融液：将步骤（2）得到的氧化石墨烯分散液加入至步骤（1）得到的树脂混合粘接溶液中，在80℃的温度下以200r/min转速搅拌30s，得到混合熔融液；
（4）制备吸声板材基础层：在模具底面铺一层耐高温油布；将步骤（3）得到的混合熔融液加入至9.4kg混合骨料（3.76kg粒度为2-5mm的细骨料，5.64kg粒度为5-10mm的粗骨料）中，在80℃的温度下以200r/min的转速搅拌2min，得到拌合料；将拌合料倒入模具中并铺满模具，经振动压实后在80℃温度下预热10min后，在120℃温度下加热30min得到吸声板材基础层；
（5）制备陶粒吸声板：将吸声板材基础层浸泡在用蒸馏水稀释7倍的有机硅防水剂中2h后自然干燥，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到陶粒吸声板。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
实施例3：
（1）制备树脂混合粘接溶液：称量200g呋喃树脂，将170g酰肼、2g DMP-30、128g环氧稀释剂692加入至聚酯树脂中，在100℃的温度下以250r/min转速搅拌2min，得500g到流动性良好的树脂混合粘接溶液；
（2）制备氧化石墨烯分散液：将1.5g的氧化石墨烯粉末分散在100ml 异丙醇和水的混合溶液（20ml异丙醇、80ml水）中超声得到氧化石墨烯分散液；
（3）制备混合熔融液：将步骤（2）得到的氧化石墨烯分散液加入至步骤（1）得到的树脂混合粘接溶液中，在100℃的温度下以250r/min转速搅拌60s，得到混合熔融液；
（4）制备吸声板材基础层：在模具底面铺一层耐高温油布；将步骤（3）得到的混合熔融液加入至9.6kg混合骨料（7.68kg粒度为2-5mm的细骨料，1.92kg粒度为5-10mm的粗骨料）中，在80℃的温度下以200r/min的转速搅拌2min，得到拌合料；将拌合料倒入模具中并铺满模具，经振动压实后在100℃温度下预热10min后，在140℃温度下加热15min得到吸声板材基础层；
（5）制备陶粒吸声板：将吸声板材基础层浸泡在用蒸馏水稀释10倍的有机硅防水剂中6h后自然干燥，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到陶粒吸声板。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
对比例1：
步骤（1）-步骤（4）同实施例1，不进行步骤五，将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
对比例2：
步骤（1）-步骤（5）同实施例1，区别在于步骤（2）中将0.8g的氧化石墨烯粉末分散在100ml乙醇和异丙醇的混合溶液（60ml乙醇、40ml异丙醇）中超声得到氧化石墨烯分散液。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
对比例3：
步骤（1）-步骤（5）同实施例1，区别在于步骤（2）中将6.0g的氧化石墨烯粉末分散在100ml乙醇和异丙醇的混合溶液（60ml乙醇、40ml异丙醇）中超声得到氧化石墨烯分散液。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
对比例4：
步骤（1）-步骤（5）同实施例2，区别在于步骤（4）中将步骤（3）得到的混合熔融液加入至9.4kg混合骨料（0.94kg粒度为2-5mm的细骨料，8.64g粒度为5-10mm的粗骨料）中，即，粒度为2-5mm的细骨料占总骨料的质量比例为10%，粒度为5-10mm的粗骨料占总骨料的质量比例为90%。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
对比例5：
步骤（1）-步骤（5）同实施例2，区别在于步骤（4）中将步骤（3）得到的混合熔融液加入至9.4kg混合骨料（0.94kg粒度为2-5mm的细骨料，8.64g粒度为5-10mm的粗骨料）中，即，粒度为2-5mm的细骨料占总骨料的质量比例为90%，粒度为5-10mm的粗骨料占总骨料的质量比例为10%。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
对比例6：
步骤（1）-步骤（5）同实施例3，区别在于步骤（4）中将步骤（3）得到的混合熔融液加入至9kg混合骨料（7.2kg粒度为2-5mm的细骨料，1.8kg粒度为5-10mm的粗骨料），即，加入的混合骨料与树脂混合粘接溶液的配方比例为90：5。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能等检测，结果见表1。
对比例7：
步骤（1）-步骤（5）同实施例3，区别在于步骤（4）中将步骤（3）得到的混合熔融液加入至100kg混合骨料（80kg粒度为2-5mm的细骨料，20kg粒度为5-10mm的粗骨料），即，加入的混合骨料与树脂混合粘接溶液的配方比例为100：5。
将该吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，结果见表1。
效果例：
将由实施例1-实施例3、对比例1-对比例7得到的吸声板进行强度、吸声效果、防水性能、面密度检测，其结果如表1所示，其用憎水率表示防水性能。
表1
由表1可知，实施例1-实施3为本发明技术方案的最佳实施方式，其强度高、吸声效果好、具有防水性能（具有荷叶效应，如图1所示，其中，A表示陶粒吸声板，B表示水）。
对比例1未进行憎水处理，不具备防水性能；对比例2和对比例3分别减小和增大了氧化石墨烯粉末的加入量，其相对于实施例1而言，常温抗压强度均有所下降；对比例4和对比例5分别更改了混合骨料中细骨料和粗骨料的加入比例，其相对于实施例2而言，当细骨料过多时，吸声系数增强，但面密度增大过快，会限制产品的推广使用，当粗骨料过多时，虽面密度减小，但是吸声系数下降明显；对比例6和对比例7分别增大和减小了树脂混合粘接溶液的加入比例，其相对于实施2而言，当树脂混合粘接溶液含量增大时，抗压强度虽有所增强，但吸声系数下降明显，当树脂混合粘接溶液含量减小时，虽吸声系数有所提升，但抗压强度明显减小。
通过发明提供的制备方法得到的陶粒吸声板，具有以下优点：
1、陶粒吸声板强度明显提高，抗压强度≥10Mpa，使用寿命可达25年以上；
2、拥有良好的降噪性能，调节粗细骨料配比，陶粒板降噪系数NRC可达0.6-0.8；
3、通过调整级配，其成品干密度为50-65kg/㎡（板材厚度68mm）；
4、通过憎水处理后的陶粒吸声板，其憎水率≥93%，能够产生明显的荷叶效应。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备树脂混合粘接溶液：称量热固性树脂，将分别相当于热固性树脂质量分数75-85wt%的固化剂、1-3wt%的促进剂、60-70wt%的稀料加入至热固性树脂中，在80-100℃的温度下以200-250r/min转速搅拌1-2min，得到流动性良好的树脂混合粘接溶液；
（2）制备氧化石墨烯分散液：将相当于树脂混合粘接溶液质量分数0.3-3wt%的氧化石墨烯粉末分散在100ml溶剂中超声得到氧化石墨烯分散液；
（3）制备混合熔融液：将步骤（2）得到的氧化石墨烯分散液加入至步骤（1）得到的树脂混合粘接溶液中，在80-100℃的温度下以200-250r/min转速搅拌30-60s，得到混合熔融液；
（4）制备吸声板材基础层：在模具底面铺一层耐高温油布；将步骤（3）得到的混合熔融液加入至一定量的混合骨料中在80-100℃的温度下以200-250r/min的转速搅拌2-3min，得到拌合料；将拌合料倒入模具中并铺满模具，经振动压实后在一定的温度下反应一段时间得到吸声板材基础层；
（5）制备陶粒吸声板：对吸声板材基础层的外侧做憎水处理，使得憎水层包覆在吸声板材基础层的外表面，得到陶粒吸声板。
2.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于,步骤（1）中的热固性树脂选自环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、呋喃树脂中的其中一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于,步骤（1）中的固化剂为高温固化剂，促进剂含有酚型羟基，稀料为环氧活性稀释剂。
4.根据权利要求3所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于,所述固化剂选自芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺、酰肼的其中一种或几种；所述促进剂为DMP-30；所述稀料为环氧稀释剂692。
5.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于,步骤（2）中的溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、乙醇、异丙醇或水中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于,步骤（4）中加入的混合骨料与树脂混合粘接溶液的配方比例为94-97：3-5。
7.根据权利要求6所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于，步骤（4）中的混合骨料中粒度为2-5mm的细骨料占总骨料的质量比例为40-80%，粒度为5-10mm的粗骨料占总骨料的质量比例为20-60%。
8.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于，步骤（4）中经振动压实后，在80-100℃温度下预热10min后，在120-140℃温度下加热15-30min得到所述吸声板材基础层。
9.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板的制备方法，其特征在于，步骤（5）中对吸声板材基础层的外侧做憎水处理，包括：将所述吸声板材基础层浸泡在用蒸馏水稀释7-10倍的有机硅防水剂中2-6h后自然干燥。
10.一种陶粒吸声板，其特征在于，其是通过权利要求1-9任一项权利要求所述的制备方法制备得到的。
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