CN113895119A - 一种隔音减振泡沫复合体及其制备方法 - Google Patents

一种隔音减振泡沫复合体及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种隔音减振泡沫复合体及其制备方法，属于高分子聚合物领域，其包括泡沫减振层与缓冲支撑层，缓冲支撑层呈点阵形式贴合在泡沫减振层上，隔音减振泡沫复合体的整体厚度为0.8mm～4mm，缓冲支撑层厚度h2与泡沫减振层厚度h1之比为0.1～9，泡沫减振层用于起到回弹恢复和减振的作用，缓冲支撑层用于吸收冲击能而起到缓冲作用。本发明还提供了其制备方法，将热塑性弹性体树脂与聚乙烯基体树脂进行发泡交联而获得泡沫减振层，在泡沫减振层上采用模塑成型或者吸塑成型制备缓冲支撑层，或者采用熔融复合或者粘贴方式制备缓冲支撑层。本发明材料质轻、厚度薄、缓冲减震能力强、撞击声吸收能力高。

Description

一种隔音减振泡沫复合体及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子聚合物领域，更具体地，涉及一种隔音减振泡沫复合体及其制备方法。
背景技术
现代社会人们对绿色、生态和环保的生活环境要求很高，尤其是对声音环境要求越来越高。然而，没有采取隔音降噪处理的钢筋混凝土板撞击声隔音效果非常差，严重影响居民的身心健康。由于多层住宅建筑的大批兴建，再加上混凝土楼板的日趋轻薄，楼板撞击声的隔绝问题愈发突出。
楼板撞击声主要是由人在楼板上的走动、奔跑以及物体对楼板的摩擦、撞击等引起刚性楼板的振动而产生，这个撞击声声能量大，且在楼板墙体中传播快衰减慢，对住户影响很大，而且很难隔绝，单纯的提高楼板厚度意义不大。目前，有效降低撞击声的方式是在楼板上安装弹性垫层，弹性垫层放置在混凝土和装饰材料之间，可以减缓楼板的振动从而削弱撞击声和空气声。
目前，在市面上通常使用厚度较高、软质的弹性垫层来改善楼板撞击声，但建筑行业中尤其是PVC地板对贴合有弹性垫层的地板复合体有众多要求，包括长期受重压后的恢复能力，以及弹性地板及叠层地板覆盖物的耐用性、耐磨性、防裂变性能等，厚度较高或较软质的弹性层并不能很好的平衡这些性能。
因此，需要开发一种新型的、轻薄的、能隔音的减振材料，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于，提供一种隔音减振泡沫复合体及其制备方法，通过成分设计和结构设计，提供一种由泡沫减振层和缓冲支撑层复合而成的轻薄片材，其轻质、耐用性好、恢复能力强、硬度适宜，能有效应用于建筑、包装领域，具有良好的减振隔音的效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种隔音减振泡沫复合体，其包括泡沫减振层与缓冲支撑层，缓冲支撑层呈点阵形式贴合在泡沫减振层上，隔音减振泡沫复合体的整体厚度为0.8mm～4mm，缓冲支撑层厚度h2与泡沫减振层厚度h1之比为0.1～9，泡沫减振层用于起到回弹恢复和减振的作用，缓冲支撑层用于吸收冲击能而起到缓冲作用。
进一步的，呈点阵形式的缓冲支撑层由多个凸点规律排列而成，凸点形状为柱状、棱台状、圆台状、半球状中的一种或者几种。
进一步的，泡沫减振层与缓冲支撑层的体积满足如下条件：泡沫减振层与缓冲支撑在厚度相同时，缓冲支撑层体积V1与泡沫减振层体积V2之比为0.1～0.9。
进一步的，该隔音减振泡沫复合体满足如下性能：基于ISO 10140-3标准测试的计权撞击声压级改善量△Lw为18dB～28dB。
进一步的，该隔音减振泡沫复合体满足如下性能：基于ISO 1856-2018标准，在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min后25％压缩永久变形率为5％-18％。
进一步的，泡沫减振层为具有闭孔的交联树脂发泡体，具有闭孔的交联树脂发泡体满足如下性能：基于ISO 844标准，其25％压缩应变下应力σ25为40KPa～300KPa，闭孔率至少为90％。
按照本发明的第二个方面，还提供制备如上所述的一种隔音减振泡沫复合体的方法，将质量份数为0～50份热塑性弹性体树脂与聚乙烯基体树脂进行发泡交联，聚乙烯基体树脂的质量份数与热塑性弹性体树脂质量份数共计100份，发泡交联产物制备成设定形状后获得泡沫减振层，在泡沫减振层上采用模塑成型或者吸塑成型方式制备获得缓冲支撑层，或者，将用于制备缓冲支撑层的材料加工成预期的形状，再通过表面粘贴或者材料本身表面融化后冷却固化的方式将缓冲支撑层与泡沫减振层相结合为一体。
进一步的，热塑性弹性体树脂包括聚苯乙烯基热塑性弹性体、聚烯烃基热塑性弹性体、氯乙烯基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、聚酯基热塑性弹性体、聚酰胺热塑性弹性体、聚烯烃嵌段共聚物、聚丁二烯热塑性弹性体中的一种或者多种。
进一步的，将热塑性弹性体树脂与聚乙烯基体树脂进行发泡交联时，还加入有可分解产生气体的发泡剂，所述的可分解产生气体的发泡剂是指在加热时分解并释放出气体的化学发泡剂，包括偶氮二甲酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、偶氮二异丁腈、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或者多种。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明中，设计了泡沫减振层和缓冲支撑层，缓冲支撑层呈点阵形式贴合在泡沫减振层上，泡沫减振层用于起到回弹恢复和减振的作用，缓冲支撑层用于吸收冲击能而起到缓冲作用，隔音减振泡沫复合体的整体厚度为0.8mm～4mm，缓冲支撑层厚度h2与泡沫减振层厚度h1之比为0.1～9，通过分功能层设计、厚度设计以及不同功能层厚度配比的设计，保证了本发明的复合体材料轻质、厚度薄、缓冲减震能力强、撞击声吸收能力高。进一步的，呈点阵形式的缓冲支撑层由多个凸点规律排列而成，泡沫减振层与缓冲支撑在厚度相同时，缓冲支撑层体积V1与泡沫减振层体积V2之比为0.1～0.9，进一步对不同功能层的体积配比进行设计，更为合理将复合体片材设计成综合性能优越的隔音减振泡沫，本发明的隔音减振泡沫可应用于建筑、包装领域，起到减振隔音的效果。
附图说明
图1是本发明实施例的隔音减振泡沫复合体横截面示意图，其缓冲支撑层为柱状凸点状的阵列；
图2是本发明实施例的隔音减振泡沫复合体横截面示意图，其缓冲支撑层为圆台凸点状的阵列。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供的隔音减振泡沫复合体由泡沫减振层与缓冲支撑层构成，缓冲支撑层呈点阵形式贴合在泡沫减振层上，呈点阵形式的缓冲支撑层由多个凸点规律排列而成，凸点形状为柱状、棱台状、圆台状、半球状中的一种或者几种。该隔音减振泡沫复合体整体总厚度为0.8mm～4mm，其中，缓冲支撑层的厚度h2与减振泡沫层的厚度h1之比h2/h1为0.1-9。泡沫减振层与缓冲支撑层的体积满足如下条件：泡沫减振层与缓冲支撑在厚度相同时，缓冲支撑层体积V1与泡沫减振层体积V2之比为0.1～0.9。该隔音减振泡沫复合体基于ISO10140-3标准测试的计权撞击声压级改善量△Lw为18dB～28dB。本发明的隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856标准测试，在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为5％-18％。
图1是本发明实施例的隔音减振泡沫复合体横截面示意图，其缓冲支撑层为柱状凸点状的阵列，图2是本发明实施例的隔音减振泡沫复合体横截面示意图，其缓冲支撑层为圆台凸点状的阵列，结合两图可知，缓冲支撑层2呈点阵形式贴合在泡沫减振层1上，为两层不同高分子材料结合而成。具体的：
(1)泡沫减振层
本发明提供的隔音减振泡沫复合体的泡沫减振层的作用在于提供减振、恢复以及缓冲能力，所述的减振泡沫层具有闭孔结构，闭孔结构的闭孔率为90％以上，优选为95％以上。如果闭孔率小于90％，则可能降低其抗压强度以及长期压陷后的恢复能力。泡沫的闭孔率是通过ASTM-D2856标准中描述的空气比重瓶法测量的值。
本发明隔音减振泡沫复合体的泡沫减振层基于ISO 844标准下的25％压缩应变下应力σ25为40KPa～300KPa，更优选为50KPa～250KPa的压缩强度。如果压缩强度低于30KPa，则可能导致减振泡沫层的泡孔容易破裂或泡孔壁容易产生不可逆的塑性变形从而影响片子(也称为片材、隔音减振泡沫复合体等)的恢复能力和耐用性，如果压缩强度高于300KPa，则可能因为片子过硬导致减振泡沫层的缓冲减振能力降低从而影响撞击声隔音能力。
本发明提供的减振泡沫层具有设定的成分，其成分中用于交联发泡的树脂按配方树脂总质量为100份计时，由0-50份的热塑性弹性体树脂以及余量份数的聚乙烯基体树脂构成，该热塑性弹性体的主要作用是增加减振泡沫层的柔韧度和缓冲性。本发明所述的热塑性弹性体树脂包括聚苯乙烯基热塑性弹性体、聚烯烃基热塑性弹性体、氯乙烯基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、聚酯基热塑性弹性体、聚酰胺热塑性弹性体、聚烯烃嵌段共聚物和聚丁二烯热塑性弹性体等。实际上，也可以使用任何常规已知的热塑性弹性体，而不必须为以上列举的热塑性弹性体。
本发明所述的聚乙烯基体树脂包括LDPE、LLDPE、HDPE中的一种或多种组合。本发明是将聚乙烯基体树脂、热塑性弹性体树脂混合物与可分解产生气体的发泡剂熔融共混后来制备本发明的泡沫减振层。这里使用的可分解型发泡剂是指在加热时分解并释放出气体的化学发泡剂，包括偶氮二甲酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、偶氮二异丁腈、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵等。
本发明的泡沫减振层的凝胶含量为20％～70％，可以使用电子加速器进行辐照交联或使用过氧化物进行化学交联。凝胶含量(实际也是交联程度)的测试标准参照GB/T18474和ASTM D2765。通过测定交联聚乙烯的凝胶含量来确定交联度，试验在二甲苯溶液中溶解掉未交联的部分，剩下的交联部分质量除以试样总重即获得了交联度。交联度的大小会影响到聚乙烯高温发泡时的一系列表现，包括耐温程度、可发泡的倍率和发泡的厚度。
(2)缓冲支撑层
本发明提供的隔音减振泡沫复合体的缓冲支撑层作用在于提供缓冲能力，缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为：0.1-0.9。
本发明提供的缓冲支撑层可在泡沫减振层上进行模塑、吸塑成型获得，也可选用通过将缓冲支撑层材料进行冲切成固定形状的柱状、矩形体状、棱台状、圆台状或其它形状后再与减振泡沫层进行复合。作为进一步的说明，本发明的隔音减振泡沫复合体可直接在泡沫减振层的一个表面将缓冲支撑层材料进行模塑、吸塑而获得缓冲支撑层。本发明的缓冲支撑层与泡沫减振层的复合方式包括表面热复合、表面胶黏剂贴合等。
为了更详细的说明本发明方法，下面结合具体实施例进一步详细说明。
例1
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为0.8mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为0.1，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为0份，其25％压缩应变下的应力σ25为300KPa，闭孔率95％，而缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为0.1，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为18dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为5％。
例2
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为1.6mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为9，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为25份，其25％压缩应变下的应力σ25为150KPa，闭孔率96％，而缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为0.9，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为22dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为13％。
例3
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为4mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为1，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为50份，其25％压缩应变下的应力σ25为40KPa，闭孔率90％，而缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为0.2，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为28dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为18％。
例4
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为2.5mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为2，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为20份，其25％压缩应变下的应力σ25为69KPa，闭孔率93％，而缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为0.3，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为25dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为15％。
例5
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为1mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为8，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为10份，其25％压缩应变下的应力σ25为169KPa，闭孔率98％，而缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为0.7，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为20dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为12％。
比较例1
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为0.5mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为0，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为60份，其25％压缩应变下的应力σ25为300KPa，闭孔率80％，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为12dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为8％。
比较例2
此例中隔音减振泡沫复合体的制造总厚度为4.5mm，其中缓冲支撑层与减振泡沫层的厚度之比h2/h1为9，泡沫减振层的热塑性弹性体添加份数为100份，其25％压缩应变下的应力σ25为20KPa，闭孔率50％，而缓冲支撑层的体积V2与厚度相同时的减振泡沫层体积V1之比V2/V1为0.1，所述的隔音减振泡沫复合体基于ISO 10140-3测试的计权撞击声压级改善量△Lw为12dB，该隔音减振泡沫复合体基于ISO 1856测试的在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min的25％压缩永久变形率CS(25％,23℃,22h)为25％。
为了便于对比，表1给出了本发明的五个实施例和两个对比例性能参数列表，具体如下：
表1本发明实施例和对比例性能参数列表
Figure BDA0003270273900000081
Figure BDA0003270273900000091
本发明中，缓冲支撑层的材质优选与减震泡沫层相同的材质。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种隔音减振泡沫复合体，其特征在于，其包括泡沫减振层与缓冲支撑层，缓冲支撑层呈点阵形式贴合在泡沫减振层上，隔音减振泡沫复合体的整体厚度为0.8mm～4mm，缓冲支撑层厚度h2与泡沫减振层厚度h1之比为0.1～9，泡沫减振层用于起到回弹恢复和减振的作用，缓冲支撑层用于吸收冲击能而起到缓冲作用。
2.如权利要求1所述的一种隔音减振泡沫复合体，其特征在于，呈点阵形式的缓冲支撑层由多个凸点规律排列而成，凸点形状为柱状、棱台状、圆台状、半球状中的一种或者几种。
3.如权利要求2所述的一种隔音减振泡沫复合体，其特征在于，泡沫减振层与缓冲支撑层的体积满足如下条件：泡沫减振层与缓冲支撑在厚度相同时，缓冲支撑层体积V1与泡沫减振层体积V2之比为0.1～0.9。
4.如权利要求3所述的一种隔音减振泡沫复合体，其特征在于，该隔音减振泡沫复合体满足如下性能：基于ISO 10140-3标准测试的计权撞击声压级改善量△Lw为18dB～28dB。
5.如权利要求4所述的一种隔音减振泡沫复合体，其特征在于，该隔音减振泡沫复合体满足如下性能：基于ISO 1856-2018标准，在23±3℃条件下压缩22h后恢复30±5min后25％压缩永久变形率为5％-18％。
6.如权利要求5所述的一种隔音减振泡沫复合体，其特征在于，泡沫减振层为具有闭孔的交联树脂发泡体，具有闭孔的交联树脂发泡体满足如下性能：基于ISO 844标准，其25％压缩应变下应力σ25为40KPa～300KPa，闭孔率至少为90％。
7.制备如权利要求1-6之一所述的一种隔音减振泡沫复合体的方法，其特征在于，
将质量份数为0～50份热塑性弹性体树脂与聚乙烯基体树脂进行发泡交联，聚乙烯基体树脂的质量份数与热塑性弹性体树脂质量份数共计100份，发泡交联产物制备成设定形状后获得泡沫减振层，
在泡沫减振层上采用模塑成型或者吸塑成型方式制备获得缓冲支撑层，或者，将用于制备缓冲支撑层的材料加工成预期的形状，再通过表面粘贴或者材料本身表面融化后冷却固化的方式将缓冲支撑层与泡沫减振层相结合为一体。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，热塑性弹性体树脂包括聚苯乙烯基热塑性弹性体、聚烯烃基热塑性弹性体、氯乙烯基热塑性弹性体、聚氨酯基热塑性弹性体、聚酯基热塑性弹性体、聚酰胺热塑性弹性体、聚烯烃嵌段共聚物、聚丁二烯热塑性弹性体中的一种或者多种。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，将热塑性弹性体树脂与聚乙烯基体树脂进行发泡交联时，还加入有可分解产生气体的发泡剂，所述的可分解产生气体的发泡剂是指在加热时分解并释放出气体的化学发泡剂，包括偶氮二甲酰胺、N,N-二亚硝基五亚甲基四胺、偶氮二异丁腈、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或者多种。
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