CN114075372A - 单层声学振膜及单层声学振膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种单层声学振膜由复合材料所制成。该复合材料包含聚对苯二甲酸乙二酯基质及多个分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中的经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管。本发明亦提供一种单层声学振膜的制造方法，包含以下步骤：步骤(a)，使多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于聚对苯二甲酸乙二酯基质中，形成复合材料；及步骤(b)，使该复合材料进行成膜处理，而制得单层声学振膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种振膜，特别是涉及一种单层声学振膜。
背景技术
声音在人类的日常生活中扮演着重要的角色，随着科技的进步，对于声音的音质要求更加的讲究，以使音效更佳的完美，因此，扬声器、耳机或麦克风等声音传递设备皆扮演着重要的角色。
在声音传递设备中，声音是借由声学振膜的振动而发出。近年来，声学振膜的材料倾向于重量轻、高机械强度及高阻尼的材料，尤其是应用于内置扬声器(Built-inspeakers)及耳机的声学振膜。在相同尺寸及装置设计下，声学振膜必须要同时具备硬度与韧性，才能避免非弹性变形，甚至破裂的问题。在以往技术中，声学振膜是使用多种材料压合或贴合制成的多层复合薄膜，主要是通过不同材料的特性，达到具有高机械强度及高阻尼特性，例如中国台湾专利公告第TWI351680号、第TWI353580号、第TWI403182号、第TWI429296号、第TWI568586号及第TWI599607号、中国专利公开第CN101288336A号，或美国专利公告第US4772513号。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种具有优异机械性质的单层声学振膜。
本发明单层声学振膜由复合材料所制成。该复合材料包含聚对苯二甲酸乙二酯基质，及多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管,所述经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中的。
在本发明单层声学振膜中，每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管包括衍生自纳米碳管的纳米碳管部、衍生自聚对苯二甲酸乙二酯的改质部，及接合该纳米碳管部及该改质部的连接部。
在本发明单层声学振膜的每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管中，该聚对苯二甲酸乙二酯与该纳米碳管的重量比例范围为1：1至1：20。
在本发明单层声学振膜中，以该聚对苯二甲酸乙二酯基质的总重为100重量份，该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的含量范围为0.1重量份至10重量份。
在本发明单层声学振膜中，该纳米碳管是选自于单壁纳米碳管、双壁纳米碳管、多壁纳米碳管或上述的任意组合。
本发明另一目的，即在提供一种单层声学振膜的制造方法。
本发明单层声学振膜的制造方法，包含：步骤(a)，使多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于聚对苯二甲酸乙二酯基质中，形成复合材料；及步骤(b)，使该复合材料进行成膜处理，而制得单层声学振膜。
在本发明单层声学振膜的制造方法中，还包含在步骤(a)之前的制备该聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的步骤，该步骤包含对纳米碳管进行表面处理，得到表面具有至少一活性基的经表面处理的纳米碳管；及将该经表面处理的纳米碳管的活性基与聚对苯二甲酸乙二酯进行反应，以形成经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管；该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管包括衍生自纳米碳管的纳米碳管部、衍生自聚对苯二甲酸乙二酯的改质部，及接合该纳米碳管部及该改质部的连接部。
在本发明单层声学振膜的制造方法中，该聚对苯二甲酸乙二酯与该纳米碳管的重量比例范围为1：1至1：20。
本发明的有益效果在于：通过利用经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管，该单层声学振膜中该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管能与聚对苯二甲酸乙二酯基质具有优异的相容性，而在该单层声学振膜的制造方法的成膜处理中，该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管易分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中，且在该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管中，该纳米碳管与聚对苯二甲酸乙二酯能稳固地键结在一起，而于该成膜处理的过程中，该纳米碳管与该聚对苯二甲酸乙二酯不会分离，基于上述，从而提升单层声学振膜的机械性能(例如拉伸强度或杨氏模数)。
附图说明
图1是一曲线图，说明实施例1、比较例2及比较例3的单层声学振膜在不同延伸率下的拉伸强度；
图2是一曲线图，说明比较例1至4的单层声学振膜在不同延伸率下的拉伸强度。
具体实施方式
以下将就本发明进行详细说明。
<单层声学振膜>
本发明单层声学振膜由复合材料所制成。该复合材料包含聚对苯二甲酸乙二酯基质，及多个分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中的经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管。
[聚对苯二甲酸乙二酯基质]
该聚对苯二甲酸乙二酯基质包括聚对苯二甲酸乙二酯。
[经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管]
以该聚对苯二甲酸乙二酯基质的总重为100重量份，该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的含量范围为0.1重量份至10重量份。进一步地，以该聚对苯二甲酸乙二酯基质的总重为100重量份，该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的含量范围为0.3重量份至5重量份。该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的长度范围为1μm至10μm。
每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管包括衍生自纳米碳管的纳米碳管部、衍生自聚对苯二甲酸乙二酯的改质部，及接合该纳米碳管部及该改质部的连接部。该连接部例如酯基(-COO-)。
在每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管中，该聚对苯二甲酸乙二酯与该纳米碳管的重量比例范围为1：1至1：20。
该纳米碳管可单独一种使用或混合多种使用，且该纳米碳管例如但不限于单壁纳米碳管、双壁纳米碳管或多壁纳米碳管等。
每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的制造方法例如利用方法一或方法二来形成。
在该方法一中，是在该聚对苯二甲酸乙二酯具有羟基(-OH)或羧酸基(-COOH)的态样下，对该纳米碳管进行表面处理，得到表面具有至少一活性基的经表面处理的纳米碳管，接着，使该经表面处理的纳米碳管的活性基与该聚对苯二甲酸乙二酯进行反应，以使该聚对苯二甲酸乙二酯共价地结合至该经表面处理的纳米碳管上，而形成该聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管。该活性基例如但不限于羧酸基或羟基等。
在该方法一中，是利用酸对该纳米碳管进行表面处理。该酸可单独一种使用或混合多种使用，且该酸例如但不限于硝酸或硫酸等。
在该方法二中，是在该聚对苯二甲酸乙二酯具有碳碳双键(-C＝C-)的态样下，对该聚对苯二甲酸乙二酯进行改质处理，得到具有至少一活性基的经处理的聚对苯二甲酸乙二酯，接着，使该经处理的聚对苯二甲酸乙二酯的活性基与进行反应，以使该纳米碳管共价地结合至该经处理的聚对苯二甲酸乙二酯上，而形成该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管。该活性基例如但不限于过氧化基、氢过氧化基或氧自由基等。
<单层声学振膜的制造方法>
本发明单层声学振膜的制造方法包含步骤(a)及步骤(b)。在该步骤(a)中，使多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于聚对苯二甲酸乙二酯基质中，形成复合材料。在该步骤(b)中，使该复合材料进行成膜处理，而制得单层声学振膜。
该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管如上所述，所以不再赘述。
在该步骤(a)中，是利用一台混炼机，使多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中。
在该步骤(b)中，该成膜处理包括押出程序及拉伸程序。该押出程序是利用一台押出机来进行。该拉伸程序是利用一台拉伸机来进行。
本发明的单层声学振膜能够用于例如扬声器等将电子信号转换成声音的装置中。
本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
制备例1经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管
将60克的纳米碳管与3.6升且浓度为3M的硝酸水溶液(包括水及硝酸)混合，并利用一台超音波震荡机进行1小时的分散处理，接着，加热至80℃并于该温度下反应1小时。待反应完成后，利用一台抽气过滤机进行过滤处理，而获得滤饼，接着，利用去离子水进行水洗处理，直到滤液的pH呈中性，最后，进行烘烤处理，以去除水，而获得经表面处理的纳米碳管。
将3克的粒状聚对苯二甲酸乙二酯溶解于150克的苯酚中，接着，加入2250克的甲苯并搅拌均匀，然后，加入60克的经表面处理的纳米碳管，并利用一台超音波震荡机震荡0.5小时，接着，加热至80℃，并于该温度下反应2小时。待反应完成后，利用一台抽气过滤机进行过滤处理，而获得滤饼，接着，利用甲醇润洗该滤饼，然后，进行烘烤处理，以去除苯酚、甲苯及甲醇，而获得经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管。
利用一台球磨机研磨该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管，直至长度约为10μm。
制备例2经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管
将60克的纳米碳管与3.6升且浓度为3M的硝酸水溶液(包括水及硝酸)混合，并利用一台超音波震荡机进行1小时的分散处理，接着，加热至80℃并于该温度下反应1小时。待反应完成后，利用一台抽气过滤机进行过滤处理，而获得滤饼，接着，利用去离子水进行水洗处理，直到滤液的pH呈中性，最后，进行烘烤处理，以去除水，而获得经表面处理的纳米碳管。
将3克的粒状聚对苯二甲酸乙二酯溶解于400克的苯酚中，接着，加入2000克的甲苯并搅拌均匀，然后，加入60克的经表面处理的纳米碳管，并利用一台超音波震荡机震荡0.5小时，接着，导入臭氧并反应15分钟，然后，导入15分钟氩气，以使多余的臭氧被排出。接着，加热至80℃，并于该温度下反应2小时。待反应完成后，利用一台抽气过滤机进行过滤处理，而获得滤饼，接着，利用甲醇润洗该滤饼，然后，进行烘烤处理，以去除苯酚、甲苯及甲醇，而获得经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管。
利用一台球磨机研磨该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管，直至长度约为10μm。
实施例1单层声学振膜
利用一台研磨机研磨粒状聚对苯二甲酸乙二酯，直至形成粒径约500μm的粉体，接着，利用一台混炼造粒机，使100克的该粉体与1克的制备例1的经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管混合，形成酯粒，然后，将该酯粒导入一台三轴共押出机，并押制成厚度约30μm的押出膜，最后，利用一台薄膜纵向拉伸机，将该押出膜进行纵向延伸，而获得厚度约20μm的薄膜，即为单层声学振膜。
比较例1
利用一台研磨机研磨粒状聚对苯二甲酸乙二酯，直至形成粒径约500μm的粉体，接着，利用一台混炼造粒机，使100克的该粉体形成酯粒，然后，导入一台三轴共押出机，而获得厚度约10μm的薄膜，即为单层声学振膜。
比较例2
利用一台研磨机研磨粒状聚对苯二甲酸乙二酯，直至形成粒径约500μm的粉体，接着，利用一台混炼造粒机，使100克的该粉体形成酯粒，然后，导入一台三轴共押出机，而获得厚度约20μm的薄膜，即为单层声学振膜。
比较例3
利用一台研磨机研磨粒状聚对苯二甲酸乙二酯，直至形成粒径约500μm的粉体，接着，利用一台混炼造粒机，使100克的该粉体形成酯粒，然后，导入一台三轴共押出机，并押制成厚度约30μm的押出膜，最后，利用一台薄膜纵向拉伸机，将该押出膜进行纵向延伸，而获得厚度约20μm的薄膜，即为单层声学振膜。
比较例4
利用一台研磨机研磨粒状聚对苯二甲酸乙二酯，直至形成粒径约500μm的粉体，接着，利用一台混炼造粒机，使100克的该粉体形成酯粒，然后，导入一台三轴共押出机，并押制成厚度约30μm的押出膜，最后，利用一台薄膜纵向拉伸机，将该押出膜进行纵向延伸，而获得厚度约10μm的薄膜，即为单层声学振膜。
比较例5
利用一台研磨机研磨粒状聚对苯二甲酸乙二酯，直至形成粒径约500μm的粉体，接着，利用一台混炼造粒机，使100克的该粉体形成酯粒，然后，导入一台三轴共押出机，并押制成厚度约60μm的押出膜，最后，利用一台薄膜纵向拉伸机，将该押出膜进行纵向延伸，而获得厚度约30μm的薄膜，即为单层声学振膜。
评价项目
拉伸强度：依据ASTM D882(2018)的塑料薄板拉伸测试法，对实施例1及比较例1至4的单层声学振膜进行量测，结果如图1及图2所示。
杨氏模数量测：依据ASTM D638(2014)的塑料拉伸性能的测试法，利用万能试验机[购自骏谚精机(股)公司；型号：CY-6040A8]对实施例1及比较例1至4的押出膜及对实施例1及比较例3至5的单层声学振膜进行量测。
表1
由图1、图2及表1的实验数据可知，在各比较例并未使用经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的情况下，所获得的单层声学振膜的拉伸强度及杨氏模数低，反观本发明实施例1，在使用经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的情况下，本发明单层声学振膜具有优异的拉伸强度及杨氏模数。
综上所述，本发明通过利用经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管，该单层声学振膜中该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管能与聚对苯二甲酸乙二酯基质具有优异的相容性，且在该单层声学振膜的制造方法的成膜处理中，该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管易分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中，此外，在该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管中，该纳米碳管与聚对苯二甲酸乙二酯能稳固地键结在一起，而于该成膜处理的过程中，该纳米碳管与该聚对苯二甲酸乙二酯不会分离，从而提升单层声学振膜的机械性能(例如拉伸强度或杨氏模数)，所以确实能达成本发明的目的。
Claims (8)
1.一种单层声学振膜，其特征在于：由复合材料所制成，该复合材料包含聚对苯二甲酸乙二酯基质及多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管，所述经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于该聚对苯二甲酸乙二酯基质中。
2.根据权利要求1所述的单层声学振膜，其特征在于：每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管包括衍生自纳米碳管的纳米碳管部、衍生自聚对苯二甲酸乙二酯的改质部，及接合该纳米碳管部及该改质部的连接部。
3.根据权利要求2所述的单层声学振膜，其特征在于：在每一个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管中，该聚对苯二甲酸乙二酯与该纳米碳管的重量比例范围为1：1至1：20。
4.根据权利要求1所述的单层声学振膜，其特征在于：以该聚对苯二甲酸乙二酯基质的总重为100重量份，该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的含量范围为0.1重量份至10重量份。
5.根据权利要求2所述的单层声学振膜，其特征在于：该纳米碳管是选自于单壁纳米碳管、双壁纳米碳管、多壁纳米碳管或上述的任意组合。
6.一种单层声学振膜的制造方法，其特征在于包含：步骤(a)，使多个经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管分散于聚对苯二甲酸乙二酯基质中，形成复合材料；及步骤(b)，使该复合材料进行成膜处理，而制得单层声学振膜。
7.根据权利要求6所述的单层声学振膜的制造方法，其特征在于：还包含在步骤(a)之前的制备该聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管的步骤，该步骤包含对纳米碳管进行表面处理，得到表面具有至少一活性基的经表面处理的纳米碳管；及将该经表面处理的纳米碳管的活性基与聚对苯二甲酸乙二酯进行反应，以形成经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管；该经聚对苯二甲酸乙二酯改质的纳米碳管包括衍生自纳米碳管的纳米碳管部、衍生自聚对苯二甲酸乙二酯的改质部，及接合该纳米碳管部及该改质部的连接部。
8.根据权利要求7所述的单层声学振膜的制造方法，其特征在于：该聚对苯二甲酸乙二酯与该纳米碳管的重量比例范围为1：1至1：20。
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