CN114933807B - 发声装置的振膜及其制备方法、发声装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种发声装置的振膜及其制备方法、发声装置，所述振膜包括硅橡胶膜层，所述硅橡胶膜层含有网状聚合物，所述网状聚合物包括第一链段和第二链段，所述第一链段为所述第二链段为其中，所述第一链段中的R1基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基，R2基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基。本申请的振膜通过采用含有聚醚软段的硅橡胶膜层制备振膜，由于聚醚链段柔顺性好，因此通过引入聚醚链段，能够改善硅橡胶的回弹性能，减少蠕变，提升振膜的防水可靠性，满足产品使用需求。
Description
技术领域
本申请涉及电声技术领域，更具体地，涉及一种发声装置的振膜及其制备方法、以及使用该振膜的发声装置。
背景技术
目前，扬声器中普遍采用耐高温的工程塑料复合膜或者硅橡胶作为振膜材料。然而，工程塑料复合膜的低温性能差，易产生破膜等问题，具有可靠性低和失效风险大的缺点。而硅橡胶具有优异的耐高低温性能，虽然具有较好的可靠性，但是，随着扬声器在智能穿戴上应用的越来越多，对扬声器的防水性能要求越来越高，常规的硅橡胶振膜在防水测试可靠性回弹性较差，蠕变大，易膜折，从而无法满足正常的使用需求。
因此，需要一种新的技术方案，以解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种发声装置的振膜，能够解决常规硅橡胶振膜的防水可靠性差的缺点。
本发明的另一目的在于提供上述振膜的制备方法。
本发明的再一个目的在于提供上述振膜组成的发声装置。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。
根据本发明第一方面实施例的发声装置的振膜，所述振膜包括硅橡胶膜层，所述硅橡胶膜层含有网状聚合物，所述网状聚合物包括第一链段和第二链段，所述第一链段为所述第二链段为/>
其中，所述第一链段中的R1基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基，R2基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基。
根据本发明的一些实施例，所述硅橡胶膜层的拉伸强度为1MPa～15MPa。
根据本发明的一些实施例，所述硅橡胶膜层的厚度为30μm～250μm。
根据本发明的一些实施例，所述振膜在拉伸应力为0.2Mpa、保温5min、蠕变30min后的蠕变量小于90％。
根据本发明第二方面实施例的发声装置的振膜的制备方法，包括以下步骤：以硅橡胶和聚醚为基础聚合物，在所述基础聚合物中添加填料和助剂，混合得到混合物料；将所述混合物料高温硫化成型，得到振膜的硅橡胶膜层；所述硅橡胶为由链段一组成主链、由侧链基团封端的直链无规聚合物，所述链段一为：所述链段一中的R基团为甲基、乙基、苯基、三氟丙基或乙烯基，R3为甲基、乙基、苯基、三氟丙基、乙基或乙烯基。
根据本发明的一些实施例，所述聚醚至少包括
根据本发明的一些实施例，所述填料包括MQ树脂、含氟硅树脂、二氧化硅、表面改性二氧化硅、云母、石墨烯、粘土、碳酸钙、碳纳米管、高岭土、三氧化二铁、SnO2、CeO2以及滑石粉中的至少一种。
根据本发明的一些实施例，所述助剂包括铂金催化剂，所述铂金催化剂为含有铂元素的化合物或络合物与硅油的共混物。
根据本发明的一些实施例，所述助剂包括抑制剂，所述抑制剂为炔醇类化合物。
根据本发明的一些实施例，所述混合物料通过混炼形成硅混炼胶，对所述硅混炼胶模压成型、注塑成型或气压成型以形成所述硅橡胶膜层。
根据本发明第三方面实施例的发声装置，包括振动系统以及与所述振动系统相配合的磁路系统，所述振动系统包括振膜和结合在所述振膜一侧的音圈，所述磁路系统驱动所述音圈振动以带动所述振膜发声，所述振膜为根据本发明上述实施例的所述振膜。
根据本发明第四方面实施例的发声装置，包括壳体以及设在所述壳体内的磁路系统和振动系统，所述振动系统包括音圈、第一振膜和第二振膜，所述音圈的顶部与所述第一振膜相连，所述磁路系统驱动所述音圈振动以带动所述第一振膜发声，所述第二振膜的两端分别与所述壳体和所述音圈的底部相连，所述第二振膜为根据本发明上述实施例的所述振膜。
根据本申请实施例的发声装置的振膜，振膜包括硅橡胶膜层，硅橡胶膜层中的网状聚合物包括第一链段和第二链段，第一链段为第二链段为/>第二链段包括聚醚软段，由于聚醚链段柔顺性好，因此通过引入聚醚链段，能够改善硅橡胶的回弹性，减少蠕变，从而可以提升振膜的防水可靠性，满足产品使用需求。
通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。
图1为根据本发明的实施例和对比例的蠕变和防水测试结果对比图；
图2为根据本发明的一个实施例的发声装置的局部结构示意图；
图3为根据本发明的一个实施例的发声装置的结构示意图。
附图标记
扬声器振动单元100；
振膜10；折环部11；球顶部12；
音圈20。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的发声装置的振膜。
根据本发明实施例的发声装置的振膜，振膜包括硅橡胶膜层，硅橡胶膜层含有网状聚合物，网状聚合物包括第一链段和第二链段，第一链段为第二链段为其中，第一链段中的R1基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基，R2基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基。
换言之，根据本发明实施例的发声装置的振膜包括至少一层硅橡胶膜层，也就是说，本申请中的振膜可以形成单层结构，也可以形成为多层复合结构。当振膜为单层结构时，即振膜由一层本申请的硅橡胶膜层制成。当振膜为多层复合结构时，振膜包括至少一层硅橡胶膜层，振膜可以由本申请的硅橡胶膜层与其他材料的膜层复合而成。可选地，当振膜中含有多层硅橡胶膜层时，相邻的两层硅橡胶膜层之间可以间隔设置，即相邻的两层硅橡胶膜层之间也可以设置其他材料的膜层，当然相邻的两层硅橡胶膜层之间也可以贴合设置，可以根据实际的使用需求选择设置，本申请对此不作具体限制。
本申请的振膜包括硅橡胶膜层，硅橡胶膜层含有网状聚合物，网状聚合物包括第一链段和第二链段，第一链段为第二链段为/>其中，网状聚合物中可以包含多个第一链段和多个第二链段，在第一链段的数量为多个时，不同第一链段中的R1基团可以相同或不同，同样的，不同第一链段中的R2基团也可以相同或不同。其中，R1基团可以为甲基、乙基、苯基或三氟丙基中的任意一个，R2基团可以为甲基、乙基、苯基或三氟丙基中的任意一个。例如，网状聚合物中包括多个第一链段，网状聚合物包括多个R1基团，其中一个R1基团为甲基，又一个R1基团为乙基，再一个R1基团为苯基，另一个R1基团为三氟丙基。
此外，网状聚合物至少包括第一链段和第二链段，由于第一链段可以包括多种选择，例如，第一链段为R1基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基，R2基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基。因此，主要包括第一链段和第二链段的网状聚合物也可以包括多种组合，在此不作赘述。
由此，根据本申请实施例的发声装置的振膜，振膜包括硅橡胶膜层，硅橡胶膜层中的网状聚合物包括第一链段和第二链段，第一链段为第二链段为第二链段包括聚醚软段，由于聚醚链段柔顺性好，因此通过引入聚醚链段，能够改善硅橡胶的回弹性，减少蠕变，例如，本申请可以通过引入聚醚软段改性硅橡胶或者氟硅橡胶，从而提升振膜的防水可靠性，满足产品使用需求。
根据本申请的一个实施例，硅橡胶膜层的拉伸强度为1MPa～15MPa，具体可以根据振膜的需求进行调整，例如1MPa、2MPa、3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa、10MPa、12MPa、13MPa、14MPa、15MPa等。优选地，硅橡胶膜层的拉伸强度为8MPa～12MPa。通过使硅橡胶膜层的拉伸强度为1MPa～15MPa，使得振膜在具有一定弹性的同时，还能够保证一定的刚度，不易出现破膜、膜折的问题，提升扬声器的使用寿命。
在本申请的一些具体实施方式中，硅橡胶膜层的厚度为30μm～250μm，例如30μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm等。因硫化橡胶的强度相对纯弹性体较低，为满足振膜振动所需的刚度，需要匹配一定的厚度。但是厚度太大会导致振膜振动空间的损失，而且振膜厚度太大会增大振膜的重量，由此会降低振膜的灵敏度，因此，优选地，硅橡胶膜层的厚度可以为40μm～150μm，此时，振膜的厚度可以很好地兼顾振膜振动所需的刚度、回弹性和阻尼性。
根据本申请的一个实施例，振膜在拉伸应力为0.2Mpa、保温5min、蠕变30min后的蠕变量小于90％，也就是说，在通过引入聚醚软段的硅橡胶膜层制备得到的振膜的蠕变量小。
本申请还提供了一种发声装置的振膜的制备方法，包括以下步骤：以硅橡胶和聚醚为基础聚合物，在基础聚合物中添加填料和助剂，混合得到混合物料；将混合物料高温硫化成型，得到振膜的硅橡胶膜层；硅橡胶为由链段一组成主链、由侧链基团封端的直链无规聚合物，链段一为：链段一中的R基团为甲基、乙基、苯基、三氟丙基或乙烯基，R3为甲基、乙基、苯基、三氟丙基、乙基或乙烯基。
换言之，根据本发明实施例的发声装置的振膜的制备方法可以包括制备硅橡胶膜层，再通过硅橡胶膜层制备振膜，其中制备硅橡胶膜层的方法可以包括以硅橡胶和聚醚为基础聚合物，在基础聚合物中添加填料、助剂，经混炼成型组成振膜的硅橡胶膜层。需要说明的是，添加顺序也可以为以硅橡胶为基础聚合物，在基础聚合物中添加填料和助剂，然后经混炼成型组成振膜的硅橡胶膜层。
其中，硅橡胶为由链段一组成主链、由侧链基团封端的直链无规聚合物，链段一为：由于链段一中的R基团可以为甲基、乙基、苯基、三氟丙基或乙烯基中的任意一个，R3可以为甲基、乙基、苯基、三氟丙基、乙基或乙烯基中的任意一个，因此硅橡胶膜层的网状聚合物具有多种链段组合，在此不作赘述。当硅橡胶以及聚醚中均含有双键时，也可以通过控制反应条件实现两个双键之间的交联反应。也就是说，可以选用合适的反应条件实现例如硅橡胶和聚醚中的基团之间的反应，实现将硅橡胶和聚醚结合在一起。
另外，由于聚醚链段柔顺性好，因此通过引入聚醚链段能够改善了硅橡胶的回弹性，减少蠕变，提升扬声器的防水稳定性。
在本申请的一些具体实施方式中，聚醚至少包括 通过采用含有双键的聚醚，有利于将聚醚和硅橡胶结合在一起。
根据本申请的一个实施例，填料包括MQ树脂、含氟硅树脂、二氧化硅、表面改性二氧化硅、云母、石墨烯、粘土、碳酸钙、碳纳米管、高岭土、三氧化二铁、SnO2、CeO2以及滑石粉中的至少一种，通过采用上述组合的填料，能够提升振膜材料的力学性能，金属氧化物可以改善振膜材料的耐热稳定性。
在本申请的一些具体实施方式中，助剂包括铂金催化剂，铂金催化剂为含有铂元素的化合物或络合物与硅油的共混物，此类催化剂活性高、使用稳定性高，耐黄变性能好，能够有效地促进反应，加速对基础聚合物的硫化。
根据本申请的一个实施例，助剂包括抑制剂，抑制剂为炔醇类化合物，也就是说，抑制剂为炔醇化合物，炔醇抑制剂为含有炔基，可以与催化剂形成络合物，在常温下的保质期长。抑制剂可以与催化剂共同作用，使得基础聚合物能够聚合成网状聚合物，并达到振膜所需强度的同时，能够防止聚合过度。
在本申请的一些具体实施方式中，混合物料通过混炼形成硅混炼胶，对硅混炼胶模压成型、注塑成型或气压成型以形成硅橡胶膜层。根据本发明的一些实施例，所述基础聚合物中添加填料及其他助剂经混炼形成硅混炼胶，所述振膜的制作方法还包括：对所述硅混炼胶采用模压成型、注塑成型或气压成型以形成所述硅橡胶膜层。
本申请还公开了一种发声装置，包括振动系统以及与振动系统相配合的磁路系统，振动系统包括振膜和结合在振膜一侧的音圈，磁路系统驱动音圈振动以带动振膜发声，振膜为上述任一实施例的振膜。
也就是说，本发明提供的振膜可组成任意构造的发声装置，例如以下典型的发声装置：包括振动系统和与振动系统相配合的磁路系统，振动系统包括振膜和结合在振膜一侧的音圈。当发声装置工作时，音圈通电后在磁路系统的磁场力的作用下，音圈可以上下振动以带动振膜振动，振膜振动时可以进行发声。
本申请还公开了一种发声装置，包括壳体以及设在壳体内的磁路系统和振动系统，振动系统包括音圈、第一振膜和第二振膜，音圈的顶部与第一振膜相连，磁路系统驱动音圈振动以带动第一振膜发声，第二振膜的两端分别与壳体和音圈的底部相连，第二振膜为上述任一项的振膜。
也就是说，第一振膜可以用于振动发声，第二振膜可以用于平衡音圈的振动。具体而言，当发声装置工作时，音圈通电后在磁路系统的磁场力的作用下，音圈可以上下振动以带动第一振膜振动，第一振膜振动时可以进行发声。第二振膜也可以跟随音圈上下振动，由于第二振膜的两端分别与壳体和音圈的底部相连，第二振膜可以平衡音圈的振动，可以防止音圈出现偏振的现象，从而可以提升发声装置的发声效果。
需要进行说明的是，可以将第一振膜和第二振膜同时采用本发明上述实施例的振膜，也可以是第一振膜和第二振膜中的一个采用本发明上述实施例的振膜，本发明对此不作具体限制。
进一步地，本领域技术人员可根据实际产品需求对扬声器振动单元100做相应的调整。例如，如图2和图3所示，在本申请的一个具体实施例中，折环部11向音圈20侧凸起，球顶部12位于折环部11下表面，振动系统中添加定心支片等。发声振膜10由折环部11和球顶部12组成，聚醚与硅橡胶制备得到的振膜10可位于折环部11，也可位于折环部11及球顶部12。
下面结合具体实施例对本发明的发声装置的振膜进行具体说明。
对比例一中采用70份液体氟硅橡胶，0.5份的含氢氟硅油，28.5份二氧化硅的液体氟硅橡胶，0.5份的催化剂和0.5份的抑制剂，混合均匀后，经模压，制备振膜。
实施例一中采用65份液体氟硅橡胶，4.75份乙烯基聚醚，0.25份的含氢氟硅油，29份二氧化硅，0.5份的催化剂和0.5份的抑制剂，混合均匀后，经模压，制备振膜。
实施例二中采用60份液体氟硅橡胶，9.5份乙烯基聚醚，0.5份的含氢氟硅油，29份二氧化硅，0.5份的催化剂和0.5份的抑制剂，混合均匀后，经模压，制备振膜。
实施例三中采用55份液体氟硅橡胶，14份乙烯基聚醚，1份的含氢氟硅油，29份二氧化硅，0.5份的催化剂和0.5份的抑制剂，混合均匀后，经模压，制备振膜。
实施例四中采用45份液体氟硅橡胶，24份乙烯基聚醚，1份的含氢氟硅油，29份二氧化硅，0.5份的催化剂和0.5份的抑制剂，混合均匀后，经模压，制备振膜。
其中对比例一中采用液体氟硅橡胶作为基础聚合物，实施例一至实施例四中采用液体氟硅橡胶和乙烯基聚醚作为基础聚合物；对比例一、实施例一、实施例二、实施例三和实施例四中均采用含氢氟硅油作为助剂，采用二氧化硅作为填料，采用氯铂酸醇溶液作为催化剂，采用1-乙炔基-1-环己醇与氟硅油混合物作为抑制剂。
如表一所示，表一为对比例一、实施例一、实施例二、实施例三和实施例四中各原料的配比表。
表一 原料配比表
将对比例一、实施例一、实施例二、实施例三和实施例四分别按照如上对应的配方加入捏合机中，经过抽真空，混炼4h～8h，并采用模压的方式制备厚度约2mm的样品进行材料性能测试。
下面对样品在同等硬度的条件下进行拉伸强度、蠕变和防水测试合格率测试。
拉伸强度：按GB/T1701-2001测试。
蠕变：采用动态热机械分析仪，拉伸模式下，应力0.2Mpa，保温5min，蠕变30min。
防水测试合格率：采用在深度1m的水中持续浸泡，测试声学性能，性能合格品与不合格品的比值。
对比例一、实施例一、实施例二、实施例三、实施例四的拉伸强度、蠕变和防水测试合格率测试如下表表二所示。
表二 测试结果对比表
下面对表二中的测试结果进行具体分析，为了制备得到相同硬度的产品，因此对比例一、实施例一至实施例四中多个原料的含量不同。
首先，将对比例一和实施例一进行对比，对比例一的原料中不含有乙烯基聚醚，即对比例一的产品中未引入聚醚。而实施例一的原料中含有乙烯基聚醚。当对比例一的产品的硬度和实施例一的产品的硬度均为55A时，对比例一的蠕变率为45％，防水测试合格率为90％，实施例一的蠕变率为38％，防水测试合格率为93％。可见，在硬度相同的前提下，实施例一中因引入聚醚软段，能够实现蠕变变小，振膜的防水测试合格率升高。
其次，如图1所示，将实施例一至实施例四进行对比，实施例一中的乙烯基聚醚的含量为4.75份，实施例二中的乙烯基聚醚的含量为9.5份，实施例三中的乙烯基聚醚的含量为14份，实施例四中的乙烯基聚醚的含量为24份，可见，实施例一至实施例四中的乙烯基聚醚的含量逐渐增大。而在硬度均为55A的前提下，实施例一的蠕变率为38％，实施例二的蠕变率为33％，实施例三的蠕变率为29％，实施例四的蠕变率为15％。实施例一的防水测试合格率为93％，实施例二的防水测试合格率为96％，实施例三的防水测试合格率为99％，实施例四的防水测试合格率为99.9％。也就是说，在硬度相同的前提下，随着乙烯基聚醚用量增加，蠕变变小，振膜的防水测试合格率升高。
由此，通过数据对比可以看出，在硬度相同的前提下，随着乙烯基聚醚用量增加，蠕变变小，振膜的防水测试合格率升高。
总而言之，根据本申请实施例的发声装置的振膜，通过在硅橡胶膜层中引入聚醚软段，利用聚醚链段柔顺性好，通过引入聚醚链段改善了硅橡胶的回弹性，减少了蠕变，提升了振膜的防水可靠性，满足产品使用需求。
虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种发声装置的振膜，其特征在于，所述振膜包括硅橡胶膜层，所述硅橡胶膜层由硅橡胶和聚醚作为基础聚合物，添加填料、助剂后高温硫化成型，所述硅橡胶为由链段一组成主链、由侧链基团封端的直链无规聚合物，所述链段一为：，所述链段一中的R基团为甲基、乙基、苯基、三氟丙基或乙烯基，R3为甲基、苯基、三氟丙基、乙基或乙烯基；
所述聚醚至少包括和/>；
所述硅橡胶膜层含有网状聚合物，所述网状聚合物包括第一链段和第二链段，所述第一链段为，所述第二链段为/>；
其中，所述第一链段中的R1基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基，R2基团为甲基、乙基、苯基或三氟丙基。
2.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述硅橡胶膜层的拉伸强度为1MPa～15MPa。
3.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述硅橡胶膜层的厚度为30μm～250μm。
4.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述振膜在拉伸应力为0.2Mpa、保温5min、蠕变30min后的蠕变量小于90%。
5.一种根据权利要求1所述的发声装置的振膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
以硅橡胶和聚醚为基础聚合物，在所述基础聚合物中添加填料、助剂，混合得到混合物料；
将所述混合物料高温硫化成型，得到振膜的硅橡胶膜层；所述硅橡胶为由链段一组成主链、由侧链基团封端的直链无规聚合物，所述链段一为：；
所述链段一中的R基团为甲基、乙基、苯基、三氟丙基或乙烯基，R3为甲基、苯基、三氟丙基、乙基或乙烯基。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述填料包括MQ树脂、含氟硅树脂、二氧化硅、表面改性二氧化硅、云母、石墨烯、粘土、碳酸钙、碳纳米管、三氧化二铁、SnO2、CeO2以及滑石粉中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括铂金催化剂，所述铂金催化剂为含有铂元素的化合物与硅油的共混物。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述助剂包括抑制剂，所述抑制剂为炔醇类化合物。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述混合物料通过混炼形成硅混炼胶，对所述硅混炼胶模压成型、注塑成型或气压成型以形成所述硅橡胶膜层。
10.一种发声装置，其特征在于，包括振动系统以及与所述振动系统相配合的磁路系统，所述振动系统包括振膜和结合在所述振膜一侧的音圈，所述磁路系统驱动所述音圈振动以带动所述振膜发声，所述振膜为权利要求1-4中任一项所述的振膜。
11.一种发声装置，其特征在于，包括壳体以及设在所述壳体内的磁路系统和振动系统，所述振动系统包括音圈、第一振膜和第二振膜，所述音圈的顶部与所述第一振膜相连，所述磁路系统驱动所述音圈振动以带动所述第一振膜发声，所述第二振膜的两端分别与所述壳体和所述音圈的底部相连，所述第二振膜为权利要求1-4中任一项所述的振膜。
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