CN115368651B - 一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料及其制备方法，所述吸声材料至少由以下原料制成：废旧轮胎橡胶颗粒，粒径范围为3mm～7mm；橡塑材料，粒径范围为1mm～3mm；所述橡塑材料与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为1.5‑9；粘结剂，添加量占废旧轮胎橡胶颗粒和橡塑材料总质量的3～4wt％。本发明制备得到的所述吸声材料实现了废旧轮胎的再利用，通知兼具吸声性能与耐久性，且具有良好的阻燃性能。
Description
技术领域
本发明于交通噪声控制领域，具体涉及一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料及其制备方法。
背景技术
道路交通产生的噪音给沿线居民造成了巨大的困扰，为了减轻噪声的影响，在敏感路段通常会加装声屏障。现有技术中的声屏障通常兼具吸声和隔声功能，通过安装在屏体上的吸声材料板，实现对噪声的控制。随着交通路网的日益发达，声屏障的安装量也在逐步提升，这无疑提升了道路建设工程的整体造价，需要消耗大量的原材料。
为了降低建造成本，减少原材料费用，现有技术出现了利用废弃材料制备声屏障的相关工艺。如中国专利文献CN109704655A公开了一种废旧轮胎橡胶颗粒水泥复合声屏障材料的制备方法，其基于M30水泥砂浆标准配合比，将橡胶颗粒等体积替代水泥砂浆中细骨料，制备橡胶颗粒水泥基隔声/多孔吸声材料；同时测试分析不同配合比下橡胶颗粒水泥基隔声/多孔吸声材料抗压强度和声学性能变化规律，得出满足声屏障抗压强度和声学要求的橡胶颗粒水泥基隔声/多孔吸声材料的理想配合比及制作工艺，该方案为废旧轮胎的无害化回收利用提供了新的途径。
上述现有技术通过使用废旧轮胎橡胶颗粒代替水泥细骨料，降低了吸声材料的建造成本，提供了相较于水泥更加轻质的吸声材料，同时也具有较好的耐久性。但是含橡胶颗粒的水泥砂浆制备成的吸声材料，其缺少发达的孔隙结构，对噪声的控制仍旧需要依靠水泥砂浆本身的隔声性能，而其孔隙表现出的吸声性能并不显著，这无疑限制了吸声性能的提升空间。而如何探索一种基于废旧轮胎橡胶材料应用，同时兼具耐久性与吸声性能的新型吸声材料，是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种基于废旧轮胎橡胶材料应用，同时兼具耐久性与吸声性能的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，本发明还提供了所述吸声材料的制备方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，至少由以下原料制成：废旧轮胎橡胶颗粒，粒径范围为3mm～7mm；橡塑发泡材料颗粒，粒径范围为1mm～3mm；所述橡塑发泡材料颗粒与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为1.5-9；粘结剂，添加量占废旧轮胎橡胶颗粒和橡塑发泡材料颗粒总质量的3～4wt％。
所述废旧轮胎橡胶颗粒是将废旧橡胶轮胎清洗、干燥、粉碎后得到。
所述橡塑发泡材料颗粒采用丁腈发泡橡胶颗粒。
所述粘结剂采用双组分无溶剂型聚氨酯粘结剂，由环氧树脂和聚氨酯粘结剂预聚体按照1：(2～3)的质量比反应合成。
所述橡塑发泡材料颗粒与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为7:3。
所述的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述废旧轮胎橡胶颗粒、橡塑发泡材料颗粒和粘结剂混合搅拌均匀后置入模具，通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的密度为45-48kg/m3；
(2)将所述模具静置处理，每隔固定时间翻转一次，待混合材料定型后脱模即得到所述吸声材料。
将所述模具静置处理时，每隔12小时翻转一次。
通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的厚度为3～8cm。
本发明所述的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，优点在于：
本发明所述的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，原料之一采用废旧轮胎橡胶颗粒，废旧轮胎由于可形成黑色污染，其回收利用一直是一个难题，轮胎中除了橡胶成分，还含有金属丝条，金属丝条夹杂在橡胶中，其抽取成本将远远高于购置新的橡胶，使得轮胎橡胶难以实用化。而本发明中利用废旧轮胎橡胶制备吸声材料时，可直接采用废旧轮胎粉碎后得到的颗粒，无需抽丝，即可得到使用性能良好的吸声材料，降低了废旧轮胎的再利用成本。
本发明采用废旧轮胎橡胶颗粒和橡塑材料颗粒作为原材料，利用废旧轮胎橡胶颗粒与发泡橡塑废料打成不同粒径的颗粒进行混合，其中废旧轮胎橡胶颗粒，粒径范围为3mm～7mm；橡塑材料颗粒的粒径范围为1mm～3mm；所述橡塑材料与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为1.5-9；本申请利用两种不同配比材料的物理性质的差别，其中橡胶轮胎颗粒的硬度远大于发泡橡塑材料颗粒，橡胶轮胎颗粒作为链接的骨架，把发泡橡塑材料颗粒之间的空隙撑开，形成联通孔隙，且联通形状狭长，可以适用于交通噪声，在中低频(500～1000Hz)范围内有较好的吸声表现。本发明中粘结剂的添加量占原材料中所述废旧轮胎橡胶颗粒和所述橡塑发泡材料颗粒质量之和的3～4wt％，并优选采用双组分无溶剂型聚氨酯粘结剂。
现有技术中针对废弃轮胎的处理一直是一个难题，轮胎胶粉固然可以用于制作弹性材料，但是橡胶轮胎中含有纤维和金属丝条，其抽取成本将远远高于购置新的橡胶，难以实用化。本申请中的吸声材料，为废旧轮胎的再利用提供了新的途径，在制备所述吸声材料时，无需对轮胎进行抽取金属丝等预处理操作，仅经过清洗粉碎后即可直接使用，降低了轮胎的再利用成本。同时橡塑发泡材料多用作保温材料等，在材料废弃后如何对其进行处理也是一个问题，橡塑发泡材料本身的孔隙连通性不佳，因此并不具有吸声性能，以丁腈发泡橡胶为例，其吸声系数通常<0.3。本申请中的吸声材料，则充分利用了橡塑材料的弹性闭孔，利用其与废弃轮胎橡胶颗粒的结合实现吸声降噪，也同样为橡塑发泡材料的再利用提供了新的思路。
本发明制备得到的所述吸声材料同时具有难燃(防火等级>B1级)、耐久性良好的优点。本发明优选采用丁腈发泡橡胶颗粒，其与废旧橡胶轮胎粉碎得到的废旧轮胎橡胶颗粒相配合，压缩后形成密度为45-48kg/m3、具有狭长孔隙结构的吸声材料，具有更为优良的声学性能。且丁腈发泡橡胶颗粒与废弃轮胎橡胶颗粒的结合更为稳定，能够形成耐久性良好的吸声材料。
为了使本发明所述的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料及其制备方法的技术方案更加清楚明白，以下结合具体实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。
附图说明
如图1所示为实施例3制备得到的吸声材料的吸声系数测试结果图。
具体实施方式
主要原材料的制备
将废旧轮胎用水清洗后在常温下干燥处理，本申请中的废旧轮胎为取自货运汽车的废旧真空轮胎，再经粉碎、筛选后得到粒径范围为3mm～7mm的废旧轮胎橡胶颗粒。
对丁腈发泡橡胶材料进行粉碎处理，筛选得到粒径范围为1mm～3mm的丁腈发泡橡胶颗粒。
粘结剂：所述粘结剂采用双组分无溶剂型聚氨酯粘结剂，由环氧树脂和聚氨酯粘结剂预聚体按照1：2的质量比反应合成。
实施例1
本实施例提供了一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，所述吸声材料的制备方法为：
(1)将10千克所述废旧轮胎橡胶颗粒、90千克所述丁腈发泡橡胶颗粒和3千克粘结剂混合搅拌均匀后置入模具，所述模具呈矩形，通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的密度为48kg/m3，厚度为5cm。
(2)将所述模具静置处理40小时，每隔12小时翻转一次，完成静置处理后脱模即得到所述吸声材料。
实施例2
本实施例提供了一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，所述吸声材料的制备方法为：
(1)将20千克废旧轮胎橡胶颗粒、80千克丁腈发泡橡胶颗粒和3千克粘结剂混合搅拌均匀后置入模具。所述模具呈矩形，通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的密度为48kg/m3，厚度为5cm。
(2)将所述模具静置处理40小时，每隔12小时翻转一次，完成静置处理后脱模即得到所述吸声材料。
实施例3
本实施例提供了一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，所述吸声材料的制备方法为：
(1)将30千克废旧轮胎橡胶颗粒、70千克丁腈发泡橡胶颗粒和3千克粘结剂混合搅拌均匀后置入模具，所述模具呈矩形，通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的密度为48kg/m3，厚度为5cm。
(2)将所述模具静置处理40小时，每隔12小时翻转一次，完成静置处理后脱模即得到所述吸声材料。
实施例4
本实施例提供了一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，所述吸声材料的制备方法为：
(1)将40千克废旧轮胎橡胶颗粒、60千克丁腈发泡橡胶颗粒和3千克粘结剂混合搅拌均匀后置入模具，所述模具呈矩形，通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的密度为48kg/m3，厚度为5cm。
(2)将所述模具静置处理40小时，每隔12小时翻转一次，完成静置处理后脱模即得到所述吸声材料。
实验例
为了验证本发明所述的吸声材料的技术效果，设置实验例对实施例1-4中的吸声材料的降噪系数NRC进行测试，测试方法采用GB/T 20247-2006《声学混响室吸声测量》中标准方法进行，结果表明实施例1-4中的吸声材料的降噪系数NRC依次为0.75、0.78、0.84、0.73，具有优良的降噪效果。其中实施例3中吸声材料的吸声系数如图1所示，由图可知，该吸声材料在中低频(500～1000Hz)范围内具有良好的吸声表现。
对实施例1-4中的吸声材料进行自然气候老化试验，将吸声材料置于自然暴露条件下，时间长度为3年，3年后实施例1-4中吸声材料的降噪系数NRC的降低比例均小于3％，仍具有优良的吸声性能。
对比例
为了进一步验证本发明所述的吸声材料的技术效果，设置本对比例进行对比实验。
对比例1
本对比例中的吸声材料由以下原材料制备而成：废旧轮胎橡胶颗粒，粒径范围为3mm～7mm，所述废旧轮胎橡胶颗粒同实施例1；未发泡的丁腈橡胶颗粒，粒径范围为1mm～3mm；所述丁腈橡胶颗粒与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为9。
粘结剂，添加量占废旧轮胎橡胶颗粒和丁腈橡胶颗粒总质量的3wt％。所述粘结剂采用双组分无溶剂型聚氨酯粘结剂由，环氧树脂和聚氨酯粘结剂预聚体按照1：2的质量比反应合成。
本对比例中所述吸声材料的制备方法为：将所述废旧轮胎橡胶颗粒、所述丁腈橡胶颗粒和所述粘结剂按照质量比为1:9:3的比例混合均匀；将混合均匀后的物料铺设在模具中，盖上盖板；所述物料的铺设厚度为5cm；将所述模具静置处理40小时，每隔12小时翻转一次，完成静置处理后脱模即得到所述吸声材料。
对本对比例中的吸声材料的降噪系数NRC进行测试，测试方法同实验例，结果表明对比例中的吸声材料的降噪系数NRC为0.52，低于实施例1中的吸声材料。
对比例2
本对比例中的吸声材料由以下原材料制备而成：废旧轮胎橡胶颗粒，粒径范围为3mm～7mm，所述废旧轮胎橡胶颗粒同实施例1；PVC发泡材料颗粒，粒径范围为1mm～3mm，由密度为380kg/m3的PVC发泡材料粉碎得到；所述PVC发泡材料颗粒与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为9。
粘结剂，添加量占废旧轮胎橡胶颗粒和丁腈橡胶颗粒总质量的3wt％。所述粘结剂采用双组分无溶剂型聚氨酯粘结剂由，环氧树脂和聚氨酯粘结剂预聚体按照1：2的质量比反应合成。
本对比例中所述吸声材料的制备方法为：将所述废旧轮胎橡胶颗粒、所述PVC发泡材料颗粒和所述粘结剂按照质量比为1:9:3的比例混合均匀；将混合均匀后的物料铺设在模具中，盖上盖板；所述物料的铺设厚度为5cm；将所述模具静置处理40小时，每隔12小时翻转一次，完成静置处理后脱模即得到所述吸声材料。
对本对比例中的吸声材料的降噪系数NRC进行测试，测试方法同实验例，结果表明对比例中的吸声材料的降噪系数NRC为0.63，低于实施例1中的吸声材料。对本对比例中的吸声材料进行自然气候老化试验，实验条件同实验例，检测结果表明3年后本对比例中吸声材料的降噪系数NRC的降低比例为5.6％，高于实施例1-4。
对比例3
本对比例中的吸声材料由以下原材料制备而成：将废旧轮胎用水清洗后在常温下干燥处理，本申请中的废旧轮胎为取自货运汽车的废旧真空轮胎，再经粉碎得到粒径范围为1mm～3mm的废旧轮胎橡胶颗粒；丁腈发泡橡胶颗粒，粒径范围为1mm～3mm，同实施例1；所述丁腈发泡橡胶颗粒与废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为9。
本对比例中所述吸声材料的制备方法同实施例1。
对本对比例中的吸声材料的降噪系数NRC进行测试，测试方法同实验例，结果表明对比例中的吸声材料的降噪系数NRC为0.57，低于实施例1中的吸声材料。这证明当废旧轮胎橡胶颗粒的粒径比丁腈发泡橡胶颗粒小或十分接近时，则其“骨架”的作用变差，使得丁腈发泡橡胶颗粒间的孔隙结构受到破坏，影响吸声性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以权利要求为准。
Claims (3)
1.一种回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，其特征在于，由以下原料制成：
废旧轮胎橡胶颗粒，粒径范围为3mm~7mm；
橡塑发泡材料颗粒，粒径范围为1mm~3mm；所述橡塑发泡材料颗粒与所述废旧轮胎橡胶颗粒的质量比为7:3；所述橡塑发泡材料颗粒采用丁腈发泡橡胶颗粒；
粘结剂，添加量占所述废旧轮胎橡胶颗粒和所述橡塑发泡材料颗粒总质量的3~4wt%；所述粘结剂采用双组分无溶剂型聚氨酯粘结剂，由环氧树脂和聚氨酯粘结剂预聚体按照1：(2~3)的质量比反应合成；
所述吸声材料的制备方法包括以下步骤：（1）将所述废旧轮胎橡胶颗粒、橡塑发泡材料颗粒和粘结剂混合搅拌均匀后置入模具，通过向所述模具的盖板施加压力控制混合材料的密度为45-48kg/m3,控制混合材料的厚度为3~8cm；（2）将所述模具静置处理，每隔固定时间翻转一次，待混合材料定型后脱模即得到所述吸声材料。
2.根据权利要求1所述的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，其特征在于，所述废旧轮胎橡胶颗粒是将废旧橡胶轮胎清洗、干燥、粉碎后得到。
3.根据权利要求2所述的回收利用废旧轮胎橡胶的吸声材料，其特征在于，将所述模具静置处理时，每隔12小时翻转一次。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| 废旧轮胎复合型吸声屏障的研究与应用;段金明;周敬宣;李恒;丁亚超;;公路(01);全文 * |
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