CN116074701A - 发声装置的振膜及发声装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种发声装置的振膜及发声装置，振膜包括至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，改性丙烯酸酯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成；无机空心微珠的粒径为1μm～60μm，改性丙烯酸酯橡胶膜层中的无机空心微珠的分布密度为0.15g/cm³～0.9g/cm³，改性丙烯酸酯橡胶膜层浸泡于150℃的油性溶剂中70h后，改性丙烯酸酯橡胶膜层的断裂强度下降比≤30％，溶胀比≤20％。本申请的振膜通过将无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成的改性丙烯酸酯橡胶膜层为振膜材料，不仅能够降低振膜材料的密度，提升发声装置的中频灵敏度，而且使得振膜材料具有优异的耐溶剂溶胀性能。

Description

发声装置的振膜及发声装置

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使用该振膜的发声装置。

背景技术

目前，扬声器广泛应用在电子产品中，扬声器包括振动系统和磁路系统，振动系统由粘合在一起的振膜和音圈组成。随着人们对于音感和音质的要求越来越高，橡胶材质的振膜得到了广泛应用。然而，橡胶材料的密度大,橡胶材质的振膜材料会使得振动系统质量大，从而会造成扬声器产品的中频灵敏度低，降低了发声装置的声学性能。

此外，具有发声装置的电子产品在使用时不可避免地会接触到皮肤，例如手机、手环等，皮肤表面涂抹的化妆品、防晒霜、分泌的油脂等渗入到电子产品内部，导致振膜出现溶胀，影响产品的性能和寿命，降低用户的使用体验。

因此，需要一种新的技术方案，以解决上述问题。

发明内容

本申请的一个目的在于提供一种发声装置的振膜。

本申请的另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，本申请提供了以下技术方案。

根据本申请第一方面实施例的发声装置的振膜，所述振膜包括至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成；其中，所述无机空心微珠的粒径为1μm～60μm，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层中的所述无机空心微珠的分布密度为0.15g/cm³～0.9g/cm³，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层浸泡于150℃的油性溶剂中70h后，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的断裂强度下降比≤30％，溶胀比≤20％。

根据本申请的一些实施例，所述无机空心微珠的抗压强度≥10MPa。

根据本申请的一些实施例，所述无机空心微珠的含量占所述混炼胶总量的5wt％～50wt％。

根据本申请的一些实施例，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层在140℃热空气下老化168h，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的拉伸强度下降≤45％，断裂伸长率下降≤60％。

根据本申请的一些实施例，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层与水之间的表面接触角≥80°。

根据本申请的一些实施例，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层在室温下的损耗因子＞0.12。

根据本申请的一些实施例，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的玻璃化转变温度≤-10℃。

根据本申请的一些实施例，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度为0.6g/cm³～1.1g/cm³。

根据本申请的一些实施例，所述添加剂包括交联剂、补强剂和防老剂，其中，所述交联剂为硫磺类、羧酸氨盐类、有机过氧化物类和胺类硫化体系中的至少一种；所述补强剂为炭黑、白炭黑、氧化石墨烯、蒙脱土、滑石粉、陶土、云母粉、长石粉、海藻酸钠、磁粉、硅藻土中的至少一种；所述防老剂为防老剂N-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂SP、防老剂RD、防老剂ODA、防老剂OD和防老剂WH-02中的至少一种。

根据本申请的一些实施例，所述交联剂的含量占所述混炼胶的1wt％～5.5wt％，所述补强剂的含量占所述混炼胶的5.5wt％～70.5wt％，所述防老剂的含量占所述混炼胶的0.6wt％～6.5wt％。

根据本申请的一些实施例，所述振膜为单层结构，所述振膜由一层所述改性丙烯酸酯橡胶膜层构成。

根据本申请的一些实施例，所述振膜为复合层结构，所述振膜还包括由热塑性弹性体、工程塑料和热固性弹性体中的至少一种制成的膜层。

根据本申请第二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，所述振膜为根据本申请上述实施例的所述振膜。

根据本申请第三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申请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，通过采用无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后，进行交联反应制备而成的改性丙烯酸酯橡胶膜层作为振膜材料，不仅能够降低振膜材料的密度，提升发声装置的中频灵敏度，而且使得振膜材料具有优异的耐老化性和耐溶剂溶胀性能，有效地提升了振膜的使用寿命。

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为根据本申请实施例的发声装置的振膜的不同部位在不同频率下振动位移的测试曲线；

图2为根据本申请实施例的发声装置的振膜的断裂应变和弹性模量随无机空心微珠的质量占比的变化图；

图3为根据本申请实施例的发声装置的振膜的不同密度的改性丙烯酸酯橡胶膜层的中频Fr曲线；

图4为根据本申请实施例的发声装置的整体结构示意图；

图5为根据本申请实施例的发声装置的局部结构示意图；

图6为根据本申请实施例的发声装置的剖面图；

图7为根据本申请实施例的发声装置的爆炸图。

附图标记

发声装置100；

壳体10；音圈11；第一振膜12；第二振膜13；磁路系统14；

振膜15；折环部151；球顶部152。

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申请实施例的发声装置的振膜。

根据本申请实施例的发声装置的振膜，振膜包括至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，改性丙烯酸酯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成。其中，无机空心微珠的粒径为1μm～60μm，改性丙烯酸酯橡胶膜层中的无机空心微珠的分布密度为0.15g/cm³～0.9g/cm³，改性丙烯酸酯橡胶膜层浸泡于150℃的油性溶剂中70h后，改性丙烯酸酯橡胶膜层的断裂强度下降比≤30％，溶胀比≤20％。

根据本申请实施例的发声装置的振膜可以由至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层构成。具体地，本申请中的振膜可以为单层结构，也可以为多层复合结构。当振膜为单层结构时，即振膜由一层本申请的改性丙烯酸酯橡胶膜层制成。当振膜为多层复合结构时，振膜包括至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，振膜由改性丙烯酸酯橡胶膜层与其他材料的膜层复合而成。可选地，当振膜中含有多层改性丙烯酸酯橡胶膜层时，相邻的两层改性丙烯酸酯橡胶膜层之间可以间隔设置，即相邻的两层改性丙烯酸酯橡胶膜层之间也可以设置其他材料的膜层，当然相邻的两层改性丙烯酸酯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。

具体地，丙烯酸酯聚合物的分子结构式可以为下列分子结构式式(Ⅰ)和式(Ⅱ)中的至少一种。

式(Ⅰ)中：m、n为自然数；R为烷基；X为硫化活性点环氧基、活性氯或者羧基等。

式(Ⅱ)中：m、n为自然数；R、R’为烷基。

其中，改性丙烯酸酯橡胶膜层是向丙烯酸酯聚合物中添加无机空心微珠制成。通过将无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼后，能够形成混炼胶，混炼胶硫化后能够形成改性丙烯酸酯橡胶膜层。也就是说，丙烯酸酯聚合物能够形成丙烯酸酯橡胶，丙烯酸酯橡胶相当于基材，无机空心微珠和丙烯酸酯聚合物经过混炼过程后，无机空心微珠可以均匀地分散在基材中。通过向橡胶中加入无机空心微珠，能够降低振膜材料的密度，得到低密度的振膜材料。

在添加无机空心微珠的丙烯酸酯橡胶振膜材料与常规丙烯酸酯橡胶振膜材料具有相同硬度的条件下，本申请的振膜具有更低的振膜密度，能够降低振动系统的振动质量。其中，发声装置的频率响应的中频区是振动系统质量控制区，其振动质量越低，中频灵敏度越高，本申请通过将无机空心微珠加入丙烯酸酯聚合物中，能够有效降低振动系统的振动质量。

因此，采用本申请振膜的发声装置的中频灵敏度，相对于采用常规丙烯酸酯橡胶振膜材料的发声装置的中频灵敏度有了大幅提高。即本申请发声装置的振膜能够提升发声装置的中频频率响应，从而使得发声装置具有更高的中频灵敏度。

需要说明的是，频响(Fr)是在电子学上用来描述一台仪器对于不同频率的信号的处理能力的差异。同失真一样，频响(Fr)是一个非常重要的参数指标。频响也称响曲线，是指增益随频率的变化曲线。任何音响设备或载体(记录声音信号的物体)都有其频响曲线。

无机空心微珠是一种中空、薄壁、坚硬、轻质的球体，其具有较高的强度密度比。本申请的发声装置的振膜添加有无机空心微珠，能够有效地降低橡胶的密度和重量，从而使得振膜的整体重量减轻，降低振动系统的振动质量，提升了发声装置的灵敏度。

无机空心微珠可以为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠等。其中，空心玻璃微珠由无机材料二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁、硅酸钠等及内部封闭的气体组成。空心玻璃微珠外壳的主要成分为硼硅酸盐，其具有刚性大、化学稳定性好和熔点高等特点，填充至橡胶后，能够有效地防止由光和热引起的橡胶老化，从而提高橡胶材料的耐温性。另外，空心玻璃微珠是非常优异的隔热材料，可以有效地阻隔外界热量，能够有效地减缓外界热量对于橡胶内部网络结构的破坏。

也就是说，将无机空心微珠加入ACM(丙烯酸酯)橡胶中，其在橡胶表面形成一层致密的氧化层，阻碍氧气分子的渗入，有效的提升了ACM橡胶的耐老化性和耐温性。即添加了无机空心微珠的低密度橡胶振膜产品，在较为严苛的高温环境中使用时依然能保持较好的声学性能。同时，无机空心微珠具有较高的抗压强度，可以保证无机空心微珠在混炼过程不被挤压破碎。

进一步地，无机空心微珠的粒径在1μm～60μm范围内可选择，优选5μm～30μm，例如，无机空心微珠的粒径可以是1μm、5μm、10μm、20μm、30、40μm、50μm或者60μm。可以根据振膜厚度的不同来选择不同粒径的无机空心微珠，以保证无机空心微珠在基材中均匀分散。

此外，随着无机空心微珠尺寸的减小，改性丙烯酸酯橡胶膜层中的无机空心微珠的分布密度会呈现增大的趋势，通过选择合适的无机空心微珠的尺寸，可以将改性丙烯酸酯橡胶膜层中的无机空心微珠的分布密度控制在0.15g/cm³～0.9g/cm³的范围内，例如，无机空心微珠的分布密度可以为，0.15g/cm³、0.2g/cm³、0.35g/cm³、0.5g/cm³、0.6g/cm³、0.7g/cm³、0.8g/cm³或者0.9g/cm³。为保证无机空心微珠可以有效的降低振膜密度，无机空心微珠的分布密度优选为0.35g/cm³～0.8g/cm³。

需要说明的是，当有机小分子溶剂进入到橡胶网络内部时，会增大橡胶分子链段的距离和削弱橡胶分子链间的缠结作用，从而导致橡胶材料的体积胀大。以普通橡胶为材料制备的振膜耐溶剂性能差，不利于振膜产品力学性能一致性的保持。由于无机空心微珠为无机材料，刚性大，其具有优异的耐溶剂性能，并且将无机空心微珠加入ACM中，ACM的分子链与无机空心微珠能够形成包裹缠扰结构，有效地缩减了分子的自由体积，阻碍了溶剂的渗入。因此，改性丙烯酸酯橡胶膜层具有优异的耐溶剂溶胀性能。

也就是说，通过在丙烯酸酯橡胶中引入低密度的无机空心微珠，能够明显地改善橡胶材料振膜的溶剂溶胀性能，无机空心微珠为刚性大的无机材料，其能很好地阻隔溶剂向橡胶振膜渗透，使橡胶材料的振膜的耐溶剂性有了大幅提升。采用本申请的改性丙烯酸酯橡胶膜层制成的振膜能够使得发声装置在条件严苛的环境下仍然具有稳定的声学性能。

具体地，通过将改性丙烯酸酯橡胶膜层浸泡在150℃的IRM903#油中70h后，改性丙烯酸酯橡胶膜层的断裂强度下降比≤30％，溶胀比≤20％。表一示出了对具有不同含量的无机空心微珠的改性丙烯酸酯橡胶膜层的耐溶剂性能的测试结果。此处的无机空心微珠选为空心玻璃微珠，需要说明的是，空心玻璃微珠为无机空心微珠的一种，采用空心玻璃微珠或者是其它无机空心微珠，都同样能够体现无机空心微珠在材料中所起到的作用。

测试指标：断裂强度、体积溶胀比

测试方法：按照GB/T 1690-2006测试，试验温度为150℃，浸泡时间为70h，测试液体为IRM903#油。

振膜材料中无机空心微珠的含量对振膜材料的耐溶剂性能的影响如下：

表一

空心玻璃微珠添加量(wt％)	0	5	10	30	40
						橡胶断裂强度下降百分比(％)	35	30	27	15	10
橡胶体积溶胀比(％)	25	18	15	10	7

如表一所示，空心玻璃微珠添加量为0的ACM橡胶的断裂强度下降百分比为35％，大于30％；橡胶体积溶胀比为25％，大于20％。随着空心玻璃微珠的添加量的增加，改性丙烯酸酯橡胶膜层的断裂强度下降百分比和体积溶胀比明显逐渐降低。这表明无机空心微珠的加入有效地降低了溶剂对于橡胶内部网络结构的破坏作用，使得改性丙烯酸酯橡胶膜层的耐溶剂性能提升。

也就是说，通过向ACM橡胶中添加一定含量的无机空心微珠来作为振膜材料，可以有效地提升振膜材料的耐溶剂溶胀性能。即改性丙烯酸酯橡胶膜层与常规丙烯酸酯橡胶膜层相比具有更加优良的耐溶剂性能，能够保证振膜产品力学性能的一致性。使用本申请振膜的发声装置在更为严苛的溶剂环境中依然能够保持稳定的声学性能。

需要说明的是，常规丙烯酸酯橡胶膜层为未添加无机空心微珠的丙烯酸酯橡胶制成的膜层。

由此，根据本申请实施例的发声装置的振膜，通过采用无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后，进行交联反应制备而成的改性丙烯酸酯橡胶膜层作为振膜材料，不仅能够降低振膜材料的密度，提升发声装置的中频频率响应，而且使得振膜材料具有优异的耐老化性和耐溶剂溶胀性能，有效地提升了振膜的使用寿命和发声装置的声学稳定性。

根据本申请的一个实施例，无机空心微珠的抗压强度≥10MPa。

也就是说，无机空心微珠具有较高的抗压强度，不仅可以保证无机空心微珠在混炼过程不被挤压破碎，而且将其加入ACM橡胶中，可以有效的提高改性丙烯酸酯橡胶膜层的拉伸强度。在振膜具有较高的机械强度时，可以保证振膜在极限环境中不会因为推动力过大，而出现被过度拉伸的现象，进一步保证了振膜的使用效果。

在本申请的一些具体实施方式中，无机空心微珠的含量占混炼胶总量的5wt％～50wt％。

换句话说，可以在丙烯酸酯聚合物中添加占混炼胶总量的5wt％～50wt％的无机空心微珠来制备改性丙烯酸酯橡胶膜层。随着无机空心微珠添加量的增大，改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度降低，可以通过对无机空心微珠密度的添加量的控制，来得到所需性能的振膜材料。无机空心微珠的含量可以是5wt％～50wt％之间的任意数值，优选地，可以为10wt％～40wt％。例如，无机空心微珠的含量可以为5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％或者50wt％。

需要说明的是，由于无机空心微珠密度远小于橡胶的密度，因此随着无机空心微珠的添加质量增高，橡胶材料的密度将显著下降。具体地，当无机空心微珠含量较低时(小于5wt％)，对振膜材料的密度影响不大，振膜仍然具有较大的密度。

当无机空心微珠含量过高时(大于50wt％)，无机空心微珠的质量占比过高，含胶量降低，材料模量升高，断裂应变降低，会导致改性丙烯酸酯橡胶膜层失去橡胶本征的软弹性。由于其力学强度过高，导致制备的振膜在相同的推动力下，所能达到的最大振幅降低，使得发声装置的低频Fr降低。并且，过量的添加无机空心微珠会使得改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度大幅度降低，所制备的振膜断裂伸长率和强度较低，振膜容易出现塌陷、破膜等可靠性问题。

由此，通过采用添加占混炼胶总量5wt％～50wt％的无机空心微珠所制备的改性丙烯酸酯橡胶膜层为振膜材料，可以同时兼顾振膜的密度和强度，有效保证了振膜优良的中频性能和低频性能。

根据本申请的一个实施例，改性丙烯酸酯橡胶膜层在140℃热空气下老化168h，改性丙烯酸酯橡胶膜层的拉伸强度下降≤45％，断裂伸长率下降≤60％。

具体地，无机空心微珠外壳的主要成分为硼硅酸盐，其具有刚性大、化学稳定性好和熔点高等特点，填充至橡胶后，能够有效地防止由光和热引起的橡胶老化，从而提高橡胶材料的耐温性。另外，无机空心微珠是非常优异的隔热材料，可以有效地阻隔外界热量，能够有效地减缓外界热量对于橡胶内部网络结构的破坏。将其加入ACM橡胶中，能够阻碍氧气分子的渗入，有效的提升了ACM橡胶的耐老化性。表二示出了在140℃热空气中老化168h的条件下，具有不同含量无机空心微珠的ACM橡胶的断裂强度下降比、断裂伸长率下降比。

振膜材料中无机空心微珠的含量对振膜的耐老化性的影响如下：

测试指标：老化后断裂强度、断裂伸长率

测试方法，按照ASTM D412-2016标准测定拉伸强度和断裂伸长率，试样形状为哑铃状，拉伸速率500mm/min，每组样品测试5次取平均值。

表二

如表二所示，空心玻璃微珠的添加量为0时，振膜材料老化后的拉伸强度下降百分率和断裂伸长率下降百分率，均大于添加一定含量的空心玻璃微珠的振膜材料老化后拉伸强度下降百分率和断裂伸长率下降百分率。随着无机空心微珠的添加量添加量增大，振膜材料老化后拉伸强度下降百分率和断裂伸长率逐渐下降，振膜材料的抗老化性能得到提高。因此，添加了无机空心微珠的低密度橡胶振膜产品在较为严苛的高温环境中使用时依然能保持较好的声学性能。

根据本申请的一个实施例，改性丙烯酸酯橡胶膜层与水之间的表面接触角≥80°。

需要说明的是，橡胶黏膜现象是因为橡胶内部小分子配合剂的析出所导致的。在橡胶材料振膜高温成型过程中，橡胶内部的小分子配合剂迁移到表面，粘附在模具中，多次成型会使模具上的小分子配合剂累积量越来越多，一方面造成模具被腐蚀，另一方面橡胶振膜产品表面与累积在模具上的小分子配合剂形成物理键合作用，两方面综合作用造成橡胶的严重黏膜。橡胶黏膜是橡胶加工过程中难以避免的问题，橡胶黏膜对于振膜产品的成型状态有着非常大的影响。黏膜会造成橡胶尺寸稳定性差，对模具造成腐蚀等，严重黏膜会使极薄的振膜出现拉扯变形、破膜和尺寸不稳定等可靠性问题，从而造成振膜产品的成型不良。

由于黏膜与表面极性基团有关，通过测量表面接触角可以对振膜的黏膜程度进行表征，表面接触角越小，振膜的黏膜性越高。为了评估改性丙烯酸酯橡胶膜层的黏膜状态，在本申请中，申请人对在相同成型条件下制得的添加不同含量无机空心微珠的振膜材料表面进行了表面接触角测试。

还需要说明的是，若某一物质与水的表面接触角小于90°，则说明该物质的表面是亲水性的，即液体较易润湿该物质，其角度越小，表示润湿性越好；若某一物质与水的表面接触角大于90°，则说明该物质的表面是疏水性的，即液体不容易润湿该物质，容易在表面上移动。

表三示出了添加不同含量的无机空心微珠的ACM橡胶形成的振膜材料的表面接触角。

振膜材料中无机空心微珠的含量对振膜的黏膜性的影响如下：

测试方法为：测量不同空心玻璃微珠含量的橡胶振膜和对应的成型30次后的模具表面接触角；按照GGS1616水滴角标准进行测试，每个样品取十个点测量取平均值。

需要说明的是，ACM常规橡胶+xwt％空心玻璃微珠为添加xwt％空心玻璃微珠的ACM常规橡胶，即不同空心玻璃微珠含量的改性丙烯酸酯橡胶膜层，x为10,30,40。

表三

橡胶振膜产品材质	表面接触角
		ACM常规橡胶	70°
ACM常规橡胶+10wt％空心玻璃微珠	80°
		ACM常规橡胶+30wt％空心玻璃微珠	95°
ACM常规橡胶+40wt％空心玻璃微珠	101°

如表三所示，未添加空心玻璃微珠的ACM橡胶的表面接触角为70°，小于90°，黏膜性高。随着ACM橡胶中空心玻璃微珠的添加量的增加，橡胶振膜产品的表面接触角有了明显上升，这表明改性丙烯酸酯橡胶膜层的黏膜状态得到了明显改善。

具体地，低密度的无机空心微珠为表面光滑，刚性足够大的无机填料，将其填充至橡胶中，一方面能够降低橡胶本身的粘附性，另一方面可以有效地改善橡胶内部小分子配合剂的表面迁移，从而改善了橡胶的黏膜现象。由此，保证了振膜产品的成型质量。

根据本申请的一个实施例，改性丙烯酸酯橡胶膜层的拉伸强度为3MPa～35MPa。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丙烯酸酯橡胶膜层的撕裂强度为15N/mm～85N/mm。

也就是说，通过向丙烯酸酯聚合物中添加无机空心微珠来形成的低密度橡胶振膜材料，其拉伸强度能够控制在3MPa～35MPa的范围内，撕裂强度能够控制在15N/mm～85N/mm的范围内。例如，改性丙烯酸酯橡胶膜层的拉伸强度可以为3MPa、6MPa、10MPa、16MPa、20MPa、25MPa、30MPa或者35MPa。改性丙烯酸酯橡胶膜层的撕裂强度可以为15N/mm、30N/mm、45N/mm、50N/mm、70N/mm、80N/mm或者85N/mm。即改性丙烯酸酯橡胶膜层能够具有合适的力学性能，由其制备的振膜，在发声装置的使用过程中，不易出现破膜等问题，有效地保证振膜使用的可靠性。

根据本申请的一个实施例，改性丙烯酸酯橡胶膜层的室温储能模量为0.5MPa～35MPa。通过向丙烯酸酯聚合物中添加无机空心微珠来形成低密度橡胶振膜材料，改性丙烯酸酯橡胶膜层的室温储能模量能够在0.5MPa～35MPa范围内，能够保证振膜具有良好的回弹性。

也就是说，采用该改性丙烯酸酯橡胶膜层制备的振膜具有优异的阻尼性能和回弹性，振动系统在振动发声过程中能有效抑制偏振现象，振动系统的一致性更佳。本申请的振膜的各个部分的振动一致性更好，有效降低了发声装置的失真。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丙烯酸酯橡胶膜层的硬度为35A～80A。

需要说明的是，发声装置可以是扬声器。该扬声器包括振动系统和与振动系统相互配合的磁路系统，振动系统包括本申请提供的振膜，振膜可以为折环振膜或者平板振膜。采用本申请的振膜的扬声器具有发声效果好、耐用性良好等优点。

在本申请的一些具体实施例中，当将振膜材料的硬度控制在35A～80A的范围内，室温储能模量在0.5MPa～35MPa的范围内时，扬声器的F0的能够达到500Hz～1500Hz，从而使得扬声器具有优良的低频性能。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丙烯酸酯橡胶膜层的玻璃化转变温度≤-10℃。

也就是说，通过向丙烯酸酯聚合物中添加无机空心微珠来形成低密度橡胶振膜材料，再通过对无机空心微珠的添加量进行调节，能够将振膜的玻璃化转变温度控制在≤-10℃。例如，-10℃、-13℃、-15℃等。优选地，改性丙烯酸酯橡胶膜层的玻璃化转变温度可以≤-15℃。较低的玻璃转变温度能够使振膜在低温环境中一直保持较好的橡胶弹性，从而使发声装置表现出较为舒适的听感，进一步提升了发声装置的声学性能。

由此，通过向ACM橡胶中添加无机空心微珠，可以将本申请的改性丙烯酸酯橡胶膜层的玻璃化转变温度控制在≤-10℃，使得改性丙烯酸酯橡胶膜层在常温下能够保持高弹态，使得振膜具有良好的回弹性。在振膜的使用温度低于0℃时，扬声器振膜工作时可以一直保持较好的橡胶弹性，从而扬声器能够表现出较高的音质。同时，其降低了在低温环境中扬声器振膜破坏的风险，可靠性更高。并且，具有较低的玻璃化转变温度的振膜，能够使得振膜材料在高于玻璃化转变温度工作时，振膜材料的模量一致性高，由该振膜材料制备的振膜的F0在全温域具有更优良的稳定性。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丙烯酸酯橡胶膜层在室温下的损耗因子＞0.12。

具体地，无机空心微珠的强度较高，在将无机空心微珠填充至橡胶后，橡胶的硬度将会适当提升，因此，在相同硬度下，低密度橡胶的补强剂含量要远少于普通橡胶，其含胶率升高，分子间缠扰增多，内摩擦阻力大，其有较优异的阻尼性能。本申请的振膜在室温下的损耗因子＞0.12。优选地，改性丙烯酸酯橡胶膜层的损耗因子＞0.14。由此，具有较高的阻尼值的振膜材料制备的振膜具有较低的阻抗曲线，能够提高振膜的阻尼性，振动系统在振动发声过程中能有效抑制偏振现象，振动系统的一致性更佳。

此外，损耗因子可以与振膜的厚度相配合，可以进一步优化振膜的性能。通常损耗因子越高，材料的阻尼性越好，振膜材料的阻尼性提升有利于减少振动过程中的偏振，降低产品失真，提升听音良率。例如，损耗因子可以为0.12、0.14、0.15、0.16、0.17或者0.18等。

需要要说明的是，损耗因子测试方法可以为常规的测试方法，例如：通过动态机械测试DMA测定得到，按照ASTM D5026-15标准测定，拉伸夹具，测试温度范围-50℃～100℃，升温速率3℃/min。

因此，通过控制改性丙烯酸酯橡胶膜层在室温下的损耗因子，使得本申请的振膜具有优异的阻尼性能，如图1所示，其中，振膜可以为矩形折环振膜。横坐标为频率(Hz),纵坐标为响度位移量(mm)。分别在振膜的中心部的边缘位置以及中心位置取点进行测试，得到振膜的不同部位在不同频率下振动位移的测试曲线。

添加无机空心微珠的振膜材料对振膜的阻尼性的影响如下：

如图1所示，图1中的各个曲线集中分布，这表明，本申请的发声装置的振膜的各个部分的振动一致性更好，在振动过程中，振膜的摇摆少，音质和听音稳定性更加优良。使用本申请振膜的扬声器，由于振膜的阻尼性能佳，不仅振动系统一致性好，能有效地抑制扬声器的瞬态失真，而且能实现扬声器电信号的高保真效果。

根据本申请的一个实施例，改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度为0.6g/cm³～1.1g/cm³。

也就是说，通过向丙烯酸酯聚合物中添加无机空心微珠来形成低密度橡胶振膜材料，再通过对无机空心微珠的添加量进行调节，能够将振膜材料的密度控制在0.6g/cm³～1g/cm³。例如，改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度可以是0.6g/cm³、0.7g/cm³、0.8g/cm³、0.9g/cm³、1g/cm³或者1.1g/cm³。由此，通过上述设置，可以对改性丙烯酸酯橡胶膜层减重30％-50％，可以起到很好的减重效果，大大提升了振膜的发声灵敏度。

表四示出了具有不同添加量的无机空心微珠的改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度。此处的无机空心微珠选为空心玻璃微珠，需要说明的是，空心玻璃微珠为无机空心微珠的一种，采用空心玻璃微珠或者是其它无机空心微珠，都同样能够体现无机空心微珠在材料中所起到的作用。

如表四所示，随着空心玻璃微珠的添加量的增加，丙烯酸酯橡胶膜层的密度逐渐降低。

通过对添加不同含量的无机空心微珠的改性丙烯酸酯橡胶膜层的模量和断裂应变进行测定，能够得到改性丙烯酸酯橡胶膜层的弹性模量和断裂应变随无机空心微珠的质量占比变化图。如图2所示，随着无机空心微珠添加量的增加，弹性模量逐渐升高，断裂应变逐渐降低。当加入的无机空心微珠的质量占比过高时，含胶量降低，其模量过高，断裂应变过低，会导致改性丙烯酸酯橡胶膜层失去橡胶本征的软弹性，由于其力学性能变差，加工过程中易造成破膜等可靠性问题。

振膜材料中无机空心微珠的含量对振膜的密度的影响如下：

测定方法：通过密度天平直接测定

表四

空心玻璃微珠添加量(wt％)	0	5	10	40	50
						<![CDATA[振膜材料的密度(g/cm<sup>3</sup>)]]>	1.42	1.35	1.27	0.85	0.65

振膜材料中无机空心微珠的含量对振膜的中频Fr的影响如下：

如图3所示，通过对具有不同密度的振膜的发声装置的中频Fr进行测试，随着振膜密度的增加，具有其的发声装置的中频灵敏度逐渐降低。也就是说，具有无机空心微珠的丙烯酸酯橡胶形成的振膜材料，能够降低振膜的密度，提升发声装置的中频性能。

其中，还需要说明的是，当低密度橡胶密度较低时(＜0.5g/cm³)，其无机空心微珠的含量较高，所制备的振膜断裂伸长率和强度低，容易出现塌陷、破膜等可靠性问题。当无机空心微珠的含量较低，振膜密度较大(＞1g/cm³)，当所制备的振膜在相同厚度下，橡胶材料的振膜相较于常规振膜，中频灵敏度提高不明显。

根据本申请的一个实施例，添加剂包括交联剂、补强剂和防老剂。

其中，交联剂为硫磺类、羧酸氨盐类、有机过氧化物类和胺类硫化体系中的至少一种；补强剂为炭黑、白炭黑、氧化石墨烯、蒙脱土、滑石粉、陶土、云母粉、长石粉、海藻酸钠、磁粉、硅藻土中的至少一种；防老剂为防老剂N-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂SP、防老剂RD、防老剂ODA、防老剂OD和防老剂WH-02中的至少一种。

在本申请的一些具体实施方式中，交联剂的含量占混炼胶的1wt％～5.5wt％，补强剂的含量占混炼胶的5.5wt％～70.5wt％，防老剂的含量占混炼胶的0.6wt％～6.5wt％。

其中，交联剂的含量占混炼胶的1wt％～5.5wt％，优选1wt％～3wt％。交联剂的用量直接决定交联程度，当交联剂在体系中含量低于1wt％时，橡胶的交联程度较低，力学强度低下，材料的力学性能难以满足产品需求。而当交联剂含量大于5.5wt％时，橡胶的交联程度较高，材料的断裂伸长率较低，材料韧性不足，在长期使用过程容易脆化断裂。

防老剂的含量占混炼胶的0.6wt％～6.5wt％，橡胶在使用过程中，随着时间的延长，分子链断裂产生游离的自由基，加速自身老化。添加防老剂能够中止橡胶制品中产生的自催化活性游离基。过少的防老剂添加量达不到延长使用寿命的效果，而过多的添加量，由于其不能与弹性体较好的互溶，难以均匀分散，导致材料力学性能下降，并且随着时间延长防老剂易向表面析出。

补强剂的含量占混炼胶的5.5wt％～70.5wt％，补强剂通过与橡胶分子链通过相互之间的缠扰、范德华力或氢键形成界面之间的互作用，材料受力时，分子链比较容易在补强剂表面上滑动，但不易和补强剂脱离，橡胶分子与补强剂构成了一种能够滑动的强固的键，力学强度增大。而过量的补强剂导致材料的拉伸强度显著增大，断裂伸长率急剧下降，无法满足产品需求。

根据本申请的一个实施例，振膜为单层结构，振膜由一层改性丙烯酸酯橡胶膜层构成。

在本申请的一些具体实施方式中，振膜为复合层结构，振膜还包括由热塑性弹性体、工程塑料和热固性弹性体中的至少一种制成的膜层。

也就是说，当振膜为复合振膜时，其包括至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，即可以包括一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，也可以包括多层改性丙烯酸酯橡胶膜层，多层改性丙烯酸酯橡胶膜层之前可以相邻设置，也可以间隔设置，具体设置方法可以根据发声装置的具体设计要求来选择。

其中，热塑性弹性体为热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酰胺弹性体和有机硅弹性体中的至少一种，工程塑料为聚醚醚酮、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的至少一种；热固性弹性体为天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、顺丁橡胶(BR)、异戊橡胶(IR)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(IIR)、丁腈橡胶(NBR)、氯化丁腈橡胶(HNBR)、乙丙橡胶(EPDM)、硅橡胶(Q)、氟硅橡胶、氟橡胶(FPM)、聚氨酯橡胶(AU)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、乙烯-丙烯酸酯橡胶(AEM)、乙烯-醋酸乙烯橡胶(EVM)、氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)、氯醚橡胶(CO)和聚硫橡胶中的至少一种。

进一步地，当振膜为复合振膜时，复合振膜可以由热塑性聚酯弹性体、热塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酰胺弹性体和有机硅弹性体中的至少一种制成的膜层和改性丙烯酸酯橡胶膜层组成。塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酰胺弹性体和有机硅弹性体的原料可以有多种，可以根据具体需求来选择。由塑性聚氨酯弹性体、热塑性聚酰胺弹性体和有机硅弹性体制成的膜层和改性丙烯酸酯橡胶膜层组成的复合振膜具有优良的力学性能，在能够保证一定机械强度的同时，还具有较高的阻尼值。

总而言之，根据本申请实施例的发声装置的振膜，通过采用改性丙烯酸酯橡胶膜层作为原料制备，具有优异的阻尼性能和回弹性，振动系统在振动发声过程中能有效抑制偏振现象，振动系统的一致性更佳，有效抑制了发声装置的瞬态失真，而且通过对无机空心微珠的添加量的控制，降低了振膜的密度，提升了发声装置的中频Fr，使振膜具有优良的耐老化性和耐溶剂性能，从而使得采用本申请的振膜制成的发声装置具有良好的声学性能。

需要说明的是，本申请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。

根据本申请第二方面实施例的发声装置，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，振膜为上述实施例的振膜。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振膜振动，振膜振动时可以进行发声。

如图4和图5所示，发声装置包括一个由本申请上述实施例所制备而成的振膜15，振膜15可以由折环部151和球顶部152组成，改性丙烯酸酯橡胶膜层可以应用在振膜的折环部151。本领域技术人员可以根据实际产品需求做相应的调整，例如折环部151向音圈11侧凸起，球顶部152位于折环部151下表面，振动系统中添加定心支片等。

如图6和图7所示，根据本申请第三方面实施例的发声装置100，包括壳体10以及设在壳体10内的磁路系统14和振动系统，振动系统包括音圈11、第一振膜12和第二振膜13，音圈11的顶部与第一振膜12相连，磁路系统14驱动音圈11振动以带动第一振膜12发声，第二振膜13的两端分别与壳体10和音圈11的底部相连，第二振膜13为上述实施例的振膜。

也就是说，根据本申请实施例的发声装置100还可以包括两个由本申请上述实施例制备而成的振膜，即第一振膜12和第二振膜13，第一振膜12可以用于振动发声，第二振膜13可以用于平衡音圈11的振动。具体而言，当发声装置100工作时，音圈11通电后在磁路系统14的磁场力的作用下，音圈11可以上下振动以带动第一振膜12振动，第一振膜12振动时可以进行发声。第二振膜13也可以跟随音圈11上下振动，由于第二振膜13的两端分别与壳体10和音圈11的底部相连，第二振膜13可以平衡音圈11的振动，可以防止音圈11出现偏振的现象，从而可以提升发声装置100的发声效果。

需要进行说明的是，可以将第一振膜12和第二振膜13同时采用本申请上述实施例的振膜，也可以是第一振膜12和第二振膜13中的一个采用本申请上述实施例的振膜，本申请对此不作具体限制。

下面结合具体实施例对本申请的发声装置的振膜进行具体说明。

对比例一

按质量份计，配方如表五所示，按该配方混炼后进行交联反应形成振膜材料。

表五

配方	用量(份数)
		ACM(丙烯酸酯聚合物)	100
TCY(三聚硫氰酸)	1
		促进剂BZ	2
防焦剂CTP	0.5
		硬脂酸	2
炭黑N550	30
		增塑剂TP-95	5
防老剂445	3

实施例一

按质量份计，配方如表六所示，按该配方混炼后进行交联反应形成振膜材料。其中，空心玻璃微珠尺寸为18μm。

表六

测试指标：拉伸强度、断裂伸长率、溶胀比和密度

表七示出了对比例一和实施例一的振膜材料的性能测试结果，体现了添加无机空心微珠对振膜材料的拉伸强度、断裂伸长率、溶胀比和密度的影响。

测试方法：

(1)拉伸性能按照ASTMD412-2016标准测定拉伸强度和断裂伸长率，试样形状为哑铃状，拉伸速率500mm/min，每组样品测试5次取平均值。

(2)橡胶的耐油体积变化率和质量变化率按照GB/T1690-2006测试，试验温度为150℃，浸泡时间为70h，测试液体为IRM903#油。

常规ACM橡胶与本申请添加空心玻璃微珠的ACM橡胶的物性对比如下：

表七

由表七可以看出，空心玻璃微珠的加入，改性ACM橡胶的拉伸强度明显增大，断裂伸长率明显降低。也就是说，本申请的改性ACM橡胶膜层具有优异的力学性能，其完全能够满足振膜加工力学的要求，且振膜产品在使用过程中不易出现破膜等可靠性问题。

进一步地，由于无机空心微珠具有较低的密度，加入丙烯酸酯聚合物中形成的改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度显著降低。而且，本申请实施例一的改性丙烯酸酯橡胶膜层的溶胀比明显小于对比例一中的常规丙烯酸酯橡胶膜层的溶胀比。因此本实施例中的橡胶膜层相较于未添加无机空心微珠的橡胶膜层具有优异的耐溶剂性能。

也就是说，本申请的振膜与常规的振膜相比，其密度有了大幅降低，不仅提高了发声装置的中频灵敏度，而且本申请的振膜与常规的振膜相比，溶胀比更小，表明其具有更加优异的耐溶剂性，将其应用在扬声器上后，在更为严苛的环境下(高温溶剂)依然能够保持优异的声学性能。

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 (14)

1.一种发声装置的振膜，其特征在于，所述振膜包括至少一层改性丙烯酸酯橡胶膜层，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和丙烯酸酯聚合物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成；

其中，所述无机空心微珠的粒径为1μm～60μm，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层中的所述无机空心微珠的分布密度为0.15g/cm³～0.9g/cm³，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层浸泡于150℃的油性溶剂中70h后，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的断裂强度下降比≤30％，溶胀比≤20％。

2.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述无机空心微珠的抗压强度≥10MPa。

3.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述无机空心微珠的含量占所述混炼胶总量的5wt％～50wt％。

4.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层在140℃热空气下老化168h，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的拉伸强度下降≤45％，断裂伸长率下降≤60％。

5.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层与水之间的表面接触角≥80°。

6.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层在室温下的损耗因子＞0.12。

7.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的玻璃化转变温度≤-10℃。

8.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丙烯酸酯橡胶膜层的密度为0.6g/cm³～1.1g/cm³。

9.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述添加剂包括交联剂、补强剂和防老剂，

其中，所述交联剂为硫磺类、羧酸氨盐类、有机过氧化物类和胺类硫化体系中的至少一种；所述补强剂为炭黑、白炭黑、氧化石墨烯、蒙脱土、滑石粉、陶土、云母粉、长石粉、海藻酸钠、磁粉、硅藻土中的至少一种；所述防老剂为防老剂N-445、防老剂246、防老剂4010、防老剂SP、防老剂RD、防老剂ODA、防老剂OD和防老剂WH-02中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述交联剂的含量占所述混炼胶的1wt％～5.5wt％，所述补强剂的含量占所述混炼胶的5.5wt％～70.5wt％，所述防老剂的含量占所述混炼胶的0.6wt％～6.5wt％。

11.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述振膜为单层结构，所述振膜由一层所述改性丙烯酸酯橡胶膜层构成。

12.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述振膜为复合层结构，所述振膜还包括由热塑性弹性体、工程塑料和热固性弹性体中的至少一种制成的膜层。

13.一种发声装置，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1-12中任一项所述的振膜。

14.一种发声装置，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1-12中任一项所述的振膜。

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