CN116074702A - 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丁苯橡胶膜层，改性丁苯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成，其中，无机空心微珠的直径为10μm～100μm，振膜中的无机空心微珠的分布密度为0.15g/cm³～0.9g/cm³，振膜在23℃、应变10％的条件下，松弛5min后的应变恢复比≥70％。本申请通过将无机空心微珠、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物混炼形成混炼胶后，进行交联反应制备形成改性丁苯橡胶膜层，并以此作为振膜材料，提升了振膜材料的回弹性，降低振膜的密度，提升发声装置的中频灵敏度。

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

随着对扬声器的高功率化、防水性能以及高音质等要求的提高，橡胶材质的振膜在扬声器领域也得到了广泛应用。然而，由于橡胶材质的振膜密度大(≥1.2g/cm³)，厚度高，会导致振膜质量大。由此，橡胶材质的振膜在振动系统中振动质量高，会导致发声装置的中频Fr(频率响应)低，此外，目前现有的振膜的应变恢复比较低，无法实现较好地回弹性能。

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丁苯橡胶膜层，所述改性丁苯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚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直径为10μm～100μm，所述改性丁苯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，所述改性丁苯橡胶膜层在23℃、应变10％的条件下，松弛5min后的应变恢复比≥70％。

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，所述改性丁苯橡胶膜层的玻璃化转变温度≤-15℃。

根据本申请的一些实施例，所述改性丁苯橡胶膜层的表面能≤58J/m²。

根据本申请的一些实施例，所述改性丁苯橡胶膜层在150℃热空气下老化16h后，所述改性丁苯橡胶膜层的拉伸强度下降≤50％，断裂伸长率下降≤70％。

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、酚醛树脂和有机过氧化物中的至少一种；所述补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙和纳米钛白粉中的至少一种；所述防老剂为防老剂N-445、防老剂246和防老剂4010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0.5wt％～5wt％，所述补强剂的含量占所述混炼胶的5wt％～70wt％，所述防老剂的含量占所述混炼胶的0.1wt％～6wt％。

根据本申请的一些实施例，所述改性丁苯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，所述改性丁苯橡胶膜层的密度为0.4g/cm³～1.1g/cm³。

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丁苯橡胶膜层构成。

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、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物混炼形成混炼胶后，进行交联反应制备而成的改性丁苯橡胶膜层为振膜材料，在保证振膜材料具有一定机械强度的同时，能够降低振膜的密度，提升发声装置的中高频灵敏度。并且，无机空心微珠与橡胶混炼后，会均匀的分散在橡胶的内部，在无机空心微珠表面的橡胶分子更容易产生滑动，从而使振膜拥有良好的回弹性。

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无机空心微珠添加量与撕裂强度的关系曲线；

图2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丁苯橡胶膜层的中频Fr(频率响应)曲线；

图3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丁苯橡胶膜层，改性丁苯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物混炼形成混炼胶后进行交联反应制备而成，其中，无机空心微珠的直径为10μm～100μm，振膜中的无机空心微珠的分布密度为0.15g/cm³～0.9g/cm³，振膜在23℃、应变10％的条件下，松弛5min后的应变恢复比≥70％。

根据本申请实施例的发声装置的振膜由至少一层改性丁苯橡胶膜层构成。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丁苯橡胶膜层制成。当振膜为多层复合结构时，振膜包括至少一层改性丁苯橡胶膜层，振膜为由改性丁苯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丁苯橡胶膜层时，相邻的两层改性丁苯橡胶膜层之间可以间隔设置，即相邻的两层改性丁苯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丁苯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，本申请中的聚苯乙烯丁二烯共聚物可以是1,3-丁二烯与苯乙烯的共聚物，由下列化学式式(Ⅰ)表示：

式(Ⅰ)中，x，y，z为自然数。

改性丁苯橡胶膜层是向聚苯乙烯丁二烯共聚物中添加无机空心微珠制成。具体地，通过将无机空心微珠、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物混炼后，能够形成混炼胶。混炼胶硫化后能够形成改性丁苯橡胶膜层。也就是说，聚苯乙烯丁二烯共聚物能够形成丁苯橡胶，丁苯橡胶相当于振膜材料的基材。无机空心微珠和聚苯乙烯丁二烯共聚物经过混炼过程后，无机空心微珠可以分散在基材中。由于无机空心微珠的密度较低，因此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。

在本申请的添加无机空心微珠的振膜材料与现有技术中未添加无机空心微珠的丁苯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，能够降低振膜体系的振动质量，从而使得发声装置具有更好的中高频灵敏度。

需要说明的是，无机空心微珠可以为空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠等。其中，空心玻璃微珠主要由无机材料二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化镁和硅酸钠等化合物以及封闭在内部的惰性气体组成。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，可以确保发声装置在高温环境下仍然具有良好的发声效果。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。

进一步地，无机空心微珠的直径为10μm～100μm，优选15μm～70μm。例如，无机空心微珠的粒径可以是10μm、15μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。也就是说，根据振膜厚度的不同可以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，随着无机空心微珠直径的减小，无机空心微珠的分布密度会呈现增大的趋势，可以将无机空心微珠的分布密度控制在0.15g/cm³～0.9g/cm³范围内，例如，无机空心微珠的分布密度可以为0.15g/cm³、0.25g/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降低振膜密度，无机空心微珠的分布密度优选为0.25g/cm³～0.8g/cm³。材料的力学性能受无机空心微珠直径的影响，随着空心微珠直径的增大，材料的力学性能下降，这是因为在同样的表面处理条件下，无机空心微珠直径越小，比表面积越大，与改性丁苯橡胶的相容性也就越好，可以让无机空心微珠在橡胶中均匀分散。

更进一步地，振膜在23℃、应变10％的条件下，松弛5min后的应变恢复比≥70％。具体而言，加入无机空心微珠的振膜拥有很好的回弹性，无机空心微珠与橡胶混炼后，会均匀的分散在橡胶的内部，在无机空心微珠表面的橡胶分子更容易产生滑动，从而使振膜拥有了很好的回弹性。

如表一所示，添加不同质量分数的无机空心微珠的丁苯橡胶在10％应变下的应力松弛，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。

首先，将丁苯橡胶用平板硫化仪进行硫化，得到100mm×60mm×0.2mm的硫化胶片。其中，硫化条件为：温度150℃、时间20min、压力为12MPa。然后，进行DMA应力松弛测试，按照ASTM D5026-15标准进行测试。使用拉伸夹具，试验温度23℃，应变10％，松弛时间5min，每组数据测试三个样品，取平均值，结果如下：

表一

从表一可以得出，空心玻璃微珠百分含量越高，改性丁苯橡胶膜层的应变恢复比越大。应变恢复比能够用来表征改性丁苯橡胶膜层的回弹性，应变恢复比越大回弹性越好。也就是说，无机空心微珠的含量越高，振膜具有良好的回弹性，不仅不易出现破膜等可靠性的问题，还能够保证发声装置的声学性能。

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、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚物混炼形成混炼胶后，进行交联反应制备而成的改性丁苯橡胶膜层为振膜材料，在保证振膜材料具有一定机械强度的同时，能够降低振膜的密度，提升发声装置的中高频灵敏度。并且，无机空心微珠能够与橡胶混炼后，会均匀的分散在橡胶的内部，在无机空心微珠表面的橡胶分子更容易产生滑动，从而使振膜拥有良好的回弹性。

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，而且将其加入丁苯橡胶中，可以有效提高改性丁苯橡胶膜层的拉伸强度。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，改性丁苯橡胶膜层的密度≤1.29g/cm³。优选地，改性丁苯橡胶膜层的密度为0.61/cm³～1.14g/cm³。无机空心微珠的引入使橡胶的密度有了大幅降低，改性丁苯橡胶膜层可以减重30％-50％，起到很好的减重效果。表二示出了无机空心微珠含量对橡胶密度的影响。橡胶密度通过密度天平测量得出，每组数值测试三个样品，三个样品取平均值。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。

表二

空心玻璃微珠添加量(wt％)	0	10	20	30	40	50
							<![CDATA[橡胶密度(g/cm<sup>3</sup>)]]>	1.29	1.14	0.83	0.74	0.61	0.57

从表二中可以看出，随着空心玻璃微珠百分含量的增加，橡胶的密度逐渐降低。也就是说，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。使得振膜在保持硬度的同时能够降低密度，从而保证硬度与密度的平衡，最终实现较好的音质效果。

根据本申请的一个实施例，无机空心微珠的含量占混炼胶总量的5wt％～50wt％。

也就是说，可以在聚苯乙烯丁二烯共聚物中添加占混炼胶总量的5wt％～50wt％的无机空心微珠。随着无机空心微珠添加量的增大，改性丁苯橡胶膜层的密度降低，可以通过对无机空心微珠的添加量的控制，来得到所需性能的振膜材料。例如，无机空心微珠的含量可以为5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、30wt％、40wt％或者50wt％等，可以根据实际生产需求进行选择。

其中，无机空心微珠作为一种无机填料，橡胶与无机空心微珠之间的结合力比较差，同时无机空心微珠本身作为空泡材料，在橡胶中是一种缺陷，在橡胶进行拉伸作用时，相当于降低了材料的断面面积，导致撕裂强度降低，撕裂强度过低会导致破膜等可靠性问题。也就是说，无机空心微珠质量占比低，对于橡胶的补强效果不明显，质量占比过高，会导致橡胶撕裂，强度大幅降低。所以当无机空心微珠质量占比为5wt％～50wt％，优选地，无机空心微珠质量占比为10wt％～40wt％时，可以避免以上问题的发生。

图1示出了无机空心微珠添加量对改性丁苯橡胶膜层撕裂强度的影响。

首先，将丁苯混炼胶用平板硫化仪进行硫化，得到100mm×100mm×2mm的硫化胶片。其中，硫化条件为：温度150℃、时间20min、压力为12MPa。然后，将得到的胶片进行橡胶撕裂测试，撕裂强度按照ASTM D624-00(2020)测试标准制备成直角形样品，每组测试5个样品，取平均值。从图1中可以看出，无机空心微珠添加量越多，橡胶撕裂强度越小。

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丁苯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高频性能。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丁苯橡胶膜层的密度为0.4g/cm³～1.1g/cm³。也就是说，通过向聚苯乙烯丁二烯共聚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，能够将改性丁苯橡胶膜层的密度控制在0.4g/cm³～1.1g/cm³。例如，改性丁苯橡胶膜层的密度可以是0.4g/cm³、0.5g/cm³、0.6g/cm³、0.7g/cm³、0.8g/cm³、0.9g/cm³、1g/cm³或者1.1g/cm³。

图2示出了相同硬度下，无机空心微珠分布密度不同的改性丁苯橡胶膜层的Fr曲线对比。

由于无机空心微珠强度较高，因此在橡胶硬度相同的条件下下，添加无机空心微珠的橡胶的补强剂含量要少于普通橡胶，使得橡胶的含胶量提升，增加了克服内摩擦需要做的功，让中频Fr得到提升，振膜的摇摆振动少，音质优良。也就是说，通过添加无机空心微珠可以提高改性丁苯橡胶膜层的中频Fr。

根据本申请的一个实施例，改性丁苯橡胶膜层的表面能≤58J/m²，优选地，改性丁苯橡胶膜层的表面能≤55J/m²，振膜厚度为80μm～4000μm。

具体而言，橡胶内部小分子配合剂在高温加工成型过程中会迁移到橡胶表面，多次成型会造成模具上的小分子配合剂累积量越来越多，橡胶表面的小分子配合剂与模具上的小分子配合剂形成物理吸附作用，从而造成黏膜。无机空心微珠刚性足够大，可以有效地防止小分子配合剂的迁移，极大地减缓了振膜的黏膜状态，降低改性丁苯橡胶膜层的表面能。

表三示出了不同含量的无机空心微珠的改性丁苯橡胶膜层的表面能和水滴角。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。

首先，将丁苯混炼胶用平板硫化仪进行硫化，得到100mm×100mm×0.2mm的硫化胶片。其中，硫化条件为：温度170℃，时间200s，压力为12MPa。然后，将制得的胶片进行水滴角测试，按照GB/T 30693-2014标准进行测试，在胶片上取五个点进行测试，取平均值。

表三

如表三所示，随着空心玻璃微珠含量的增加，改性丁苯橡胶膜层材料的水滴角逐渐增大,其中水滴角为表面接触角。在空心玻璃微珠含量为0时，改性丁苯橡胶膜层材料的水滴角只有65°。

具体地，随着无机空心微珠含量增多，水滴角的角度逐渐增大，改性丁苯橡胶膜层的表面能逐渐降低，由于无机空心微珠刚性大，同时可以在橡胶表面形成一层致密的保护层，可以有效地防止小分子配合剂的迁移，极大地减缓了改性丁苯橡胶膜层的黏膜状态，从而可以降低振膜的脱模难度。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丁苯橡胶膜层在150℃热空气下老化16h后，改性丁苯橡胶膜层的拉伸强度下降≤50％，断裂伸长率下降≤70％。

也就是说，无机空心微珠的加入，在橡胶烘烤后可以大幅提高改性丁苯橡胶膜层的模量。无机空心微珠有着良好的耐高温性能，在高温条件下不会分解，并且会保持较高的强度，因此有效提升了改性丁苯橡胶膜层的耐老化性。

表四示出了在添加不同质量分数无机空心微珠改性丁苯橡胶膜层在150℃，烘烤16h后拉伸强度和断裂伸长率下降百分比，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。

首先，将丁苯橡胶混炼胶用平板硫化仪进行硫化，得到100mm×100mm×2mm的硫化胶片。其中，硫化条件为：温度150℃、时间20min、压力为12MPa。然后，将得到的胶片进行拉伸和撕裂测试，拉伸强度按照ASTM D412-2016测试标准制备成哑铃形状的样品，每组数据测试五个样品，取平均值。撕裂强度按照ASTM D624-00(2020)测试标准制备成直角形样品，每组数据测试五个样品，取平均值。

表四

空心玻璃微珠添加量(wt％)	0	5	15	20	30	40
							老化后拉伸强度下降百分率(％)	53.3	50.2	45.1	41.5	37.6	32.1
断裂伸长率下降百分率(％)	76	69.5	65.4	53.2	46.2	43.5

如表四所示，空心玻璃微珠的添加量为0时的改性丁苯橡胶膜层，其老化后拉伸强度下降百分率大于添加一定含量的空心玻璃微珠的改性丁苯橡胶膜层老化后拉伸强度下降百分率，空心玻璃微珠的添加量为0时的改性丁苯橡胶膜层，其老化后的断裂伸长率下降百分率大于添加一定含量的空心玻璃微珠的改性丁苯橡胶膜层老化后的断裂伸长率下降百分率。随着空心玻璃微珠的添加量增大，改性丁苯橡胶膜层老化后拉伸强度下降百分率和断裂伸长率逐渐下降，改性丁苯橡胶膜层的抗老化性能得到提高。

即在极端环境下，无机空心微珠有着良好的耐高温性能，在高温条件下不会分解，并且会保持较高的强度，因此有效提升了改性丁苯橡胶膜层的耐老化性。本申请的改性丁苯橡胶膜层还可以具有良好的理化性能。

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、酚醛树脂和有机过氧化物中的至少一种；补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙和纳米钛白粉中的至少一种；防老剂为防老剂N-445、防老剂246和防老剂4010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0.5wt％～5wt％，补强剂的含量占混炼胶的5wt％～70wt％，防老剂的含量占混炼胶的0.1wt％～6wt％。

其中，交联剂的含量占混炼胶的0.5wt％～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0.5wt％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0.1wt％～6wt％。橡胶在使用过程中，随时间的延长，分子链断裂产生游离的自由基，加速自身老化，添加防老剂中止橡胶制品中产生的自催化活性游离基。过少的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，并且随着时间延长易向表面析出。

补强剂的含量占混炼胶的5wt％～70wt％，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，改性丁苯橡胶膜层拉断时的拉伸强度为6MPa～37MPa。

也就是说，通过向聚苯乙烯丁二烯共聚物中添加无机空心微珠来形成低密度橡胶振膜材料，当将改性丁苯橡胶膜层拉断时，其拉伸强度能够控制在6MPa～37MPa的范围内，包括端点值，例如，改性丁苯橡胶的拉伸强度可以为2MPa、6MPa、10MPa、16MPa、20MPa、25MPa、30MPa、40MPa或者45MPa等。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丁苯橡胶膜层的撕裂强度为20N/mm～60N/mm。改性丁苯橡胶的撕裂强度可以为20N/mm、30N/mm、45N/mm、50N/mm、55N/mm或者60N/mm等。改性丁苯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，改性丁苯橡胶膜层的室温储能模量为0.4MPa～37MPa。在本申请的一些具体实施方式中，改性丁苯橡胶膜层的硬度为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。具有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，改性丁苯橡胶膜层的硬度可以为40A～75A，室温储能模量在0.5MPa～35MPa，这使得扬声器的F0能够达到500Hz～1500Hz，扬声器的低频性能优良。

在本申请的一些具体实施方式中，改性丁苯橡胶膜层在室温下的损耗因子＞0.12，优选地，损耗因子＞0.14。经过表面改性的无机空心微珠能够均匀地分散在SBR橡胶基体中，其添加量对于橡胶本身的优异阻尼性能影响很小。其阻尼值＞0.12，优选地，阻尼值＞0.14，所制备得到的振膜具有较低的阻抗曲线。扬声器振膜的阻尼性能佳，能有效地抑制扬声器的瞬态失真，能实现扬声器电信号的高保真，振动系统一致性好。

图3是根据本申请实施例的振膜不同位置在不同频率下振动位移的测试曲线。横坐标为频率(Hz),纵坐标为响度位移量(mm)。在振膜的中心部的边缘位置以及中心位置取点进行测试。

图3中的各个曲线集中分布，表明本申请实施例的振膜的各个部分的振动一致性好，在振动过程中，振膜的偏振振动少，音质优良。

根据本申请的一个实施例，改性丁苯橡胶膜层的玻璃化转变温度≤-15℃，优选≤-17℃。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，从而扬声器表现出较为舒适的听感，同时，降低了在低温环境中扬声器振膜破坏的风险，可靠性更高。并且较低的玻璃化转变温度，使材料在高于玻璃化转变温度工作时，材料既能够保证优异弹性也能保持模量一致性，由该振膜材料制备的振膜的F0(谐振频率)在全温域具有更优良的稳定性。

根据本申请的一些实施例，振膜形成为单层结构，振膜由一层改性丁苯橡胶膜层构成。

根据本申请的一些实施例，振膜形成为复合层结构，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。即当振膜为复合振膜时，可以包括一层改性丁苯橡胶膜层，也可以包括多层改性丁苯橡胶膜层，多层改性丁苯橡胶膜层之间可以相邻设置，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；热固性弹性为天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、氯化丁腈橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、乙烯-丙烯酸酯橡胶、乙烯-醋酸乙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶和聚硫橡胶中的至少一种。

也就是说，当振膜为复合振膜时，复合振膜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丁苯橡胶膜层组成。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选择，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丁苯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，通过采用改性丁苯橡胶膜层为原料制备而成，不仅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，有效降低了发声装置的失真，而且通过对无机空心微珠添加量的控制，降低振膜的密度，使振膜具有优良的耐老化性和耐黏膜性，从而提高发声装置的中频性能和使用性能。

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。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，改性丁苯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。

根据本申请第三方面实施例的发声装置100，如图6和图7所示，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，第一振膜12和第二振膜13可以同时采用本申请实施例的振膜，也可以第一振膜12或第二振膜13中的一个采用本申请实施例的振膜，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。

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。

实施例一

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。其中，空心玻璃微珠直径为60μm～70μm。

表五

对比例一

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。

表六

首先，按上述实施例一称取SBR生胶和填料、空心玻璃微珠，经密炼机混炼后，得到SBR混炼胶。然后，将SBR混炼胶用平板硫化仪进行硫化，得到100mm×60mm×0.3mm的硫化胶片，硫化条件为：温度150℃，时间20min，压力为12MPa。将实施例一与对比例一进行DMA应力松弛测试和损耗因子测试。

按照ASTM D5026-15标准进行应力松弛测试，使用拉伸夹具，试验温度23℃，应变10％，松弛时间5min，每组数据测试三个样品，测试条件为10％应变，三个样品取平均值。

按照ASTM D5026-15标准进行损耗因子测试，使用拉伸夹具，测试温度范围：-80℃～200℃。升温速率：3(℃/min)，应变：0.2％。测试结果如下：

表七

从表七中可以看出，本申请实施案例的振膜材料的应变恢复比和损耗因子要大于常规SBR橡胶振膜材料，密度和断裂伸长率要小于常规SBR橡胶。

也就是说，无机空心微珠与橡胶混炼后，会均匀的分散在橡胶的内部，无机空心微珠可以降低振膜的密度，而且在无机空心微珠表面的橡胶分子更容易产生滑动，从而使振膜拥有良好的回弹性，保证了振膜的使用效果和发声装置的声学性能。

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丁苯橡胶膜层，所述改性丁苯橡胶膜层由无机空心微珠、添加剂和聚苯乙烯丁二烯共聚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直径为10μm～100μm，所述改性丁苯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，所述改性丁苯橡胶膜层在23℃、应变10％的条件下，松弛5min后的应变恢复比≥70％。

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，所述改性丁苯橡胶膜层的玻璃化转变温度≤-15℃。

5.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丁苯橡胶膜层的表面能≤58J/m²。

6.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丁苯橡胶膜层在150℃热空气下老化16h后，所述改性丁苯橡胶膜层的拉伸强度下降≤50％，断裂伸长率下降≤70％。

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、酚醛树脂和有机过氧化物中的至少一种；所述补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙和纳米钛白粉中的至少一种；所述防老剂为防老剂N-445、防老剂246和防老剂4010中的至少一种。

8.根据权利要求7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0.5wt％～5wt％，所述补强剂的含量占所述混炼胶的5wt％～70wt％，所述防老剂的含量占所述混炼胶的0.1wt％～6wt％。

9.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丁苯橡胶膜层在室温下的损耗因子＞0.12。

10.根据权利要求1所述的发声装置的振膜，其特征在于，所述改性丁苯橡胶膜层的密度为0.4g/cm³～1.1g/cm³。

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丁苯橡胶膜层构成。

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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