CN117241206A - 一种声学复合材料及其制作方法和扬声器、电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种声学复合材料及其制作方法和扬声器、电子设备，其中，所述声学复合材料由纤维状材料相互交织而成，其内部具有三维网络结构，所述纤维状材料的表面通过沉淀助剂附着有多孔粉体材料，所述纤维状材料为植物纤维和亲水改性化学合成纤维。本发明提供的声学复合材料具有高效的声学性能，对单位质量的具有声学增强功能的多孔粉体材料而言，其声学性能优于市场上常用的声学增强颗粒；该声学复合材料还具有稳定的声学性能，按照团体标准《微型扬声器用多孔吸声颗粒》(标准编号：T/CECA78‑2022)中的7.8.4部分记载的技术内容对其进行高温高湿存储后，其声学性能没有任何损失。
Description
技术领域
本发明涉及一种声学复合材料及其制作方法和扬声器、电子设备，属于材料技术领域特别是电子声学材料技术领域。
背景技术
手机、平板、笔记本电脑等电子产品越来越轻薄化，因此其使用的扬声器系统组件的谐振腔体也越来越小。众所周知，越来越小的扬声器的谐振腔体导致谐振频率升高、低频声压灵敏度降低，而消费者对手机、平板、笔记本电脑等电子产品的音频质量要求却越来越高。为了解决二者之间的矛盾，声学增强材料应运而生。
将能高效吸附和释放空气分子的多孔粉体材料通过成型技术制备成平均粒径为200-800μm的吸音颗粒，并将其填充于扬声器的腔体中，是提升小腔体扬声器音频质量的常规方法。但是这种方法，也具有一定的不足，例如：首先，现有技术通常通过罐装方式将吸音颗粒填充于扬声器的腔体，但是罐装过程比较困难。尤其是有些微型扬声器的谐振腔体空间非常小，其空间高度在数百微米的范围，在如此狭小的谐振腔体中定量填充吸音颗粒，几乎是不可能完成的工作。但往往窄小谐振腔体对低频的影响最大，也是最需要填充吸音材料的结构。其次，在扬声器工作过程中，传统吸音颗粒在腔体中高频振动并与腔体内壁碰撞，导致吸音颗粒出现破裂和碎粉的现象，损坏扬声器单体。此外，在现阶段的灌装工艺中，吸音颗粒仅能填充80％左右的扬声器模组后腔体积，不能充分利用后腔空间。
因此，提供一种新型的声学复合材料(声学增强复合材料)及其制作方法和扬声器、电子设备已经成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种声学复合材料。
本发明的另一个目的还在于提供以上所述声学复合材料的制作方法。
本发明的又一个目的还在于提供一种扬声器，其后腔中装配有以上所述的声学复合材料。
本发明的再一个目的还在于提供一种电子设备，其扬声器后腔中装配有以上所述的声学复合材料。
为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种声学复合材料，其中，所述声学复合材料由纤维状材料相互交织而成，其内部具有三维网络结构，所述纤维状材料的表面通过沉淀助剂附着有多孔粉体材料；
其中，所述纤维状材料为植物纤维和亲水改性化学合成纤维。
在本发明提供的声学复合材料中，多孔粉体材料附着于三维网络结构中及声学复合材料的表面。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，以所述声学复合材料的总重量为100％计，所述纤维状材料的绝干质量占比为19.50-85.95％，所述多孔粉体材料的绝干质量占比为14.0-80.0％，所述沉淀助剂的绝干质量占比为0.05-0.5％。
本发明中，纤维状材料的直径或宽度越小，长径比越小，相同质量的前提下，该类纤维状材料的比表面积越大，意味着其有着更多的表面积与具有声学增强功能的多孔粉体材料相互作用；而纤维状材料的直径或宽度越大，长径比越大，意味着该类纤维状材料间的相互交织作用更丰富、形成的三维网络结构更加复杂，得到的声学复合材料的物理强度更好，但是若纤维状材料的直径或宽度太大，由其制得的声学复合材料的表面越粗糙，不平整，而纤维状材料的长径比太大，则纤维状材料很难在水中分散，纤维状材料相互缠绕，难以分散成单根纤维。据此，作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述纤维状材料的直径或宽度范围为8-70μm，长径比范围为8-500，优选为8-150。本发明中，“长径比”是指纤维状材料的长度与直径的比值，在一些特殊的纤维状材料中，“长径比”也可理解为其长度与宽度的比值。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述亲水改性化学合成纤维包括亲水改性的聚丙烯纤维、亲水改性的聚酰胺纤维、亲水改性的聚乙烯纤维、亲水改性的聚酯纤维、亲水改性的聚乳酸纤维、亲水改性的聚醚醚酮纤维、亲水改性的聚苯硫醚纤维及亲水改性的聚丙烯腈纤维中的一种或者几种的组合。
本发明对化学合成纤维进行亲水改性使用的亲水改性试剂不做具体要求，可根据实际作业需要进行合理选择。例如在本发明的一些实施例中，所述亲水改性试剂可为马来酸酐，相应地，亲水改性化学合成纤维可为马来酸酐改性聚丙烯纤维或马来酸酐改性聚酯纤维等。
本发明使用的亲水改性化学合成纤维的特点在于：相互间没有显著的作用力，如氢键作用和静电引力等，其密度较低，该类纤维状材料间的机械交织作用力是主要的相互作用力，可构建孔隙率高的三维空间结构，即三维网络结构，有助于空气的流通。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述亲水改性化学合成纤维的截面形状包括圆形、扁平状或异形形状等，其中异形形状包括十字结构、皮芯结构、三角形结构、三叶草结构、王字结构、Y形结构或中空结构等。
本发明使用的植物纤维中含有较多的亲水性基团，例如：羟基、羧基等。将包含有植物纤维的声学复合材料装配于扬声器后腔，实际使用过程中，空气中的水分子会优先被植物纤维吸收固定，从而降低多孔粉体材料粒子因水分子而带来的性能衰减，充分提高了声学复合材料在后腔内的使用寿命。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，根据直径或宽度的不同，所述植物纤维可分为两类，包括细类植物纤维和/或粗类植物纤维，其中，细类植物纤维的直径或宽度范围为大于等于8μm且小于30μm，粗类植物纤维的直径或宽度范围为30-70μm；
粗类植物纤维和细类植物纤维的绝干质量比为100-0:0-100，优选为100-30:0-70。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述植物纤维的长径比为8-150。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述植物纤维为以天然植物为原料制得的纤维状材料，其中所述天然植物包括针叶木、阔叶木、麻、竹、稻草、甘蔗渣、芦苇及棉等中的一种或者几种的组合。
其中，由天然植物制备植物纤维的方法为常规方法，可根据天然植物的特性以及目标植物纤维的性能等合理调整其制备方法。例如，在本发明的一些实施例中，所述制备方法包括：去除天然植物中的木质素和大部分半纤维素，经过漂白处理或未经过漂白处理，得到以纤维素为主的纤维状材料，即所述植物纤维。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述纤维状材料可以选用一种纤维，也可以选用多种纤维的组合，还可以选用不同直径或宽度，及/或不同长径比的纤维的组合，优选地，所述纤维状材料包括两种或多种不同直径或宽度，及/或不同长径比的纤维的组合。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，植物纤维和亲水改性化学合成纤维的绝干质量比为98-70:2-30，优选为95-80:5-20。
本发明使用的多孔粉体材料具有声学增强功能，可选用本领域常用于制备声学增强功能材料的多孔粉体材料。作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述多孔粉体材料包括沸石分子筛、活性二氧化硅、活性炭、表面多孔的碳酸钙、表面多孔的硅酸钙、氧化铝、水凝胶及气凝胶等中的一种或者几种的组合。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛的粒径为0.5-10μm，包含孔径为0.3-0.7nm的微孔以及孔径为10-30nm的介孔。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述沸石分子筛包括MFI结构分子筛、FER结构分子筛、CHA结构分子筛、MEL结构分子筛、TON结构分子筛及MTT结构分子筛等中的一种或几种的组合。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述沉淀助剂包括聚丙烯酰胺、淀粉、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺及瓜尔胶等中的一种或几种的组合。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述声学复合材料的克重范围为50-1200g/m2。
作为本发明以上所述声学复合材料的一具体实施方式，其中，所述声学复合材料的形状包括片状、块状或不规则形状等。在应用该声学复合材料时，本领域技术人员可以根据需要合理选择合适形状的声学复合材料。另，本领域技术人员也可以在本发明提供的制作方法的基础上结合现有常规手段获得目标形状的声学复合材料。
另一方面，本发明还提供了以上所述声学复合材料的制作方法，其中，所述制作方法包括：
步骤一：将纤维状材料、多孔粉体材料及沉淀助剂分别分散于水中，得到纤维状材料分散液、多孔粉体材料分散液及沉淀助剂分散液；
步骤二：将多孔粉体材料分散液加入到纤维状材料分散液中混合均匀，再加入沉淀助剂分散液混合均匀，以使纤维状材料相互交织并同时将多孔粉体材料沉淀在纤维状材料的表面；
步骤三：对步骤二所得混合液进行过滤，得到前体材料；
步骤四：再对所述前体材料进行干燥，得到声学复合材料。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤一中，以纤维状材料分散液的总重量为100％计，其中纤维状材料的绝干质量浓度为0.5-4％。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤一中，以多孔粉体材料分散液的总重量为100％计，其中多孔粉体材料的绝干质量浓度为1-50％。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤一中，以沉淀助剂分散液的总重量为100％计，其中沉淀助剂的绝干质量浓度为0.01-4.00％。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤一中，所述水包括去离子水、蒸馏水、反渗透水中的一种或多种的混合水。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤二中，为了实现更快、更好地混合均匀，该步骤在搅拌的条件下进行。步骤二中，纤维状材料的相互交织和多孔粉体材料在纤维状材料表面的沉淀是同时进行的。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤三中，对步骤二所得混合液进行过滤，以初步去除混合液中的水分，所得材料的含水量可为10-80wt％。步骤三中的过滤为常规操作，可根据现场实际作业情况进行调整。例如在本发明的一些实施例中，所述过滤为抽滤。
本发明可以通过步骤三中的过滤操作控制所得声学复合材料的形状。如在步骤三中进行多次过滤，则材料堆叠的厚度就会变大，成为块状声学复合材料，即本发明可以通过过滤控制声学复合材料的厚度；另，也可以根据需要选用不同形状的模具进行过滤，以获得不规则形状的声学复合材料，当然也可以对干燥后得到的块状或者不规则形状的声学复合材料进行裁剪，以获得不规则形状的声学复合材料。
作为本发明以上所述制作方法的一具体实施方式，步骤四中，所述干燥为常规操作，可根据现场实际作业情况进行调整，只要保证可去除前体材料中的水分即可。例如在本发明的一些实施例中，所述干燥为采用真空冷冻干燥机或者鼓风干燥箱等设备对所述前体材料进行干燥。
水性体系中，具有声学增强功能的多孔粉体材料和纤维状材料间没有作用力。因此在制作所述声学复合材料时使用了沉淀助剂，该沉淀助剂自身具有粘性和粘附作用，可将多孔粉体材料的粒子沉淀在纤维状材料的表面。
又一方面，本发明还提供了一种扬声器，包括一个或多个声学传感器、一个或多个外壳，所述一个或多个声学传感器与所述一个或多个外壳组合形成扬声器后腔，其中，所述扬声器后腔中装配有以上所述的声学复合材料。
再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其中，所述电子设备的扬声器后腔中装配有以上所述的声学复合材料。
作为本发明以上所述电子设备的一具体实施方式，其中，所述电子设备包括智能手机、TWS耳机、头戴式耳机、智能眼镜、智能手表、VR设备、AR设备、平板电脑或轻薄笔记本电脑等。
与现有技术相比，本发明能达成的有益技术效果包括：
1、高效量产：本发明在无需使用特殊设备和特殊原料及化学品的前提下可高效量产制备声学复合材料。
2、任意裁切：可以根据扬声器后腔腔体的大小和尺寸，将声学复合材料裁切成所需的形状，并填充于扬声器的后腔中。
3、声学性能高效：本发明提供的声学复合材料具有高效的声学性能，对单位质量的具有声学增强功能的多孔粉体材料而言，其声学性能优于市场上常用的声学增强颗粒。
4、本发明提供的声学复合材料具有稳定的声学性能，按照团体标准《微型扬声器用多孔吸声颗粒》(标准编号：T/CECA 78-2022)中的7.8.4部分记载的技术内容对其进行高温高湿存储后，其声学性能没有任何损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1得到的片状声学增强复合材料的表面形态。
图2为本发明实施例2得到的片状声学增强复合材料的表面形态。
图3为本发明实施例3得到的片状声学增强复合材料的表面形态。
图4为本发明实施例2得到的片状声学增强复合材料的SEM图。
具体实施方式
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式给出。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定的范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有以这种方式进行限定的范围是可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是可以预料到的。此外，如果列出的最小范围值为1和2，列出的最大范围值为3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。
在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本发明中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
在本发明中，如果没有特别的说明，本发明所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有特别的说明，本发明所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，但是优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附表、附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例中，可以采用以下方法测得片状声学增强复合材料中的多孔粉体材料的绝干质量占比：
将所述片状声学增强复合材料在110℃烘箱中干燥至恒重后，准确称量其质量，记为A；
将干燥后的坩埚的质量记为B，将质量为A的片状声学增强复合材料放入干燥后的坩埚中，再将坩埚置于高温马弗炉中并设定升温程序为0.5℃/min，从室温升温至525℃并保温120min，再冷却至室温；
称量坩埚及坩埚中的多孔粉体材料的总重，记为C；
质量为A的片状声学增强复合材料经高温灼烧后，其中所含多孔粉体材料的质量记为D，则D＝C-B；质量为A的片状声学增强复合材料中，多孔粉体材料的绝干质量占比记为E，则E＝(D/A)×100％。
实施例1
本实施例提供了一种片状声学增强复合材料，其克重为500g/m2，由纤维状材料相互交织而成，所述片状声学增强复合材料内部具有三维网络结构，所述纤维状材料的表面通过沉淀助剂附着有多孔粉体材料；
其中，所述纤维状材料由亲水改性化学合成纤维和针叶木纤维组成，其中亲水改性化学合成纤维是平均宽度为30μm、长径比为80的马来酸酐改性聚酯纤维，绝干质量占比为2.00％；针叶木纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的含有羟基的针叶木纤维(其为粗类植物纤维)，绝干质量占比为17.50％；
亲水改性化学合成纤维和针叶木纤维的绝干质量比为10.3:89.7；
所述沉淀助剂为分子量是1500万的聚丙烯酰胺；
所述多孔粉体材料为ZSM-5分子筛，其平均粒径为1.5μm，包括孔径为0.55nm的微孔以及孔径为20nm的介孔；
以所述片状声学增强复合材料的总重量为100％计，所述纤维状材料的绝干质量占比为19.50％，所述多孔粉体材料的绝干质量占比为80.0％，所述沉淀助剂的绝干质量占比为0.5％；
本实施例中，所述片状声学增强复合材料通过包括如下具体步骤的制作方法制得：
步骤一：按照上述配方将纤维状材料、多孔粉体材料及沉淀助剂分别分散于水中，得到纤维状材料分散液、多孔粉体材料分散液及沉淀助剂分散液；
其中，以纤维状材料分散液的总重量为100％计，纤维状材料的绝干质量浓度为2.0％，以多孔粉体材料分散液的总重量为100％计，多孔粉体材料的绝干质量浓度为20％，以沉淀助剂分散液的总重量为100％计，沉淀助剂的绝干质量浓度为0.02％；
步骤二：在搅拌的条件下，将多孔粉体材料分散液加入到纤维状材料分散液中混合均匀，再加入沉淀助剂分散液混合均匀，以使纤维状材料相互交织并同时将多孔粉体材料沉淀在纤维状材料的表面；
步骤三：对步骤二所得混合液进行过滤，得到片状材料，片状材料的含水量为70wt％；
步骤四：再对所述片状材料进行鼓风干燥，其中鼓风干燥的温度为110℃，时间为120min，鼓风干燥结束后得到片状声学增强复合材料；采用如上所示的方法测得片状声学增强复合材料中的多孔粉体材料的绝干质量占比，并将其与配方中的多孔粉体材料用量进行对比，对比结果显示二者相符。
实施例2
本实施例提供了一种片状声学增强复合材料，其克重为500g/m2，由纤维状材料相互交织而成，所述片状声学增强复合材料内部具有三维网络结构，所述纤维状材料的表面通过沉淀助剂附着有多孔粉体材料；
其中，所述纤维状材料由亲水改性化学合成纤维、针叶木纤维和阔叶木纤维组成，其中亲水改性化学合成纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的马来酸酐改性聚丙烯纤维，绝干质量占比为3.00％；针叶木纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的含有羟基的针叶木纤维(其为粗类植物纤维)，绝干质量占比为28.60％；阔叶木纤维是平均宽度为17μm、长径比为65的含有羟基的阔叶木纤维(其为细类植物纤维)，绝干质量占比为8.0％；
亲水改性化学合成纤维和植物纤维的绝干质量比为7.58:92.42；
所述沉淀助剂为平均相对分子量是55万的淀粉；
所述多孔粉体材料为ZSM-5分子筛，其平均粒径为1.5μm，包括孔径为0.55nm的微孔以及孔径为20nm的介孔；
以所述片状声学增强复合材料的总重量为100％计，所述纤维状材料的绝干质量占比为39.60％，所述多孔粉体材料的绝干质量占比为60.0％，所述沉淀助剂的绝干质量占比为0.4％；
本实施例中，所述片状声学增强复合材料通过包括如下具体步骤的制作方法制得：
步骤一：按照上述配方将纤维状材料、多孔粉体材料及沉淀助剂分别分散于水中，得到纤维状材料分散液、多孔粉体材料分散液及沉淀助剂分散液；
其中，以纤维状材料分散液的总重量为100％计，纤维状材料的绝干质量浓度为2.0％，以多孔粉体材料分散液的总重量为100％计，多孔粉体材料的绝干质量浓度为20％，以沉淀助剂分散液的总重量为100％计，沉淀助剂的绝干质量浓度为0.02％；
步骤二：在搅拌的条件下，将多孔粉体材料分散液加入到纤维状材料分散液中混合均匀，再加入沉淀助剂分散液混合均匀，以使纤维状材料相互交织并同时将多孔粉体材料沉淀在纤维状材料的表面；
步骤三：对步骤二所得混合液进行过滤，得到片状材料，片状材料的含水量为70wt％；
步骤四：再对所述片状材料进行鼓风干燥，其中鼓风干燥的温度为110℃，时间为120min，鼓风干燥结束后得到片状声学增强复合材料；采用如上所示的方法测得片状声学增强复合材料中的多孔粉体材料的绝干质量占比，并将其与配方中的多孔粉体材料用量进行对比，对比结果显示二者相符。
实施例3
本实施例提供了一种片状声学增强复合材料，其克重为500g/m2，由纤维状材料相互交织而成，所述片状声学增强复合材料内部具有三维网络结构，所述纤维状材料的表面通过沉淀助剂附着有多孔粉体材料；
其中，所述纤维状材料由亲水改性化学合成纤维和阔叶木纤维组成，其中亲水改性化学合成纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的马来酸酐改性聚丙烯纤维，绝干质量占比为12.00％；阔叶木纤维是平均宽度为17μm、长径比为65的含有羟基的阔叶木纤维(其为细类植物纤维)，绝干质量占比为52.25％；
亲水改性化学合成纤维和阔叶木纤维的绝干质量比为18.7:81.3；
所述沉淀助剂为平均相对分子量是160万的瓜尔胶；
所述多孔粉体材料为ZSM-5分子筛，其平均粒径为1.5μm，包括孔径为0.55nm的微孔以及孔径为20nm的介孔；
以所述片状声学增强复合材料的总重量为100％计，所述纤维状材料的绝干质量占比为64.25％，所述多孔粉体材料的绝干质量占比为35.5％，所述沉淀助剂的绝干质量占比为0.25％；
本实施例中，所述片状声学增强复合材料通过包括如下具体步骤的制作方法制得：
步骤一：按照上述配方将纤维状材料、多孔粉体材料及沉淀助剂分别分散于水中，得到纤维状材料分散液、多孔粉体材料分散液及沉淀助剂分散液；
其中，以纤维状材料分散液的总重量为100％计，纤维状材料的绝干质量浓度为2.0％，以多孔粉体材料分散液的总重量为100％计，多孔粉体材料的绝干质量浓度为20％，以沉淀助剂分散液的总重量为100％计，沉淀助剂的绝干质量浓度为0.02％；
步骤二：在搅拌的条件下，将多孔粉体材料分散液加入到纤维状材料分散液中混合均匀，再加入沉淀助剂分散液混合均匀，以使纤维状材料相互交织并同时将多孔粉体材料沉淀在纤维状材料的表面；
步骤三：对步骤二所得混合液进行过滤，得到片状材料，片状材料的含水量为70wt％；
步骤四：再对所述片状材料进行鼓风干燥，其中鼓风干燥的温度为110℃，时间为120min，鼓风干燥结束后得到片状声学增强复合材料；采用如上所示的方法测得片状声学增强复合材料中的多孔粉体材料的绝干质量占比，并将其与配方中的多孔粉体材料用量进行对比，对比结果显示二者相符。
对比例1
本对比例提供了一种片状声学增强复合材料，其与实施例1的区别仅在于：
所述纤维状材料仅由针叶木纤维组成，该针叶木纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的含有羟基的针叶木纤维(其为粗类植物纤维)，绝干质量占比为19.50％；
对比例2
本对比例提供了一种片状声学增强复合材料，其与实施例2的区别仅在于：
所述纤维状材料由原始未经亲水改性的化学合成纤维和针叶木纤维、阔叶木纤维组成，其中原始未经亲水改性的化学合成纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的聚丙烯纤维，绝干质量占比为3.00％；针叶木纤维是平均宽度为45μm、长径比为70的含有羟基的针叶木纤维(其为粗类植物纤维)，绝干质量占比为28.60％；阔叶木纤维是平均宽度为17μm、长径比为65的含有羟基的阔叶木纤维(其为细类植物纤维)，绝干质量占比为8.0％；
原始未经亲水改性的化学合成纤维和植物纤维的绝干质量比为7.58:92.42。
测试例1
本测试例先分别将以上实施例1-实施例3和对比例1-对比例2提供的片状声学增强复合材料裁切成10*10mm的尺寸大小，称量质量，随后按照团体标准《微型扬声器用多孔吸声颗粒》(标准编号：T/CECA 78-2022)中的7.4部分分别测试片状声学增强复合材料的共振频率偏移值Δf0，具体结果如下表1所示。
表1实施例1-实施例3和对比例1-对比例2的片状声学增强复合材料的声学性能数据
经过计算，将实施例1-实施例3和对比例1-对比例2得到的片状声学增强复合材料裁切成10*10mm的尺寸大小，每一片片状声学增强复合材料中的分子筛绝干质量分别为：40.0mg、30.0mg、17.75mg、40.0mg和30.0mg。
再按照如下所示的公式计算单位质量的片状声学增强复合材料的声学效率，所得声学效率数据如下表2所示。
声学效率＝Δf0/(分子筛的绝干质量)，单位：Hz/mg。
表2实施例1-实施例3和对比例1-对比例2的片状声学增强复合材料的声学效率数据
| 声学效率Hz/mg | |
| 实施例1 | 1.275 |
| 实施例2 | 1.267 |
| 实施例3 | 1.521 |
| 对比例1 | 1.225 |
| 对比例2 | 1.200 |
由以上表1和表2中的实验数据可知，本发明实施例1-实施例3提供的片状声学增强复合材料均具有高效的声学性能。
由以上表1和表2中的实验数据还可获知，实施例1、实施例2得到的片状声学增强复合材料的声学性能略优于相应的对比例1和对比例2提供的片状声学增强复合材料的声学性能。这是因为：实施例1中使用的纤维状材料由亲水改性化学合成纤维和针叶木纤维组成，尽管化学纤维经过了亲水性的改性，但其仍保持着化学纤维硬挺、不易形变的特性。因此实施例1得到的片状声学增强复合材料更蓬松、孔隙结构更丰富，从而其声学性能更佳。由于对比例2使用的是原始未经亲水改性的化学合成纤维，其与植物纤维的相容性不及亲水改性的化学合成纤维，因此对比例2得到的片状声学增强复合材料的声学性能不及实施例2提供的片状声学增强复合材料的声学性能。
测试例2
本测试例先分别将以上实施例1-实施例3和对比例1-对比例2提供的片状声学增强复合材料裁切成10*10mm的尺寸大小，随后按照团体标准《微型扬声器用多孔吸声颗粒》(标准编号：T/CECA 78-2022)中7.8.4部分记载的技术内容分别对片状声学增强复合材料进行高温高湿存储△f’HTHR的测试，具体结果如下表3所示。表3实施例1-实施例3和对比例1-对比例2提供的片状声学增强复合材料的高温高湿存储△f’HTHR测试数据
| △f’HTHR Hz | |
| 实施例1 | 1 |
| 实施例2 | 0 |
| 实施例3 | -1 |
| 对比例1 | 1 |
| 对比例2 | -1 |
由以上表3可见，本发明实施例1-实施例3和对比例1-对比例2提供的片状声学增强复合材料经高温高湿处理后，其声学性能没有降低，表明该些片状声学增强复合材料均具有稳定的性能。但是对比例1-对比例2提供的片状声学增强复合材料的声学性能(表1中的声学性能和表2中的声学效率)不及与其对应的实施例。
测试例3
本测试例采用高清数码显微镜分别获得本发明实施例1-实施例3提供的片状声学增强复合材料的表面形态，所得实验结果分别如图1-图3所示。从图1-图3中能明显地看到本发明实施例提供的片状声学增强复合材料中存在由纤维状材料相互交织的三维网络结构，且多孔粉体材料粒子经沉淀助剂的作用沉淀于纤维状材料的表面和三维网络结构中。同时，从图1-图3中还可以看出，本发明实施例提供的片状声学增强复合材料的表面存在丰富的多孔结构；并且片状声学增强复合材料中的多孔粉体材料粒子绝干质量占比越高，于三维网络结构中能观察到的经沉淀助剂作用附着于其中的多孔粉体材料粒子越明显。
测试例4
本测试例对本发明实施例2提供的片状声学增强复合材料进行了SEM分析，所得SEM图如图4所示。从图4中可以看出，本发明实施例2提供的片状声学增强复合材料中存在大量的孔隙结构，孔隙率高，该些孔隙结构即为由纤维状材料相互交织而成的三维网络结构。由此可以合理推测，本发明其他实施例制得的片状声学增强复合材料中也均存在大量的孔隙结构，孔隙率高。
对比测试例1
本对比测试例先分别准确称量40.0mg、30.0mg、17.75mg的现有商购声学增强复合颗粒(平均粒径为420μm)，随后按照与测试例1和测试例2相同的测试方法测试该现有商购声学增强复合颗粒的声学性能Δf0、高温高湿存储△f’HTHR，结果如下表4所示。
表4现有商购声学增强复合颗粒的测试结果
| 质量mg | Δf0/Hz | △f’HTHR/Hz |
| 40.0 | 46 | -4 |
| 30.0 | 37 | -4 |
| 17.75 | 25 | -2 |
将表1、表3和表4中的实验数据进行对比后可知，本发明实施例1-实施例3提供的片状声学增强复合材料的声学性能Δf0和高温高湿存储△f’HTHR均显著优于现有商购声学增强颗粒。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。
Claims (19)
1.一种声学复合材料，其特征在于，所述声学复合材料由纤维状材料相互交织而成，其内部具有三维网络结构，所述纤维状材料的表面通过沉淀助剂附着有多孔粉体材料；
其中，所述纤维状材料为植物纤维和亲水改性化学合成纤维。
2.根据权利要求1所述的声学复合材料，其特征在于，以所述声学复合材料的总重量为100％计，所述纤维状材料的绝干质量占比为19.50-85.95％，所述多孔粉体材料的绝干质量占比为14.0-80.0％，所述沉淀助剂的绝干质量占比为0.05-0.5％。
3.根据权利要求1所述的声学复合材料，其特征在于，所述纤维状材料的直径或宽度范围为8-70μm，长径比范围为8-500。
4.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，所述亲水改性化学合成纤维包括亲水改性的聚丙烯纤维、亲水改性的聚酰胺纤维、亲水改性的聚乙烯纤维、亲水改性的聚酯纤维、亲水改性的聚乳酸纤维、亲水改性的聚醚醚酮纤维、亲水改性的聚苯硫醚纤维及亲水改性的聚丙烯腈纤维中的一种或者几种的组合。
5.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，所述亲水改性化学合成纤维的截面形状包括圆形、扁平状或异形形状，其中异形形状包括十字结构、皮芯结构、三角形结构、三叶草结构、王字结构、Y形结构或中空结构。
6.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，所述植物纤维包括细类植物纤维和/或粗类植物纤维，其中，细类植物纤维的直径或宽度范围为大于等于8μm且小于30μm，粗类植物纤维的直径或宽度范围为30-70μm；
粗类植物纤维和细类植物纤维的绝干质量比为100-0:0-100，优选为100-30:0-70。
7.根据权利要求6所述的声学复合材料，其特征在于，所述植物纤维的长径比为8-150。
8.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，所述植物纤维为以天然植物为原料制得的纤维状材料，其中所述天然植物包括针叶木、阔叶木、麻、竹、稻草、甘蔗渣、芦苇及棉中的一种或者几种的组合。
9.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，植物纤维和亲水改性化学合成纤维的绝干质量比为98-70:2-30，优选为95-80:5-20。
10.根据权利要求1所述的声学复合材料，其特征在于，所述多孔粉体材料包括沸石分子筛、活性二氧化硅、活性炭、表面多孔的碳酸钙、表面多孔的硅酸钙、氧化铝、水凝胶、气凝胶中的一种或者几种的组合。
11.根据权利要求10所述的声学复合材料，其特征在于，所述沸石分子筛的粒径为0.5-10μm，包含孔径为0.3-0.7nm的微孔以及孔径为10-30nm的介孔。
12.根据权利要求10或11所述的声学复合材料，其特征在于，所述沸石分子筛包括MFI结构分子筛、FER结构分子筛、CHA结构分子筛、MEL结构分子筛、TON结构分子筛及MTT结构分子筛中的一种或几种的组合。
13.根据权利要求1所述的声学复合材料，其特征在于，所述沉淀助剂包括聚丙烯酰胺、淀粉、聚乙烯亚胺、聚酰亚胺及瓜尔胶中的一种或几种的组合。
14.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，所述声学复合材料的克重范围为50-1200g/m2。
15.根据权利要求1-3任一项所述的声学复合材料，其特征在于，所述声学复合材料的形状包括片状、块状或不规则形状。
16.权利要求1-15任一项所述声学复合材料的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
步骤一：将纤维状材料、多孔粉体材料及沉淀助剂分别分散于水中，得到纤维状材料分散液、多孔粉体材料分散液及沉淀助剂分散液；
步骤二：将多孔粉体材料分散液加入到纤维状材料分散液中混合均匀，再加入沉淀助剂分散液混合均匀，以使纤维状材料相互交织并同时将多孔粉体材料沉淀在纤维状材料的表面；
步骤三：对步骤二所得混合液进行过滤，得到前体材料；
步骤四：再对所述前体材料进行干燥，得到声学复合材料。
17.一种扬声器，包括一个或多个声学传感器、一个或多个外壳，所述一个或多个声学传感器与所述一个或多个外壳组合形成扬声器后腔，其特征在于，所述扬声器后腔中装配有权利要求1-15任一项所述的声学复合材料。
18.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备的扬声器后腔中装配有权利要求1-15任一项所述的声学复合材料。
19.根据权利要求18所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括智能手机、TWS耳机、头戴式耳机、智能眼镜、智能手表、VR设备、AR设备、平板电脑或轻薄笔记本电脑。
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| CN202311194805.XA CN117241206A (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 一种声学复合材料及其制作方法和扬声器、电子设备 |
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|---|---|---|---|
| CN202311194805.XA CN117241206A (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 一种声学复合材料及其制作方法和扬声器、电子设备 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117241206A true CN117241206A (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=89097895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311194805.XA Pending CN117241206A (zh) | 2023-09-15 | 2023-09-15 | 一种声学复合材料及其制作方法和扬声器、电子设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN117241206A (zh) |
-
2023
- 2023-09-15 CN CN202311194805.XA patent/CN117241206A/zh active Pending
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