CN117534900B - 一种橡胶音膜及发声器件及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种橡胶音膜及发声器件及其应用，橡胶音膜含有质量百分数为0.2‑60%的失真改善剂；失真改善剂为嵌段聚合物，失真改善剂的端基或者至少一种嵌段组分包括质量分数为0.02‑25%的能够发生化学反应的特殊化学交联点；失真改善剂的各嵌段数均分子量为300‑100000；失真改善剂可通过活性聚合精确制备或通过活性聚合精确制备主体结构。本发明所述橡胶音膜含有失真改善剂，其结构以及特殊化学交联点的含量精确可控，进而使得其阻尼峰的位置、高低以及宽窄精确可控，进而使得所得橡胶音膜的阻尼特性精确可控。将本发明所得橡胶音膜应用于发声器件时，能够在保持良好的频响特性的同时可精准降低低频段的失真（THD），同时其可控性强，性能稳定，应用范围极广。
Description
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种橡胶音膜及发声器件及其应用。
背景技术
随着电子技术的迅速发展和人们生活水平的提高，消费者对于发声器件的音质要求越来越多。降低发声器件在特定频率段的失真（THD），提升发声器件音质越来受到研究者的重视。音膜材料，作为发声器件的重要组成部分，通过调控音膜材料的结构与性能，可显著降低发声器件的THD。
橡胶音膜由于其自身独特的物性，在高端发声器件领域获得青睐。如何通过精准提升橡胶音膜的性能，精准降低发声器件的THD越来越受到人们的关注。
因此，本领域亟需一种阻尼精确可控的橡胶音膜，进而精准降低扬声器的失真（THD）。
发明内容
本发明的目的在于提供一种橡胶音膜及发声器件及其应用，所述橡胶音膜包括具有精准结构的，能够精准调控橡胶音膜的阻尼性能，进而精准降低发声器件的失真（THD）。
本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明揭示了一种橡胶音膜，其包括质量百分数为0.2-60%的失真改善剂，所述失真改善剂为嵌段聚合物，所述失真改善剂的端基或者至少一种嵌段组分包括质量分数为0.02-25%的能够发生化学反应的特殊化学交联；所述失真改善剂的各嵌段数均分子量为300-100000；所述失真改善剂可通过活性聚合精确制备或通过活性聚合精确制备主体结构。
优选地，所述嵌段聚合物为两嵌段，三嵌段或多嵌段聚合物，各嵌段协同调节失真性能；所述嵌段聚合物的各组分以分子链段的形式有规律的排列。
优选地，所述嵌段聚合物数均分子量1000-1000000。
优选地，所述活性聚合包括活性自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合或配位聚合中的一种。
优选地，所述特殊化学交联点包括双键、三键、异氰酸酯基、硅氢健、硅氯健、叠氮基、环氧基、腈基、硅氧烷、羧基、羟基、酰胺基、氨基、酰氯键或者酸酐基中的一种或者多种。
优选地，所述失真改善剂的制备方法，包括步骤：提供大分子链转移剂；将所述大分子链转移剂与丙烯酸-2-乙基己酯、引发剂以及第一溶剂混合均匀，在第一条件下反应结束后，除去所述第一溶剂后得到中间聚合物；将所得中间聚合物与丙烯酸羟乙酯、引发剂以及第二溶剂混合均匀后，再于第一条件下反应结合后，除去所述第二溶剂得到所述失真改善剂。
优选地，以质量份数计，所述橡胶音膜组分中还包括150-200份的主体橡胶、2-5份的增强填料、1.5-2.5份的硫化剂、2-5份的助硫化剂、2-3.5份的防老剂以及2-3份的脱模剂。
第二方面，本发明提供了一种发声器件，其包括音圈、磁路系统、支撑结构以及如上所述的橡胶音膜。
第三方面，本发明提供了一种上述发声器件在终端产品中的应用。
本发明的有益效果在于：
本发明所述橡胶音膜包括失真改善剂，所述失真改善剂为嵌段聚合物，其结构以及所述特殊化学交联点的含量精确可控，进而使得其阻尼峰的位置、高低以及宽窄精确可控，进而使得所得橡胶音膜的阻尼特性精确可控。将本发明所得橡胶音膜应用于发声器件时，能够在保持良好的频响特性的同时可精准降低低频段的失真（THD），同时其可控性强，性能稳定，应用范围极广。
附图说明
图1为实施例1所得对称三硫代碳酸酯1H核磁谱图。
图2为装配有本发明实施例1-3所得橡胶音膜以及现有技术中的橡胶音膜的扬声器的THD曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
第一方面，本发明揭示了一种橡胶音膜，其包括质量百分数为0.2-60%的失真改善剂，所述失真改善剂为嵌段聚合物，所述失真改善剂的端基或者至少一种嵌段组分包括质量分数为0.02-25%的能够发生化学反应的特殊化学交联点，即嵌段聚合物的端基或某一种嵌段或两种嵌段或多种嵌段组分包括质量分数为0.02%-25%的能发生化学反应的特殊化学交联点；所述失真改善剂的各嵌段数均分子量为300-100000；所述失真改善剂可通过活性聚合精确制备或通过活性聚合精确制备主体结构。
因通过活性聚合制备嵌段聚合物保证分子结构精确可控，进而使得所得失真改善剂嵌段聚合物结构精确可控，其阻尼峰位置，高低，宽窄精确可控，同时其特殊化学交联点含量精确可控，所制备橡胶音膜的阻尼性能精确可控。使用本发明橡胶音膜的扬声器在保持良好频响特性的同时可精准降低低频段的失真（THD），同时其可控性强，性能稳定，应用范围极广。在使用本发明橡胶音膜的发声器件，在特定低频段，发声器件的THD精准明显降低，音质提升，同时对F0，频响几乎无影响。发声器件已应用于手机、平板，电脑、耳机、汽车、电视、音响等领域，因此，本发明具有广阔的应用前景。
优选地，所述嵌段聚合物为两嵌段，三嵌段或多嵌段聚合物，各嵌段协同调节失真性能；所述嵌段聚合物的各组分以分子链段的形式有规律的排列。
优选地，所述嵌段聚合物数均分子量1000-1000000。
优选地，所述活性聚合包括活性自由基聚合、阴离子聚合、阳离子聚合或配位聚合中的一种。
优选地，所述特殊化学交联点包括双键、三键、异氰酸酯基、硅氢健、硅氯健、叠氮基、环氧基、腈基、硅氧烷、羧基、羟基、酰胺基、氨基、酰氯键或者酸酐基中的一种或者多种。
优选地，所述失真改善剂的制备方法，包括步骤：
一次聚合：提供大分子链转移剂；将所述大分子链转移剂与聚合单体丙烯酸-2-乙基己酯、引发剂以及第一溶剂混合均匀，在第一条件下反应结束后，除去所述第一溶剂后得到中间聚合物；
二次聚合：将所得中间聚合物与丙烯酸羟乙酯、引发剂以及第二溶剂混合均匀后，再于第一条件下反应结合后，除去所述第二溶剂得到所述失真改善剂。其中，所述第一条件具体为：通氮气20min，加热至75℃；再通气、回流冷凝条件下反应1-5h。
其中，以质量份数计，所述中间聚合物的制备中包括100份的大分子链转移剂，25-30份的丙烯酸-2-乙基己酯，0.05-0.15份的引发剂AIBN，200份的第一溶剂；
100份的中间聚合物、0.1-0.5份的交联剂、0.001-0.005份的引发剂AIBN、150份的第二溶剂；所述交联剂优选为丙烯酸羟乙酯。
优选地，以质量份数计，所述橡胶音膜组分中还包括150-200份的主体橡胶、2-5份的增强填料、1.5-2.5份的硫化剂、2-5份的助硫化剂、2-3.5份的防老剂以及2-3份的脱模剂。
第二方面，本发明提供了一种发声器件，其包括如上所述的橡胶音膜、音圈、磁路系统以及支撑结构。
第三方面，本发明提供了一种上述发声器件在终端产品中的应用。所述终端产品包括手机、平板、耳机、音响、智能手表、电脑、音箱、电视或者汽车等。
实施例1
S1，高纯度RAFT链转移剂对称三硫代碳酸酯的制备，对称三硫代碳酸酯的合成路线如下：
包括步骤：
S11，二硫化碳按（按质量记）100份、氯仿400份、丙酮200份、四丁基硫酸氢铵10份、甲苯400份室温搅拌均匀；
S12，冰浴控温，滴加50wt%氢氧化钠溶液800份缓慢加入溶液中，溶液逐渐由无色变为红棕色；具体地，所述冰浴控温为将步骤S11中的混合体系于冰水混合物中进行反应；
S13，搅拌过夜，形成上层为黑红色有剧烈气味的油层，下层为土黄色的浑浊液；
S14，过量的稀盐酸缓慢滴加进反应液，注意冰浴控温，防止温度升高；静置，抽滤得到有强烈气味的土黄色固体；甲苯/丙酮溶液洗涤后，所述甲苯与丙酮的质量比为4:1，过滤得到黄色固体；真空干燥后利用核磁与质谱表征其结构，结果如图1所示，图1中a代表，b代表-COOH，DMSO代表溶剂峰，坐标ppm为化学位移单位；表明我们成功制备出了高纯度RAFT链转移剂对称三硫代碳酸酯。
S2，大分子链转移剂的制备，包括步骤：
称取苯乙烯100份（按质量份数计），采用上述制备方制得的对称三硫代碳酸酯1份，引发剂AIBN 0.1份，溶剂150份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得所需聚苯乙烯。
S3，失真改善剂的制备采用自由基聚合，包括步骤：
S31，一次聚合：以质量份数计，称取所得聚苯乙烯100份，丙烯酸-2-乙基己酯30份，引发剂AIBN 0.05份，溶剂200份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得中间聚合物；
S32，二次聚合：以质量份数计，称取所得中间聚合物100份，交联剂丙烯酸羟乙酯0.1份，引发剂AIBN 0.001份，溶剂150份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得失真改善剂，记为失真改善剂1。
实施例2
与实施例1相比较，实施例2的区别在于所述失真改善剂的制备不同，具体地：
以质量份数计，称取聚苯乙烯100份，丙烯酸-2-乙基己酯25份，引发剂AIBN 0.01份，溶剂200份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得所需中间聚合物。
以质量份数计，称取中间聚合物100份，丙烯酸羟丙酯0.2份，引发剂AIBN 0.002份，溶剂150份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得失真改善剂，记为失真改善剂2。
实施例3
与实施例1相比较，实施例3的区别在于所述失真改善剂的制备不同，具体地：
以质量份数计，取聚苯乙烯100份，丙烯酸-2-乙基己酯35份，引发剂AIBN 0.15份，溶剂200份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得所需中间聚合物。
以质量份数计，称取中间聚合物100份，丙烯酸羟丁酯0.3份，引发剂AIBN 0.004份，溶剂150份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得失真改善剂，记为失真改善剂3。
实施例4
以主橡胶为AEM橡胶为例，按照表1所示分别将实施例1-3所得失真改善剂，将增强填料、硫化剂、助硫化剂、防老剂以及脱模剂等原料混合均匀后得到橡胶混炼胶，再利橡胶压延机，平板硫化机或涂布机将混炼胶压成或涂成100微米左右的薄片，利用音膜压机在200℃，0.2MPa条件下热压10min，压制橡胶音膜，分别得到现有技术中的橡胶音膜、含有失真改善剂1、2和3的橡胶音膜，分别将其配到扬声器，得到对应扬声器，然后测试其失真（THD）性能，结果如图2。
如图2所示，在对制备得到的扬声器中，相对于装配有现有技术中的橡胶音膜扬声器，装配有本发明的技术方案得到的橡胶音膜的扬声器在低频率段的总谐波失真数值较小，发声器件的THD精准明显降低，音质提升，同时对F0，频响几乎无影响。发声器件已应用于手机、平板，电脑、耳机、汽车、电视、音响等领域，因此，本发明具有广阔的应用前景。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种橡胶音膜，其特征在于：其包括质量百分数为0.2-60%的失真改善剂；所述失真改善剂为嵌段聚合物，所述失真改善剂的端基或者至少一种嵌段组分包括质量分数为0.02-25%的能够发生化学反应的特殊化学交联点；所述失真改善剂的各嵌段数均分子量为300-100000；所述失真改善剂可通过活性聚合精确制备或通过活性聚合精确制备主体结构;
所述失真改善剂的制备方法，包括步骤：提供大分子链转移剂；将所述大分子链转移剂与丙烯酸-2-乙基己酯、引发剂以及第一溶剂混合均匀，在第一条件下反应结束后，除去所述第一溶剂后得到中间聚合物；将所得中间聚合物与丙烯酸羟乙酯、引发剂以及第二溶剂混合均匀后，再于第一条件下反应结合后，除去所述第二溶剂得到所述失真改善剂;
其中，所述大分子链转移剂的制备方法包括步骤：
S1，高纯度RAFT链转移剂对称三硫代碳酸酯的制备，对称三硫代碳酸酯的合成路线如下：
；
包括步骤：
S11，按质量份数计，二硫化碳按100份、氯仿400份、丙酮200份、四丁基硫酸氢铵10份、甲苯400份室温搅拌均匀；
S12，冰浴控温，滴加50wt%氢氧化钠溶液800份缓慢加入溶液中，溶液逐渐由无色变为红棕色；具体地，所述冰浴控温为将步骤S11中的混合体系于冰水混合物中进行反应；
S13，搅拌过夜，形成上层为黑红色有剧烈气味的油层，下层为土黄色的浑浊液；
S14，过量的稀盐酸缓慢滴加进反应液，注意冰浴控温，防止温度升高；静置，抽滤得到有强烈气味的土黄色固体；甲苯/丙酮溶液洗涤后，所述甲苯与丙酮的质量比为4:1，过滤得到黄色固体；
S2，大分子链转移剂的制备，包括步骤：
按质量份数计，称取苯乙烯100份，采用上述制备方制得的对称三硫代碳酸酯1份，引发剂AIBN 0 .1份，溶剂150份，加入反应釜混合均匀，通氮气20min ,加热至75℃；在通气，回流冷凝条件下反应1-5h，除去溶剂即得所需聚苯乙烯。
2.根据权利要求1所述的橡胶音膜，其特征在于：所述嵌段聚合物数均分子量1000、1000000。
3.根据权利要求1所述的橡胶音膜，其特征在于：以质量份数计，所述橡胶音膜组分中还包括150-200份的主体橡胶、2-5份的增强填料、1.5-2.5份的硫化剂、2-5份的助硫化剂、2-3.5份的防老剂以及2-3份的脱模剂。
4.一种发声器件，其特征在于：包括音圈、磁路系统、支撑结构以及如权利要求1-3任一项所述的橡胶音膜。
5.一种如权利要求4所述的发声器件在终端产品中的应用。
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