CN117550833B - 一种吸音块材及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种吸音块材及其制备方法和应用；所述吸音块材具有直径由内部至表层逐渐增加的梯度孔隙；所述吸音块材的厚度为0.5‑5mm。本发明的吸音块材具有梯度孔隙，所述孔隙直径由块材内部到表层逐渐增加，所述孔隙能使吸音块材内部吸声材料暴露在空气中发挥作用，孔隙之间的梯度变化能降低空气振动阻尼；所述吸声材料的原料之间的粘接强度大、减少了掉粉并且保证了所述孔隙结构的稳定性；所述吸音块材表层为直径为20‑200μm大孔隙，当所述吸音块材与发声后腔贴合时，贴合面也能暴露在空气中发挥作用，提高了块材在不同形貌扬声器后腔时的性能。

Description

一种吸音块材及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及吸音材料技术领域，特别涉及一种吸音块材及其制备方法和应用。
背景技术
在声学领域，为提高扬声器声学质量，一般采用在扬声器后腔填充吸音材料的方法，可以虚拟提高扬声器后腔体积。移动终端或其他电子设备上的小型扬声器后腔体积小，填充吸音材料是种行之有效的策略，能极大改善低频性能，显著提高声学品质。
目前，吸音粉料多为10μm以下无机粒子，无法直接添加在扬声器后腔中，否则粉料泄露会导致扬声器被破坏，故常将吸音粉料成型为一定尺寸吸音颗粒或吸音块材。吸音颗粒在高频扬声器后腔中工作时，由于后腔空气振动，颗粒发生碰撞，吸音颗粒会产生掉粉，吸音性能下降等问题，严重时甚至会破坏扬声器。而吸音块材避免了这些问题，但吸音块材由于体积大，阻碍了后腔空气流。块材阻尼高，块材上部分吸音粉料无法发挥作用，吸音性能差。虽然本领域人员已制备超薄吸音片材，但其应用受到局限，且薄片强度低。
因此，为解决上述吸音块材存在问题，有必要提供一种吸音块材及其制备方法和应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸音块材及其制备方法和应用；所述吸音块材具有低阻尼、不易掉粉并且强度高的特性。
本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种吸音块材，所述吸音块材具有直径由内部至表层逐渐增加的梯度孔隙；所述吸音块材内部的孔隙直径为1-20μm；所述吸音块材表层的孔隙直径为20-200μm；所述吸音块材的厚度为0.5-5mm。
优选地，所述梯度孔隙以纵向、横向或交错排列中的一种或几种排列设置。
优选地，以重量份数计，所述吸音块材包括原料：100份的吸音粉料、3-15份的粘结剂、1-10份的增稠剂以及80-200份的水。
优选地，所述吸音粉料为粒径小于10μm的沸石材料；所述沸石材料包括MFI分子筛、MEL分子筛或FER分子筛中的一种或几种。
优选地，所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、丁苯乳液、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚苯乙烯醋酸酯、聚氨酯树脂或聚乙基乙烯醋酸酯盐中的一种或几种。
优选地，所述增稠剂包括羧丙基甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、海藻酸钠或明胶中的一种或几种。
优选地，所述吸音块材为整体结构或者包括多个块状结构单元。
第二方面，本发明提供一种用于制备如上所述的吸音块材的制备方法，包括步骤：
将原料共混制成混合浆料；其中，所述原料包括吸音粉料、粘接剂、增稠剂和水；
将所得混合浆料填充到预冷的模具中，并将模具置于低温环境中使所述混合浆料冷冻结晶，得到冷冻结晶浆料；所述模具预冷温度为0到-20℃，所述低温环境温度为0到-60℃；
将所得冷冻结晶浆料进行真空冷冻干燥处理，得到吸音块材。
第三方面，本发明提供一种如上所述的吸音块材在扬声器中的应用，所述扬声器包括上述吸音块材以及发声后腔，所述吸音块材填设于所述发声后腔内；所述吸音块材与所述发声后腔的部分腔体或全部腔体匹配。
本发明的有益效果在于：
本发明提供了一种吸音块材及其制备方法和应用，所述吸音块材具有梯度孔隙，所述孔隙直径由块材内部到表层逐渐增加，所述孔隙能使吸音块材内部吸声材料暴露在空气中发挥作用，孔隙之间的梯度变化能降低空气振动阻尼；所述吸声材料的原料之间的粘接强度大、减少了掉粉并且保证了所述孔隙结构的稳定性；所述吸音块材表层为直径为20-200μm大孔隙，当所述吸音块材与发声后腔贴合时，贴合面也能暴露在空气中发挥作用，提高了块材在不同形貌扬声器后腔时的性能。
附图说明
图1为本发明的吸音块材截面的SEM形貌测试图。
图2为本发明的吸音块材的表面的显微镜形貌测试图。
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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种吸音块材，如图1和图2所示，所述吸音块材具有直径由内部至表层逐渐增加的梯度孔隙，所述梯度孔隙之间填充有吸音材料；所述吸音块材的厚度为0.5-5mm。
本发明所述吸音块材具有梯度孔隙，所述孔隙直径由块材内部到表层逐渐增加，所述孔隙能使吸音块材内部吸声材料暴露在空气中发挥作用，孔隙之间的梯度变化能降低空气振动阻尼；所述吸音块材的原料之间的粘接强度大、减少了掉粉并且保证了所述孔隙结构的稳定性；所述吸音块材表层为直径为20-200μm大孔隙，当所述吸音块材与发声后腔贴合时，贴合面也能暴露在空气中发挥作用，避免常规吸音块材应用在后腔时性能下降，提高了块材在不同形貌扬声器后腔时的性能。
需要说明的是，本发明中所述表层指的是所述吸音块材最先结晶的部分；也是在制备时原料与模具接触的部分；也指的是最后样品制备完成，与发声腔接触面。
优选地，所述吸音块材内部的孔隙直径为1-20μm；所述吸音块材表层的孔隙直径为20-200μm。具体地，以所述吸音块材的几何中心区域为核心，向表层呈梯度变化，中心区域的孔隙细小呈蜂窝状，表层区域孔隙的孔径较大、较规整。
优选地，参见图1所示，所述梯度孔隙以纵向、横向或交错排列中的一种或几种排列设置；即所述梯度孔隙以纵向、横向或者交错排列中的一种排列方式分布于所述吸音块材；或者以纵向、横向或者交错排列中两种或者三种混合的排列方式分布于所述吸音块材。孔隙之间存在交错与平行等分布方式，即所述梯度孔隙呈等间距和/或非等间距分布。
优选地，以重量份数计，所述吸音块材包括原料：100份的吸音粉料、3-15份的粘结剂、1-10份的增稠剂以及80-200份的水。所述吸音块材中包括增稠剂可以极大提高块材强度，减少掉粉，高强度块材能保证了块材孔道结构稳定。
优选地，所述吸音粉料为粒径小于10μm的沸石材料；所述沸石材料包括MFI分子筛、MEL分子筛或FER分子筛中的一种或几种。
所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、丁苯乳液、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚苯乙烯醋酸酯、聚氨酯树脂或聚乙基乙烯醋酸酯盐中的一种或几种。
所述增稠剂包括羧丙基甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、海藻酸钠或明胶中的一种或几种。
所述吸音块材为整体结构或者包括多个块状结构单元。
进一步地，当所述吸音块材包括多个块状结构单元时，包括如下制备方案：
方案一，制备较薄块材，多层叠加，可较好提高块材与空气接触面。
方案二，在扬声器后腔中，根据腔体实际情况，将整体结构分割成单独小块材，再在其中添加泡棉缓冲或其他透气性结构组合使用。
第二方面，本发明实施例提供了一种用于制备上述吸音块材的制备方法，包括步骤：
将原料共混制成混合浆料；其中，所述原料包括吸音粉体、粘接剂、增稠剂以及水；
将所得混合浆料填充到预冷的模具中，并将模具置于低温环境中使所得混合浆料冷冻结晶，得到冷冻结晶浆料；所述模具预冷温度为0到-20℃，所述低温环境温度为0到-60℃；
将所得冷冻结晶浆料进行真空冷冻干燥处理，得到吸音块材。
本发明中所述吸音块材的孔隙的形成由于在制备过程中水结晶将其他固体原料排开，水升华干燥后便形成了孔道结构，再通过优选的浆料粘度以及低温冷冻条件，进而控制冰晶从外向内的生长速度，在冷冻结晶过程中内部与表面存在温度梯度，越往块材内部，冰晶的排开力越弱孔隙的直径越小，从而最终形成了具有梯度变化的孔隙结构，冷冻温度梯度变化对浆料也存在影响，冷冻温度越低，固相粒径越小，浆料的粘度越低，形成的孔隙越大；同时，制备过程中冰晶与其他固相组分相互包裹形成吞噬现象，使得所得吸音块材内形成多孔结构。
第三方面，本发明提供一种上述吸音块材在扬声器中的应用，所述扬声器包括上述吸音块材以及发声后腔，所述吸音块材填设于所述发声后腔内；所述吸音块材与所述发声后腔的部分腔体或全部腔体匹配，即在所述吸音块材的制备过程中，通过在不同模具中成型可制备出对所述发声后腔进行完全填充或者不完全填充的吸音块材。具体地，通过将浆料在不同模具中成型制备块材，所述模具如果是以腔体为模板制备，则所制备块材与腔体完全贴合。适用于不规整，腔体凹凸表面。如果不完全填满，则腔体与部分壁面接触。
实施例1
吸音块材的制备，包括步骤：
1，将100份沸石，10份聚苯乙烯丙烯酸酯乳液胶黏剂，5份羧丙基甲基纤维素钠，150份水混合，搅拌1h；
2，将模具在温度-10℃预冷1h后取出，并向模具中加入上述混合浆料，接着将装有浆料的模具放置在-40℃环境中30min，得到冷冻结晶混合浆料；
3，将上述冷冻结晶浆料放置在冷冻干燥机干燥12H，将干燥后样品放置在100℃烘箱烘烤12h，室温冷却后得到所述吸音块材。
对比例1
采用现有技术中的制备方法制备吸音块材，包括步骤：
1，将100份沸石，10份丙烯酸酯乳液胶黏剂，1份羧丙基甲基纤维素钠，150份水混合，搅拌1h；
2，向模具中加入上述混合浆料，接着将装有浆料的模具放置在-10℃环境中60min，得到冷冻结晶混合浆料；
3，将上述冷冻结晶浆料放置在冷冻干燥机干燥12h，将干燥后样品放置在100℃烘箱烘烤12h，室温冷却后得到所述吸音块材。
为了进一步说明所述吸音块材性能与所述梯度孔隙优势，对常规吸音颗粒，实施例1与对比例1样品进行测试对比，为统一变量，将不同实施例吸音块制备成10×14×2mm3长方体，取与块材体积相同的常规吸音颗粒，所述测试包括阻抗测试及跌落测试，测试腔体体积为0.4mL，跌落方式为1m高处重复跌落10次，对比结果如下表1所示。
表1
上表中，实施例1所述吸音块材较同体积常规吸音颗粒的共振频率降低性能（ΔF0）好22Hz，且阻抗峰值高0.3Ω。对比例1的块材性能较同体积吸音颗粒低13Hz，且阻抗峰值低1.2Ω。分析可知，由于实施例1所述吸音块材具有梯度孔隙，透气性提高，吸音粉料完全暴露在空气中，充分发挥吸音作用，所以阻抗与吸音性能较常规吸音颗粒优秀。通过跌落测试也可看出所述吸音块材强度也较高，稳定性好。
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)

1.一种吸音块材，其特征在于：所述吸音块材具有直径由内部至表层逐渐增加的梯度孔隙；所述吸音块材内部的孔隙直径为1-20μm；所述吸音块材表层的孔隙直径为20-200μm；所述吸音块材的厚度为0.5-5mm；以重量份数计，所述吸音块材包括原料：100份的吸音粉料、3-15份的粘结剂、1-10份的增稠剂以及80-200份的水；所述吸音粉料为粒径小于10μm的沸石材料；所述沸石材料包括MFI分子筛、MEL分子筛或FER分子筛中的一种或几种；所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、丁苯乳液、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚苯乙烯醋酸酯、聚氨酯树脂或聚乙基乙烯醋酸酯盐中的一种或几种；所述增稠剂包括羧丙基甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、海藻酸钠或明胶中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的吸音块材，其特征在于：所述梯度孔隙呈纵向、横向或交错排列中的一种或几种排列设置。
3.根据权利要求1所述的吸音块材，其特征在于：所述吸音块材为整体结构或者包括多个块状结构单元。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的吸音块材的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将原料共混制成混合浆料；其中，所述原料包括吸音粉料、粘结剂、增稠剂和水；以重量份数计，所述吸音块材包括原料：100份的吸音粉料、3-15份的粘结剂、1-10份的增稠剂以及80-200份的水；
所述吸音粉料为粒径小于10μm的沸石材料；所述沸石材料包括MFI分子筛、MEL分子筛或FER分子筛中的一种或几种；所述粘结剂包括聚丙烯酸酯、丁苯乳液、聚苯乙烯丙烯酸酯、聚苯乙烯醋酸酯、聚氨酯树脂或聚乙基乙烯醋酸酯盐中的一种或几种；所述增稠剂包括羧丙基甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、海藻酸钠或明胶中的一种或几种；
将所得混合浆料填充到预冷的模具中，并将模具置于低温环境中使浆料冷冻结晶，得到冷冻结晶浆料；所述模具预冷温度为0到-20℃，所述低温环境温度为0到-60℃；
将所得冷冻结晶浆料进行真空冷冻干燥处理，得到吸音块材。
5.一种如权利要求1-3任一项所述的吸音块材在扬声器中的应用，其特征在于：所述扬声器包括如权利要求1-3任一项所述的吸音块材以及发声后腔，所述吸音块材填设于所述发声后腔内；所述吸音块材与所述发声后腔的部分腔体或全部腔体匹配。
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