專利名稱：熱塑性發(fā)泡nvh材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)泡NVH材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于汽車內(nèi)部的隔音降噪，并能達到汽車材料輕量化作用的熱塑性材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
節(jié)能、環(huán)保、安全、舒適、智能化和網(wǎng)絡(luò)化，是當(dāng)今世界汽車技術(shù)發(fā)展的總趨勢，汽車新能源化和傳統(tǒng)汽車的節(jié)能降耗已成為世界汽車業(yè)的競爭新高地。其中，汽車的輕量化是主要的發(fā)展方向，研究表明，轎車重量減輕10％，燃油消耗可減少6％，由此可見，通過減輕轎車的自重，降低油耗，節(jié)約能源，減少汽車排放，具有十分重要的戰(zhàn)略意義和經(jīng)濟效益。
隨著經(jīng)濟水平及城市化的快速發(fā)展，轎車迅速普及，為了達到人類與汽車共存，降低噪音污染和危害，必須保護好環(huán)境，合理實施降低噪音的應(yīng)對措施。阻隔噪音傳播的有效途徑主要是采用NVH材料對汽車進行吸音、隔音、密封、減震處理。在全車進行隔音降噪的過程中，使用的吸音隔音產(chǎn)品本身具有的吸音性能好壞將會直接影響到降噪的效果。
目前，在聲學(xué)中存在“質(zhì)量定律”，該質(zhì)量定律說明材料或結(jié)構(gòu)的單位面積質(zhì)量越大，吸音隔音效果越好，這樣，為了達到很好的吸音效果，就會勢必增加吸音隔音材料的質(zhì)量。另一方面，這些吸音隔音材料只能在部分頻率下有一定的吸音效果，如聚氨酯泡沫塑料對高頻率的聲波顯示了高的吸音率，而對低頻聲波的吸音率則不理想，而乙丙橡膠(EPDM)發(fā)泡橡膠材料卻恰恰相反。
中國專利01257464中報道了一種隔音、吸音片材，其特別之處在于主要由高分子發(fā)泡吸音片材、設(shè)置在片材表面的黏合劑以及設(shè)置在粘合劑表面的保護紙片構(gòu)成。中國專利91214420報道了一種吸收能量的復(fù)合材料裝飾板，由無紡化纖布1、4，聚酯層2，PEP發(fā)泡填充料在相鄰層間經(jīng)粘接劑粘接復(fù)合。上述的隔音、吸音材料均是復(fù)合型材料，吸音效果一般，如果要增加吸音性能，勢必要增加材料的厚度等。且材料的每一層都是粘合而成，不僅制備步驟繁瑣，且長時間使用后容易破損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種減震降噪性能良好，且同時能夠達到汽車材料輕量化目的的新型熱塑性發(fā)泡NVH材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述這種發(fā)泡NVH材料的制造方法。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料設(shè)計成一種鈴狀的特殊結(jié)構(gòu)，以環(huán)保的熱塑性塑料作為基體材料，添加多空陶瓷粒子等無機顆粒制成，其特點是利用基體內(nèi)的眾多泡孔起到隔音效果，同時通過泡孔內(nèi)的微珠在聲波激勵下的振動碰撞及相互間摩擦將聲能轉(zhuǎn)化成機械能，并最終轉(zhuǎn)化為熱能而消耗，起到吸音、隔音和減震的效果。這種NVH材料不遵從“質(zhì)量定律”，不需要增加質(zhì)量和厚度來改善其吸/隔音效果，因此完全可以實現(xiàn)NVH材料的輕量化，而且這類材料中也不含有鉛、玻璃纖維和石棉制品等有害物質(zhì)，因此對環(huán)境和人體沒有危害。
本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案一種熱塑性發(fā)泡NVH材料，包括作為基體材料的熱塑性樹脂100份、交聯(lián)劑0.3-1.3份、發(fā)泡劑5-10份、發(fā)泡助劑1-2份、無機顆粒1-25份(以上均為重量份數(shù))。
本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，優(yōu)選的技術(shù)方案是基體材料的熱塑性樹脂100份、交聯(lián)劑0.6-1.3份、發(fā)泡劑7-10份、發(fā)泡助劑1-2份、無機顆粒5-25份(以上均為重量份數(shù))。
本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其中熱塑性樹脂可以是聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)或者聚乙烯(PE)等，由于EVA易于加工及發(fā)泡，而選用PP則更有利于材料回收利用，因此優(yōu)選EVA或PP。
本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其中無機顆?？梢赃x用漂珠、反光玻璃球、實心微珠、多孔陶瓷粒子等，由于多孔陶瓷粒子顆粒小、易分散，可以均勻地分散在熱塑性樹脂基體中，因此優(yōu)選多孔陶瓷粒子。無機顆粒的平均直徑要求為5-500微米。直徑太大，聲波的能量不足以使得無機顆粒震動，因此達不到吸音隔音的效果；直徑過小，無機顆粒不易分散，難以與基體材料均勻共混，也難以達到優(yōu)異的吸音隔音的效果。
本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其中交聯(lián)劑可以是過氧化辛酰、過氧化月桂酰、過氧化硬脂酰、過氧化對氯苯甲酰、過氧化二異丙苯(DCP)或過氧化苯甲酰(BPO)中的一種或者組合，優(yōu)選過氧化二異丙苯。
本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其中發(fā)泡劑可以是碳酸氫鈉、對甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、對甲苯磺氨基脲、偶氮二甲酰胺(AC)等中的一種或者組合，優(yōu)選偶氮二甲酰胺。
為了提高發(fā)泡劑發(fā)泡效果，應(yīng)適當(dāng)添加發(fā)泡助劑，發(fā)泡助劑可以是硬脂酸、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅(ZnHSt)或氧化鋅(ZnO)等中的一種或者組合。優(yōu)選硬脂酸鋅。
傳統(tǒng)吸音材料如工業(yè)橡塑板、發(fā)泡硅膠板、聚氨脂泡沫塑料等在吸音隔音過程中遵從“質(zhì)量定律”，材料的單位面積質(zhì)量越大，吸音隔音效果越好，而與傳統(tǒng)材料相比，由于NVH材料不需要增加質(zhì)量和厚度來改善其吸音隔音效果，因此達到同樣的吸音效果能夠減輕重量10～60％。
本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料的制造方法，該方法是將100份熱塑性樹脂置于加熱至100℃-130℃的兩輥開煉機中開煉，時間20-30分鐘，其間加入0.3-1.3份交聯(lián)劑、5-10份發(fā)泡劑、1-2份發(fā)泡助劑、1-25份無機顆粒，開煉好的樣品冷壓成型(10×10×6mm3)，然后在175℃-185℃溫度下加壓發(fā)泡20-30分鐘，壓力控制在10-20MPa，最終制得NVH發(fā)泡材料。
本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，在基體樹脂發(fā)泡的基礎(chǔ)上添加無機填料，具有一種鈴狀的新型結(jié)構(gòu)，在寬頻率結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)具有優(yōu)異的吸音隔音性能。
2、本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料不添加任何有害物質(zhì)，對環(huán)境和人體沒有危害，環(huán)保性能好。
3、本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，由于不需要增加質(zhì)量和厚度來改善其吸音隔音效果，因此，其重量也比一般同性能的隔音材料輕。
4、本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，工藝簡單，一次成型，不需要其它的后續(xù)操作步驟。


圖1是本發(fā)明所述的鈴狀結(jié)構(gòu)的熱塑性發(fā)泡NVH材料的降噪原理圖。
具體實施例方式
將100份熱塑性樹脂置于加熱至110℃的兩輥開煉機中開煉，時間20分鐘左右，其間加入交聯(lián)劑、發(fā)泡劑、發(fā)泡助劑及無機顆粒，開煉好的樣品冷壓成型(10×10×6mm3)，然后在180℃溫度下加壓發(fā)泡20分鐘，壓力控制在15MPa左右，最終制得NVH發(fā)泡材料。
通過改變NVH材料中無機填料含量獲得實施例1至3和比較例1，見表1。
通過改變NVH材料中交聯(lián)劑含量獲得實施例4至7，見表2。
通過改變NVH材料中發(fā)泡劑含量獲得實施例8至10和比較例2，見表3。
稱取待試驗的實施例樣品0.2g左右，切成碎塊，用分析天平精確稱量；用200目的不銹鋼絲網(wǎng)將其包好，放在二甲苯中，沸騰回流6h；將試樣在80℃下干燥8h，稱重。交聯(lián)度＝(殘留物質(zhì)量/初始質(zhì)量)×100％。
將待試驗的實施例以擊頻波譜儀2010測量材料的吸音系數(shù)。將測量管(直徑為49mm，長度為2.2m)裝有一個可移動的加熱裝置，測量頻率為300～4000Hz。全部樣品的厚度均是15mm。吸聲系數(shù)a0可通過下式計算a0＝4n/(1+n)2式中，n＝Pmin/Pmax，Pmin和Pmax分別指最低聲壓級和最高聲壓級。測試NVH材料的吸音系數(shù)，比較各種配方性能差別。結(jié)果如下面表格所示。
表1無機顆粒加量變化對材料吸音性能影響

表2交聯(lián)劑加量變化對材料吸音性能影響

表3發(fā)泡劑加量變化對材料吸音性能影響

權(quán)利要求
1.一種熱塑性發(fā)泡NVH材料，其原料組成的重量份數(shù)包括作為基體材料的熱塑性樹脂100份、交聯(lián)劑0.3-1.3份、發(fā)泡劑5-10份、發(fā)泡助劑1-2份、無機顆粒1-25份。
2.如權(quán)利要求1所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，無機顆粒被包裹在熱塑性樹脂的泡孔內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，原料組成的重量份數(shù)為作為基體材料的熱塑性樹脂100份、交聯(lián)劑0.6-1.3份、發(fā)泡劑7-10份、發(fā)泡助劑1-2份、無機顆粒5-25份。
4.如權(quán)利要求1～3所述的任一熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，熱塑性樹脂是指聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚乙烯。
5.如權(quán)利要求1～3所述的任一熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，無機顆粒的平均直徑為5-500微米。
6.如權(quán)利要求5所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，無機顆粒是指漂珠、反光玻璃球、實心微珠或多孔陶瓷粒子。
7.如權(quán)利要求1～3所述的任一熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，交聯(lián)劑是下述的一種或其組合過氧化辛酰、過氧化月桂酰、過氧化硬脂酰、過氧化對氯苯甲酰、過氧化二異丙苯或過氧化苯甲酰。
8.如權(quán)利要求1～3所述的任一熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，發(fā)泡劑是下述的一種或其組合碳酸氫鈉、對甲苯磺酰肼、苯磺酰肼、對甲苯磺氨基脲、偶氮二甲酰胺(AC)。
9.如權(quán)利要求1～3所述的任一熱塑性發(fā)泡NVH材料，其特征在于，發(fā)泡助劑是下述的一種或其組合硬脂酸、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鉛、硬脂酸鋅(ZnHSt)、氧化鋅(ZnO)。
10.如權(quán)利要求1～3所述的任一熱塑性發(fā)泡NVH材料的制備方法，該方法是將100份熱塑性樹脂置于加熱至100℃-130℃的兩輥開煉機中開煉，時間20-30分鐘，其間加入0.3-1.3份交聯(lián)劑、5-10份發(fā)泡劑、1-2份發(fā)泡助劑、1-25份無機顆粒，開煉好的樣品冷壓成型(10×10×6mm3)，然后在175℃-185℃溫度下加壓發(fā)泡20-30分鐘，壓力控制在10-20Mpa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種發(fā)泡NVH材料領(lǐng)域，特別涉及用于汽車內(nèi)部的隔音降噪，并能達到汽車材料輕量化作用的熱塑性材料領(lǐng)域。本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，其原料組成的重量份數(shù)包括作為基體材料的熱塑性樹脂100份、交聯(lián)劑0.3－1.3份、發(fā)泡劑5－10份、發(fā)泡助劑1－2份、無機顆粒1－25份。本發(fā)明所述的熱塑性發(fā)泡NVH材料，在基體樹脂發(fā)泡的基礎(chǔ)上添加無機填料，具有一種鈴狀的新型結(jié)構(gòu)，在寬頻率結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)具有優(yōu)異的吸音隔音性能；對環(huán)境和人體沒有危害，環(huán)保性能好；由于不需要增加質(zhì)量和厚度來改善其吸音隔音效果，因此，其重量也比一般同性能的隔音材料輕；工藝簡單，一次成型，不需要其它的后續(xù)操作步驟。
文檔編號C08J9/00GK1730536SQ20051002956
公開日2006年2月8日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者王東川, 劉啟志, 杜漢斌, 孫成智, 楊爽, 王旭平, 柯楓 申請人:上海汽車集團股份有限公司