一種低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低頻吸聲材料及其制備和應(yīng)用領(lǐng)域，它涉及一種低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外的吸聲材料在中高頻吸聲效果較好，但是低頻吸聲效果不理想。為提高材料的低頻吸聲性能，一般采用增加吸聲材料的厚度的方法，雖然這樣可以提高材料的低頻吸聲性能，但是效果不明顯，并且在使用上也受到空間、材料體積和成本等的限制。另夕卜，還有將吸聲材料設(shè)計(jì)成各種各樣的幾何形狀，如球體、圓錐體、圓柱體、六面體、四面體等等，這樣雖擴(kuò)大了吸聲的有效面積，可以獲得較好的吸聲效果，但是制作工藝較復(fù)雜，且會(huì)受到使用空間的限制，不能被廣泛使用。因此，開(kāi)發(fā)低頻吸聲性能好、輕薄、加工簡(jiǎn)單，低頻吸聲材料就顯得尤為必要。
[0003]三元乙丙橡膠(EPDM)是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物。其特性是其優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。由于三元乙丙橡膠屬于聚烯烴家族，它具有極好的硫化特性;且在所有橡膠當(dāng)中，EPDM具有最低的比重，它能吸收大量的填料而對(duì)性能影響不大。
[0004]沸石是火山熔巖形成的一種架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽礦物，沸石粉由沸石研磨而成，由鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連而形成分子尺寸非常小(通常為0.3?2nm)的孔道和空腔體系，并具有均勻的微孔，其孔徑與一般分子大小相當(dāng)。沸石具有獨(dú)特的吸附性、催化性、離子交換性等。目前沸石粉應(yīng)用局限于魚類飼料添加劑、水質(zhì)改良劑等，沸石粉用在聲學(xué)方面的應(yīng)用還很少，有很大的空間進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用。
[0005]木棉纖維作為一種天然纖維素纖維，具有薄壁大中空的獨(dú)特結(jié)構(gòu)(中空度80%?90%)，其中空率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他現(xiàn)有纖維，是優(yōu)良的隔熱、隔音、保暖和浮力材料。
[0006]通常，多孔復(fù)合材料的中高頻吸聲性能較好，但低頻吸聲性能較差。通過(guò)向復(fù)合材料中加入多孔小分子，以改善復(fù)合材料中孔徑大小、孔隙率，這既可提高中高頻的吸聲性能又可以提高低頻吸聲性能。
[0007]因此，為解決吸聲材料低頻吸聲性能較差的缺陷，本發(fā)明研制了一種低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料及其制備方法，該方法制備的低頻吸聲復(fù)合材料在低頻吸聲性能優(yōu)異，在125?1000Hz的平均吸聲系數(shù)達(dá)到
0.34以上，最大吸聲系數(shù)達(dá)到0.71;本發(fā)明制備得到的吸聲材料輕薄(1?3mm)，制備方法操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益好，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料，其特征在于，包括三元乙丙橡膠和木棉纖維，其中，三元乙丙橡膠和木棉纖維的質(zhì)量比為80?100: 5?15ο
[0010]優(yōu)選地，所述的低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料還包括沸石粉，三元乙丙橡膠和沸石粉的質(zhì)量比為80?100:10?40。
[0 011 ]優(yōu)選地，所述的低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料的厚度為1 m m?3 m m，密度為15.9?21.9g/cm3ο
[0012]本發(fā)明還提供了上述的低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括:
[0013]第一步:混煉:在雙輥筒煉機(jī)上的輥筒間加入80?100質(zhì)量份的三元乙丙橡膠，再向橡膠中添加5?15質(zhì)量份的木棉纖維，將三元乙丙橡膠和木棉纖維進(jìn)行混煉，混煉溫度為30?70°C，混煉時(shí)間為10?30分鐘，混煉后，將混煉料從輥筒上剝下來(lái)，然后剪碎制成混煉碎粒，以備熱壓成形之用；
[0014]第二步:熱壓成型:將混煉碎料鋪在模具中，模具上下都用鋼板夾住;將裝有碎料的模具和鋼板移入平板硫化機(jī)，在5?15MPa的壓力，150?170°C條件下，加壓1?3分鐘；取下鋼板，脫模，冷卻，即得低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料。
[0015]優(yōu)選地，在混煉時(shí)，使用切刀做人工輔助性的混合。
[0016]優(yōu)選地，所述第一步中，將三元乙丙橡膠和木棉纖維進(jìn)行混煉后，在混煉料中添加10?40質(zhì)量份的沸石粉，再次混煉，再次混煉的溫度為30?70°C，混煉時(shí)間為20?60分鐘。
[0017]優(yōu)選地，在再次混煉時(shí)，使用切刀做人工輔助性的混合。
[0018]優(yōu)選地，所述的第二步中，在鋼板和模具之間設(shè)置一層PE粘膜。
[0019]優(yōu)選地，所述的第二步中的冷卻為在常溫下放置冷卻，或使用水進(jìn)行冷卻。
[0020]本發(fā)明利用材料的微孔中空氣的粘滯性和孔壁與空氣間的熱傳導(dǎo)作用，使聲能衰減。此外，氣泡(或空腔)還可將其周圍介質(zhì)的體積壓縮形變轉(zhuǎn)變?yōu)榧羟行巫?，增加了材料的?nèi)耗，也有助于提高材料的吸聲性能，屬于多孔吸聲機(jī)理。通過(guò)向橡膠復(fù)合材料中加入沸石粉，改善復(fù)合材料中孔徑和孔隙率，實(shí)現(xiàn)材料在中高頻具有良好的吸聲性能，同時(shí)在低頻也具有較好的吸聲效果。本發(fā)明的一種低頻吸聲橡膠基復(fù)合材料可應(yīng)用于汽車，建筑、機(jī)械等領(lǐng)域。
[0021]本發(fā)明以三元乙丙橡膠橡膠為基體，主要因?yàn)閮?yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。由于三元乙丙橡膠屬于聚烯烴家族，它具有極好的硫化特性；且在所有橡膠當(dāng)中，EPDM具有最低的比重，它能吸收大量的填料而影響特性不大。木棉纖維為天然的高中空(中空度80%?90%)、超細(xì)纖維，質(zhì)量輕，本身有較好的吸聲性能;沸石粉由鋁氧四面體通過(guò)氧橋鍵相連而形成分子尺寸大小(通常為0.3?2nm)的孔道和空腔體系具有均勻的微孔，其孔徑與一般分子大小相當(dāng)。根據(jù)多孔吸聲機(jī)理，孔隙率適當(dāng)增大有助于吸聲性能提高，而且孔徑越小，吸聲性能越好。因此，制備以三元乙丙橡膠為基體加入木棉纖維和沸石粉制成的復(fù)合材料具有質(zhì)輕、環(huán)保、拓寬了沸石粉在聲學(xué)的領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023 ] (1)本發(fā)明制備的低頻吸聲復(fù)合材料在低頻吸聲性能優(yōu)異，在125?1000Hz的平均吸聲系數(shù)高于0.34，最大吸聲系數(shù)達(dá)到0.71；
[0024](2)本發(fā)明制備的吸聲復(fù)合材料輕薄(1?3mm)，制備方法操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)效益好，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0025](3)復(fù)合材料可用于汽車內(nèi)飾、建筑、高鐵等噪聲較大的場(chǎng)合;制備方法操作簡(jiǎn)單方便，低頻吸聲效果好，吸聲頻帶寬，價(jià)格適中，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1木棉纖維/沸石粉/三元乙丙橡膠復(fù)合材料、木棉纖維/三元乙丙橡膠復(fù)合材料、三元乙丙橡膠聲系數(shù)曲線，
[0027]其中，0#:3mm三元乙丙橡膠；
[0028]1#: 1mm厚的木棉纖維/三元乙丙橡膠復(fù)合材料[0029 ] 2#: 3mm厚的木棉纖維/三元乙丙橡膠復(fù)合材料
[0030]3#: 3mm木棉纖維/沸石粉/三元乙丙橡膠復(fù)合材料
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技