本發(fā)明涉及低頻吸聲材料及其制備領(lǐng)域，特別涉及低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料及其制造方法。

背景技術(shù)：

采用合適的吸聲結(jié)構(gòu)，能夠獲得較好的低頻吸聲效果，彌補(bǔ)某些吸聲材料在低頻時(shí)吸聲性能的不足。目前常用的吸聲材料結(jié)構(gòu)有薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)、穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)、薄膜震動(dòng)型、微穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)和空間吸體。穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)具有良好的中高頻吸聲性能。但是，單個(gè)共振器的頻率選擇性很強(qiáng)，存在吸聲頻帶窄的技術(shù)問(wèn)題。薄膜震動(dòng)型吸聲結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的中頻吸聲特性，但是通常與其它材料附著在一起；且需要掛在聲能流密度大的位置(例如靠近聲源處、反射有聚焦的地方)；存在空間吸體制作復(fù)雜、生產(chǎn)制造成本高、使用范圍小等技術(shù)問(wèn)題。另外，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面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。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、吸聲性能好、生產(chǎn)制造成本低、使用范圍廣的低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料及其制造方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料，包括三元乙丙橡膠和沸石粉，所述三元乙丙橡膠與沸石粉的質(zhì)量比為80～100:10～30；且所述復(fù)合材料上設(shè)置有微孔。

進(jìn)一步地，所述復(fù)合材料厚度為1mm～3mm；密度為9.9g/cm³～15.9g/cm³；孔隙率為0.5％～2.5％；微孔孔徑范圍為0.5mm～1mm。

低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料的制備方法，包括以下順序步驟：

第一步混煉

a)將雙輥筒煉機(jī)上的輥筒溫度保持在室溫；

b)在輥筒間加入80～100份的三元乙丙橡膠；

c)再向三元乙丙橡膠中添加10～30份的木棉纖維，將三元乙丙橡膠和木棉纖維進(jìn)行混煉，使木棉纖維與三元乙丙橡膠混合均勻；

d)所述混煉的時(shí)間為10～30分鐘，加熱溫度為150～170℃條件；

e)混煉均勻后，將混煉料從輥筒上剝下，然后剪碎制成混煉碎粒；

第二步熱壓成型

1)將混煉碎粒均勻地鋪在模具中，模具上下都用鋼板夾住，并在鋼板和模具之間用一層PE粘膜；

2)將裝有碎料的模具和鋼板移入平板硫化機(jī)，在5MPa～15MPa的壓力，150℃～170℃條件下，加壓1～3分鐘；

3)取下鋼板，脫模，

4)在常溫下放置冷卻，或放置在冷水中加速冷卻；

第三步微穿孔

使用刺針對(duì)制成的橡膠基復(fù)合材料進(jìn)行微穿孔，所述刺針的孔徑范圍為0.25mm～1mm，穿孔率為0.5～2.5％。

采用上述技術(shù)方案，由于使用了三元乙丙橡膠、沸石粉組成的復(fù)合材料，以及在復(fù)合材料上設(shè)置微孔等技術(shù)特征。使得本發(fā)明的低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸聲性能好，使用范圍廣等性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)采用混煉、熱壓成型、微穿孔等生產(chǎn)制造方法。使得本發(fā)明具有生產(chǎn)制造工藝簡(jiǎn)單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料既能提高中高頻的吸聲性能，又能提高低頻吸聲性能。在125Hz～1000Hz的平均吸聲系數(shù)達(dá)到0.28以上，最大吸聲系數(shù)達(dá)到0.68；本發(fā)明制備得到的復(fù)合材料輕薄，厚度達(dá)到1mm～3mm，制備方法操作簡(jiǎn)單，具有較好的潛在經(jīng)濟(jì)效益，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料與三元乙丙橡膠的吸聲頻率與吸聲系數(shù)對(duì)比示意圖；

其中：

(0#)為3mm三元乙丙橡膠；

(1#)為孔徑為0.75mm，孔徑率為0.5％，1mm厚的沸石粉和三元乙丙橡膠組成的低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料；

(2#)為孔徑為0.5mm，孔徑率為0.5％，1mm厚的沸石粉和三元乙丙橡膠組成的低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料；

(3#)為孔徑為0.5mm，孔徑率為2.5％，1mm厚沸石粉和三元乙丙橡膠組成的低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。在此需要說(shuō)明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說(shuō)明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明的原理：本發(fā)明利用材料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?增加了材料的內(nèi)耗,也有助于提高材料的吸聲性能。通過(guò)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行微穿孔處理，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。

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。其特性是具有優(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)性能影響較小。

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、離子交換性等性能優(yōu)勢(shì)。但是，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。

本發(fā)明以三元乙丙橡膠為基體，充分利用了三元乙丙橡膠優(yōu)越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蝕的能力。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。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0.3nm～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沸石粉，制成復(fù)合材料，再對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行微穿孔處理形成低頻微穿孔吸聲復(fù)合材料能有效解決現(xiàn)有技術(shù)中吸聲材料吸聲性能差、使用范圍小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、生產(chǎn)制造成本高等系列問(wèn)題。

實(shí)施例一

按質(zhì)量比，取100份EPDM、10份沸石粉按照如下步驟制備吸聲復(fù)合材料：

第一步混煉：

(1)將雙輥筒煉機(jī)上的輥筒溫度保持在室溫；

(2)在輥筒間加入100份的三元乙丙橡膠；

(3)再向橡膠中添加10份的沸石粉，將三元乙丙橡膠和沸石粉進(jìn)行混煉，由于兩輥筒表面轉(zhuǎn)速的差異，用切刀做人工輔助性的混合，使均勻混合；

(4)總的混煉時(shí)間為20分鐘，混煉均勻后，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。

第二步熱壓成型：

(1)將混煉碎料均勻地鋪在模具中，模具上下都用鋼板夾住，且在鋼板和模具之間用一層PE粘膜；

(2)將裝有碎料的模具和鋼板移入平板硫化機(jī)，在10MPa的壓力，160℃條件下，加壓3分鐘；

(3)取下鋼板，脫模；

(4)在常溫下放置冷卻，也可以放置冷水中加速冷卻。

第三步微穿孔

對(duì)制成的橡膠基復(fù)合材料進(jìn)行微穿孔，孔徑為0.75mm，孔徑率為0.5％，厚度為1mm，復(fù)合材料密度為9.9g/cm3。最后成型的復(fù)合材料的其吸聲效果如附圖1中的1#所示。

實(shí)施例二

按質(zhì)量比，取100份EPDM、10份沸石粉，制備吸聲材料的步驟與實(shí)施例1相同。其工藝與實(shí)施例1不相同之處在于橡膠基復(fù)合材料的微穿孔孔徑為0.5mm，孔徑率為0.5％，厚度為1mm，復(fù)合材料密度為9.9g/cm3。最后成型的復(fù)合材料的其吸聲效果如附圖1中的2#所示。

實(shí)施例三

按質(zhì)量比，取100份EPDM、10份沸石粉，制備吸聲材料的步驟與實(shí)施例1相同。工藝與實(shí)施例1不相同之處在于橡膠基復(fù)合材料的微穿孔孔徑為0.5mm，孔徑率為2.5％，厚度為1mm，復(fù)合材料密度為9.9g/cm3。最后成型的復(fù)合材料的其吸聲效果如附圖1中的3#所示。

對(duì)比實(shí)施例

將三元乙丙橡膠經(jīng)過(guò)混煉、熱壓成型、冷卻，獲得厚度為3mm未加沸石粉、未穿孔的材料。最后成型的材料的吸聲效果如附圖1中的0#所示。

由對(duì)比分析可知，在厚度相同時(shí)，沸石粉和三元乙丙橡膠組成的微穿孔復(fù)合材料和三元乙丙橡膠相比，具有更好的吸聲性能。具體地，孔徑為0.5mm，孔徑率為0.5％，厚度為1mm的沸石粉和三元乙丙橡膠組成的復(fù)合材料比孔徑為0.75mm，孔徑率為0.5％，厚度為1mm的沸石粉和三元乙丙橡膠組成的復(fù)合材料吸聲性能好；孔徑為0.5mm，孔徑率為2.5％，厚度為1mm的沸石粉和三元乙丙橡膠組成的復(fù)合材料吸聲性能稍差，但是與三元乙丙橡膠比較吸聲性能也有所提高。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。