本發明涉及一種降低噪聲的纖維材料的制備方法，具體涉及一種具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料的制備方法，屬于吸聲材料技術領域。

背景技術：

隨著工業的快速發展，環境污染不容樂觀，噪音污染已成為人們迫切需要解決的問題。一般材料內部存在相互聯通的孔隙，當聲波進入材料內部會引起孔隙間的空氣振動，使一部分聲能轉化為熱能，從而使聲波衰減，達到良好的吸聲效果。在聲源復雜或者聲音傳播途徑復雜的情況下，為了提高降噪效果，需采用兼具良好的吸聲和隔聲能力的材料。如cn86203032公布了一種可隔聲吸聲的多層復合結構材料，該復合結構材料采用一面涂有阻尼材料的阻燃玻璃鋼和超細玻璃棉等軟硬隔聲吸聲材料交替排列后再覆蓋一層玻璃布和軟鐵絲網或多孔板所構成，可以達到良好的吸聲效果，但其脆性大、不適宜做吸聲裝飾材料。cn203895111u公布了一種具有吸聲隔聲結構的復合材料，采用膠黏劑將橡膠泡沫層、纖維無紡氈及阻尼隔聲氈粘結制備吸聲材料，具有優異的吸聲防震作用，但其成本高，不利于降解，易造成污染。魯燦燦等嘗試采用非織造芳綸氈體和阻尼彈性薄膜制備出一種兼具吸聲隔聲性能的新型復合材料，并研究了不同復合形式對復合材料的影響，具有耐高溫、密度小、阻燃等優良性，但制備工藝繁雜，不利于產業化生產。

天然纖維具有絕緣、隔熱、價廉、可降解、可再生等優點，被廣泛應用于建筑吸聲材料。但眾所周知，像天然纖維這樣的天然吸聲材料在高頻聲波擁有良好的吸聲性能，在低頻時吸聲能力很弱，而且其阻燃性、腐蝕性和防潮性較差，在惡劣環境里使用困難。要使天然纖維在聲源復雜或者聲音傳播途徑復雜的情況下仍然能起到很好的吸聲隔聲效果，需要對其進行改進。

技術實現要素：

針對現今天然植物纖維作為吸聲材料存在較多不足的現狀，本發明提供了一種具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料的制備方法，該方法以天然纖維為原料，對其處理后再制成澆注成型，與未經處理的天然纖維相比，本發明所得產品低頻隔聲吸聲效果大大提高。

本發明選用來源廣泛且廉價的天然纖維為原料，經堿處理和氧化處理使其分散成亞纖維狀態，然后將分散的亞纖維在膠黏劑粘結作用下直接澆注成型或與彈性薄膜復合澆注成型。具體技術方案如下：

一種具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將天然纖維放入堿性物質溶液中進行堿解，然后水洗至中性，干燥；或者將天然纖維先放入堿性物質溶液中進行堿解，然后放入氧化劑溶液中進行氧化處理，氧化處理后水洗至中性，干燥；

（2）將干燥后的天然纖維加入膠黏劑溶液中，充分攪拌混合使天然纖維懸浮在膠粘劑溶液中；

（3）將步驟（2）的天然纖維與膠黏劑溶液的混合物澆注入模具中，熱壓成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料；或者將步驟（2）的天然纖維與膠黏劑溶液的混合物與彈性薄膜依次放入模具中，熱壓成型，形成表面為天然纖維、中間為彈性薄膜的層狀結構，即為具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料。

上述制備方法中，所述天然纖維包括劍麻纖維。天然纖維的直徑一般為100~200um，長度為2~5mm。

上述制備方法中，所述堿性物質為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉和氫氧化鈣中的一種或多種。所述氧化劑為硝酸、雙氧水、濃硫酸和高錳酸鉀中的一種或多種。

上述制備方法中，堿性物質溶液和氧化劑溶液所用的溶劑均選自：水、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、異丙醇或乙二醇單乙醚。

上述制備方法中，所述膠黏劑為環氧樹脂、聚氨酯、酚醛樹酯、脲醛樹酯和氰基丙烯酸酯中的一種或多種。

上述制備方法中，所述膠粘劑溶液是將膠粘劑溶解在下述溶劑中形成的溶液，溶劑選自：苯、二氯甲烷、丁酮或去離子水。

上述制備方法中，所述薄膜為聚乙烯（pe）薄膜、聚氯乙烯(pvc)薄膜、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)薄膜和聚對苯二甲酸乙二酯(pet)薄膜中的一種或多種。所述彈性薄膜的厚度為0.04-0.06mm。

上述步驟（1）中，所述堿性物質溶液的濃度為5～20wt%，所述氧化劑溶液的濃度為5～30wt%。

上述步驟（1）中，堿解的過程是：將天然纖維放入堿性物質溶液中，在70～85℃浸泡6～10小時。氧化處理的過程是：將堿解后的天然纖維放入氧化劑溶液中，在70～85℃浸泡6～10小時。

上述步驟（1）中，天然纖維水洗至ph=7，然后在50～70℃下干燥。

上述步驟（2）中，處理后的天然纖維與膠黏劑溶液混合后，采用機械高速攪拌使處理后的天然纖維均勻懸浮在膠黏劑溶液中。天然纖維與膠黏劑溶液的質量比為1:2-6。膠黏劑溶液的濃度一般為15-30wt%。

上述步驟（3）中，可以將步驟（2）的天然纖維與膠黏劑溶液的混合物一次性全部澆注入模具中，熱壓成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料；也可以在澆注的過程中加入彈性薄膜，增強吸聲隔聲效果，彈性薄膜的一共加入1-6層。彈性薄膜與天然纖維和膠黏劑溶液的混合物交替疊加，使最終的低頻吸聲隔聲功能的纖維材料呈層狀結構。以彈性薄膜為2層為例，加入彈性薄膜的操作可以是：先在模型中澆注入一層天然纖維與膠黏劑溶液的混合物，然后鋪上一層彈性薄膜，然后再澆注入一層天然纖維與膠黏劑溶液的混合物，再鋪上一層彈性薄膜，最后將剩余的天然纖維與膠黏劑溶液的混合物全部澆注入模具中，熱壓成型。優選的，在加入彈性薄膜后，因彈性薄膜而分隔的各層天然纖維與膠黏劑溶液的混合物厚度相同。

上述步驟（3）中，熱壓成型的步驟和工藝條件為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2～8mpa，然后冷卻到室溫開模成型；

上述步驟（3）中，所得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料的厚度為6-12mm。同時含有天然纖維和彈性薄膜的纖維材料的結構圖如圖1所示，由天然纖維與膠黏劑溶液的混合物形成的天然纖維層與彈性薄膜層交替疊加成層狀結構，各天然纖維層優選厚度相同。彈性薄膜分布在纖維材料的內部，表面均為天然纖維層。

本發明選用來源廣泛且廉價的天然纖維為原料，先經堿處理和氧化處理，使其表面潤脹松散，產生大量微米級的亞纖維，增加纖維表面積，增加聲波進入纖維的途徑，然后將該亞纖維狀態的天然纖維在膠黏劑粘結作用下直接制成或與彈性薄膜一起制成本發明纖維材料，該制備方法簡單、綠色環保、成本低，彈性薄膜的加入不僅能有效反射入射聲波,而且還可以在聲波產生的振動載荷作用下通過分子間的摩擦吸收部分聲能圈，提高低頻吸隔聲效果。當聲波經過本發明產品時，由于纖維與彈性薄膜聲阻抗的差距，實現了兩界面間的聲波反射，從而減少了傳播聲波的能力，起到了很好的吸聲隔聲效果。

附圖說明

圖1為本發明具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料的內部結構示意圖。

圖2為本發明制備的具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料的圖片。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明進行進一步說明，下述說明僅是示例性的，并不對其內容進行限制。下述實施例中，所用膠黏劑均購自廣州冠志化工有限公司，所用彈性薄膜購自濟南朝旭儀器設備有限公司。如無特別說明，下述濃度均為重量百分濃度。

實施例1

1、將直徑100um、長度2mm的劍麻纖維放入20wt%naoh水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，后水洗至中性，在50℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:5與18wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維懸浮液。

3、將上述劍麻纖維懸浮液澆注入模具中，采用熱壓成型工藝成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm；熱壓成型的過程為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。

實施例2

1、將直徑100um、長度2mm的劍麻纖維放入5wt%naoh水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，然后將堿處理的劍麻纖維在15%的h2o2水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，后水洗至中性，在50℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:5與18wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維懸浮液。

3、將上述劍麻纖維懸浮液澆注入模具中，采用熱壓成型工藝成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm；熱壓成型的過程為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。

實施例3

1、將直徑100um、長度2mm的劍麻纖維放入5wt%naoh水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，然后將堿處理的劍麻纖維在15%的h2o2水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，后水洗至中性，在50℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:5與18wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維懸浮液。

、先在模型中澆注入一層劍麻纖維懸浮液，然后鋪上一層pe彈性薄膜（厚度0.05mm，下同），然后再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，最后將剩余的劍麻纖維懸浮液全部澆注入模具中，熱壓成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm；熱壓成型的過程為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。所得產品呈層狀結構，劍麻纖維懸浮液形成的劍麻纖維層與pe彈性薄膜交替疊加，各層劍麻纖維層厚度一致，產品表面均為劍麻纖維層。

實施例4

按照實施例3的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：pe彈性薄膜為4層，澆注過程是：先在模型中澆注入一層劍麻纖維懸浮液，然后鋪上一層pe彈性薄膜（厚度0.05mm，下同），再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，最后將剩余的劍麻纖維懸浮液全部澆注入模具中，熱壓成型。所得產品呈層狀結構，劍麻纖維懸浮液形成的劍麻纖維層與pe彈性薄膜交替疊加，各層劍麻纖維層厚度一致，產品表面均為劍麻纖維層。

實施例5

按照實施例3的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：pe彈性薄膜為6層，所得產品呈層狀結構，劍麻纖維懸浮液形成的劍麻纖維層與pe彈性薄膜交替疊加，各層劍麻纖維層厚度一致，產品表面均為劍麻纖維層。

實施例6

按照實施例5的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：膠黏劑為環氧樹脂，天然纖維與膠黏劑水溶液的質量比為1:6，膠黏劑水溶液的濃度為30wt%。

實施例7

按照實施例5的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：膠黏劑為氰基丙烯酸酯，天然纖維與膠黏劑水溶液的質量比為2:5，膠黏劑水溶液的濃度為20wt%。

實施例8

按照實施例5的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：膠黏劑為脲醛樹酯，天然纖維與膠黏劑水溶液的質量比為1:4，膠黏劑水溶液的濃度為25wt%。

實施例9

按照實施例5的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：彈性薄膜為聚氯乙烯(pvc)薄膜。

實施例10

按照實施例5的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：彈性薄膜為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)薄膜。

實施例11

按照實施例5的方法制備具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm，不同的是：彈性薄膜為聚對苯二甲酸乙二酯(pet)薄膜。

實施例12

1、將直徑150um、長度3mm的劍麻纖維放入15wt%naoh水溶液中，加熱至75℃浸泡7h，然后將堿處理的劍麻纖維放入10%的h2o2水溶液中，加熱至85℃浸泡10h，后水洗至中性，在60℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:3與20wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維懸浮液。

3、先在模型中澆注入一層劍麻纖維懸浮液，然后鋪上一層pe彈性薄膜（厚度0.05mm，下同），然后再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，最后將剩余的劍麻纖維懸浮液全部澆注入模具中，熱壓成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm；熱壓成型的過程為將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。

實施例13

1、將直徑175um、長度4mm的劍麻纖維放入10wt%naoh水溶液中，加熱至85℃浸泡8小時，然后將堿處理的劍麻纖維放入15%的h2o2水溶液中，加熱至80℃浸泡10小時，后水洗至中性，在65℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比2:5與25wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維懸浮液。

3、先在模型中澆注入一層劍麻纖維懸浮液，然后鋪上一層pe彈性薄膜（厚度0.05mm，下同），再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，最后將剩余的劍麻纖維懸浮液全部澆注入模具中，熱壓成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為10mm；熱壓成型的過程為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。

實施例14

1、將直徑200um、長度5mm的劍麻纖維放入5wt%naoh水溶液中，加熱至80℃浸泡10小時，然后將堿處理的劍麻纖維加入20%的h2o2水溶液中，加熱至85℃浸泡8小時，后水洗至中性，在70℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:5與30wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維懸浮液。

3、先在模型中澆注入一層劍麻纖維懸浮液，然后鋪上一層pe彈性薄膜（厚度0.05mm，下同），再澆注入一層劍麻纖維懸浮液，再鋪上一層pe彈性薄膜，重復此操作直至鋪上6層pe彈性薄膜，最后采用熱壓成型工藝成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為12mm；；熱壓成型的過程為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。

對比例1

1、將直徑100um、長度2mm的劍麻纖維放入20wt%naoh水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，后水洗至中性，在50℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:1與18wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，采用機械高速攪拌，所得混合物粘度大，無法澆注。

對比例2

1、將直徑100um、長度2mm的劍麻纖維放入20wt%naoh水溶液中，加熱至70℃浸泡6h，后水洗至中性，在50℃干燥箱中烘干。

2、將處理后的劍麻纖維按質量比1:5與18wt%聚氨酯膠黏劑水溶液混合，然后按照劍麻纖維：聚乙烯樹脂顆粒=2:1的質量比加入聚乙烯樹脂顆粒，采用機械高速攪拌，直至劍麻纖維和聚乙烯樹脂顆粒均勻懸浮分散在混合物中，記為劍麻纖維-聚乙烯懸浮液。

3、將上述劍麻纖維-聚乙烯懸浮液澆注入模具中，采用熱壓成型工藝成型，得具有低頻吸聲隔聲功能的纖維材料，厚度為8mm；熱壓成型的過程為：將澆注的模具在熱壓成型機上熱壓固化獲得吸聲材料，熱壓時間為4～10分鐘，熱壓溫度為80～140℃，熱壓壓力為2-8mpa，然后冷卻到室溫開模成型。

將實施例和對比例得到的纖維材料樣品按照國家標準gb-t18696.2-2002《聲學阻抗管中吸聲系數和聲阻抗的測量第2部分.傳遞函數法》、通過聲學阻抗管進行法向吸聲系數測量，各樣品在低頻下的吸聲系數如下表1所示。

盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節。