一種柔性隔聲復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種柔性隔聲復合材料，該復合材料的結構主要由高密度顆粒物、黏彈性的熱塑性材料以及易彎曲且抗拉伸和剪切破壞的柔性骨架所構成；本發明制備的復合材料具備了高強度、高密度、阻燃、無毒環保、耐腐蝕以及隔聲效果好的優異特性，可廣泛應用于公路交通，城市軌道交通，機械設備，房屋建筑、船舶、家居裝飾和工業品包裝等行業；另外，本發明還提供了該柔性隔聲復合材料的制備方法，通過嚴格控制擠出溫度以及后期加熱溫度降低材料的分解及分子遷移，得到氣味低，VOC揮發物低，可揮發物低，且產品的力學性能指標優良的片材，是一種環境友好性材料。
【專利說明】
一種柔性隔聲復合材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種材料及其制備方法，屬于隔聲新材料領域，具體涉及一種柔性隔聲復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國城市化進程的持續推進，為道路交通和房地產等基礎設施的建設以及汽車、輪船、飛機、裝備等制造業的發展提供了極好的發展機遇，同時因施工、交通、建筑、設備運行等帶來的噪聲問題也日益突出，給從事這些工作的人員以及周圍居民的身心健康造成嚴重危害。
[0003]柔性隔聲材料以使用方便、低頻不出現共振、高頻不出現吻合效應的主要特點，在噪聲控制工程中得到了較為廣泛的應用，但也存在隔聲能力不足、強度較低、耐候性差、環保性能差等問題，導致其使用效果不佳、壽命較短、或帶來對環境的二次污染，主要原因是由于其使用的材料配比和制造方法不當造成，國內的很多專家學者都在努力探索并希望開發制造出高性能的隔聲復合材料。
[0004]中國專利CN1421845A，CN1424350A就曾公開了一種以PVC為基體、金屬粉末為填充物的高密度隔聲復合材料；中國專利CN101735530B也公開了一種以PVC和CPVC為基體，以鐵粉末為填充物的隔聲復合材料；中國專利CN1937031B也公開了一種利用熱塑性樹脂薄膜和普通纖維棉或聚氨酯泡沫塑料進行熱復合而制得到的隔聲高分子復合材料；中國專利CN102816378 A也公開了一種以PP為基體，硫酸鋇和滑石粉為填料的中高密度隔聲高分子復合材料；中國專利CN 103044803 A也公開了一種以玄武巖纖維為基體，并利用熱塑性PVC粘接劑熱復合而成的隔聲高分子復合材料。但目前，國內外隔聲材料的密度、力學性能，抗熱老化，隔聲性能以及環保性能還不能完全滿足多方面的技術需求，為此，本發明的設計者有鑒于上述問題，通過潛心研究和多次試驗，綜合長期從事相關工作的經驗，研究設計出一種力學性能優、使用壽命長、隔聲性能高、環境友好、可回收利用的柔性隔聲復合材料及其簡潔的制備方法，具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種高密度、高強度、隔聲性能優異的環保型柔性隔聲復合材料及其制備方法。
[0006]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0007]—種柔性隔聲復合材料，該復合材料的結構主要由高密度顆粒物、黏彈性的熱塑性材料以及易彎曲且抗拉伸和剪切破壞的柔性骨架所構成;該復合材料的制備方法包括如下步驟:
[0008](I)稱取50?80份的高密度顆粒物，I?2份的偶聯劑投入高速混合機中進行加熱活化，預混溫度70-110°C，預混時間2-8min，轉速400-600轉/min ；
[0009](2)將5?20份的黏彈性的熱塑性材料，30?50份的柔性骨架，5?20份的增塑劑，0.5?1.5份的抗氧劑，6?12份的阻燃劑加入高速機中混合，進一步加熱預混均勻，預混溫度80-120 °C，預混時間 2-8min，轉速200-400轉/min;
[0010](3)將步驟(2)的原材料在高速混合機中進一步負壓預混，負壓預混的溫度維持80-1200C，負壓預混的維持時間2-8min，負壓預混的真空度_0.02Mpa?-0.04]\0^，轉速200_400轉/min，預混結束后解除負壓；
[0011](4)將步驟(3)處理后的原料通過錐雙喂料機強制喂料到擠出機中進行連續擠出成片，擠出機的擠出螺桿的投料區的溫度130-170°C，擠出機的擠出螺桿的塑化段的溫度80-220 °C，擠出機的擠出螺桿的均化區的溫度160-200 °C，擠出機的擠出螺桿的轉速50-300轉/min，原料在擠出機的擠出螺桿中的停留時間小于200s。
[0012]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述高密度顆粒物為選自氧化鋁、硫化鉛、碘化鉛、硫酸鋇、碳酸鉛、碳酸鈣、硼酸釷、碳酸鍶、蛭石粉、云母粉中的一種或多種，其顆粒密度不低于2000kg/m3，粒度不低于50目，其在復合材料中的分布密度不低于1500kg/m3。
[0013]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述黏彈性的熱塑性材料為選自天然橡膠、合成橡膠、丁腈橡膠、聚氯乙烯、聚異丁烯、多硫化物、聚氨酯，聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醋酸乙烯共聚物、丁二烯-丙烯腈橡膠中的一種或多種。
[0014]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述柔性骨架為柔性纖維，優選聚氨酯纖維和芳綸纖維。
[0015]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述的增塑劑為選自檸檬酸三丁酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三丁酯、磷酸三甲苯脂、酞酸二辛脂、酞酸二丁脂中的一種或多種。
[0016]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述偶聯劑為選自硅烷類偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑中的一種或多種。
[0017]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述阻燃劑為選自三氧化二銻、硼酸鋅、
三(壬基化苯基)亞磷酸酯中的一種。
[0018]優化的，上述的一種柔性隔聲復合材料，所述抗氧劑為選自2，6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四(B -(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯中的一種或幾種。
[0019]本發明所述的柔性隔聲復合材料，根據使用用途的不同要求，隔聲材料可以有不同的厚度以及不同的密度。
[0020]本發明的有益效果為:
[0021](I)本發明主要由高密度顆粒物、黏彈性的熱塑性材料以及易彎曲且抗拉伸和剪切破壞的柔性骨架所構成，通過在制備過程中添加增塑劑、偶聯劑、抗氧劑、阻燃劑的原料成分，各種原料相互配合使用，通過優化組分含量，作為一個整體使得制備的復合材料具備了高強度、高密度、阻燃、無毒環保、耐腐蝕以及隔聲效果好的優異特性。
[0022](2)本發明所述柔性隔聲復合材料為環保型，無污染，符合使用的“三防”要求:防火、防水、防毒，不燃且耐高溫，在240°C使用十年以上，其使用壽命高于一切工業有機高溫纖維。在280 0C下，經過120h，機械強度仍保持原來的70 %，短時間暴露于320 °C高溫中也不會收縮、脆化、軟化或者融熔。其材料在高溫750°C時才開始碳化，燃燒時沒有滴落物生成，高溫燃燒離火l_2s可以自熄。
[0023](3)本發明所述柔性隔聲復合材料經測試，常溫下的平均隔聲量在25_35dB，抗拉強度為85-1 1MPa，抗彎強度為370_420Mpa;常溫面密度為3.0-5.0kg/m2;具有較好的隔聲、隔熱性能，材料的收縮與扭曲相對較小、尺寸穩定性高、加工性好;其性能明顯達到目前已有纖維增強樹脂基隔聲復合材料的性能，可廣泛應用于公路交通，城市軌道交通，機械設備，房屋建筑、船舶、家居裝飾和工業品包裝等行業，用以替代類似玻璃纖維復合材料等早期隔聲材料。
[0024](4)本發明的制備工藝中，在擠出前采用了負壓預混工藝，通過負壓排除部分小分子類物質，預混工藝保證了配方材料的分散均勻性。通過嚴格控制擠出溫度以及后期加熱溫度降低材料的分解及分子迀移，得到氣味低，VOC揮發物低，可揮發物低，且產品的力學性能指標優良的片材，是一種環境友好性材料。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明柔性隔聲復合材料的結構設計示意圖。
[0026]圖中，1、顆粒;2、黏彈性熱塑性材料;3、柔性骨架層。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
[0028]—種柔性隔聲復合材料，該復合材料的制備方法包括如下步驟:
[0029](I)稱取60份的硫酸鋇，2份的硅烷類偶聯劑投入高速混合機中進行加熱活化，預混溫度90°C，預混時間6min，轉速500轉/min;
[0030](2)將10份的丁二烯-丙烯腈橡膠，40份的聚氨酯纖維，10份的檸檬酸三丁酯，I份的2，6_三級丁基-4-甲基苯酚，8份的硼酸鋅加入高速機中混合，進一步加熱預混均勻，預混溫度90°C，預混時間6min，轉速300轉/min;
[0031](3)將步驟(2)的原材料在高速混合機中進一步負壓預混，負壓預混的溫度維持90°C，負壓預混的維持時間5min，負壓預混的真空度-0.03Mpa，轉速300轉/min，預混結束后解除負壓；
[0032](4)將步驟(3)處理后的原料通過錐雙喂料機強制喂料到擠出機中進行連續擠出成片，擠出機的擠出螺桿的投料區的溫度150°C，擠出機的擠出螺桿的塑化段的溫度120°C，擠出機的擠出螺桿的均化區的溫度180 °C，擠出機的擠出螺桿的轉速130轉/min，原料在擠出機的擠出螺桿中的停留時間小于200s。
[0033]實施例2
[0034]—種柔性隔聲復合材料，該復合材料的制備方法包括如下步驟:
[0035](I)稱取40份的碳酸鈣，30份的硼酸釷，I份的鈦酸酯偶聯劑投入高速混合機中進行加熱活化，預混溫度1000C，預混時間5min，轉速450轉/min ；
[0036](2)將12份的聚氯乙烯，42份的芳綸纖維，13份的磷酸三甲苯脂，1.1份的雙(3，5_三級丁基-4-羥基苯基)硫醚，9份的三(壬基化苯基)亞磷酸酯加入高速機中混合，進一步加熱預混均勾，預混溫度100°c，預混時間4min，轉速280轉/min;
[0037](3)將步驟(2)的原材料在高速混合機中進一步負壓預混，負壓預混的溫度維持880C，負壓預混的維持時間7min，負壓預混的真空度-0.04MPa，轉速330轉/min，預混結束后解除負壓；
[0038](4)將步驟(3)處理后的原料通過錐雙喂料機強制喂料到擠出機中進行連續擠出成片，擠出機的擠出螺桿的投料區的溫度140°C，擠出機的擠出螺桿的塑化段的溫度150°C，擠出機的擠出螺桿的均化區的溫度170 °C，擠出機的擠出螺桿的轉速200轉/min，原料在擠出機的擠出螺桿中的停留時間小于200s。
[0039]實施例3
[0040]一種柔性隔聲復合材料，該復合材料的制備方法包括如下步驟:
[0041](I)稱取40份的碳酸鍶，40份的蛭石粉，2份的鋁酸酯偶聯劑投入高速混合機中進行加熱活化，預混溫度110 °C，預混時間8min，轉速600轉/min ；
[0042](2)將20份的天然橡膠，50份的芳綸纖維，20份的乙酰檸檬酸三丁酯，0.8份的四(B-(3，5_三級丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯，12份的三氧化二銻加入高速機中混合，進一步加熱預混均勾，預混溫度120°C，預混時間8min，轉速400轉/min;
[0043](3)將步驟(2)的原材料在高速混合機中進一步負壓預混，負壓預混的溫度維持120 0C，負壓預混的維持時間8min，負壓預混的真空度-0.04MPa，轉速400轉/min，預混結束后解除負壓；
[0044](4)將步驟(3)處理后的原料通過錐雙喂料機強制喂料到擠出機中進行連續擠出成片，擠出機的擠出螺桿的投料區的溫度170°C，擠出機的擠出螺桿的塑化段的溫度220°C，擠出機的擠出螺桿的均化區的溫度2000C，擠出機的擠出螺桿的轉速300轉/min，原料在擠出機的擠出螺桿中的停留時間小于200s。
[0045]實施例4
[0046]—種柔性隔聲復合材料，該復合材料的制備方法包括如下步驟:
[0047](I)稱取25份的氧化鋁，25份的硫化鉛，I份的硅烷類偶聯劑投入高速混合機中進行加熱活化，預混溫度700C，預混時間2min，轉速400轉/min ；
[0048](2)將12份的聚乙烯醋酸乙烯共聚物，30份的聚氨酯纖維，8份的酞酸二辛脂，I份的三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯，6份的硼酸鋅加入高速機中混合，進一步加熱預混均勻，預混溫度800C，預混時間2min，轉速200轉/min ；
[0049](3)將步驟(2)的原材料在高速混合機中進一步負壓預混，負壓預混的溫度維持800C，負壓預混的維持時間2min，負壓預混的真空度-0.02MPa，轉速200轉/min，預混結束后解除負壓；
[0050](4)將步驟(3)處理后的原料通過錐雙喂料機強制喂料到擠出機中進行連續擠出成片，擠出機的擠出螺桿的投料區的溫度130°C，擠出機的擠出螺桿的塑化段的溫度800C，擠出機的擠出螺桿的均化區的溫度160 °C，擠出機的擠出螺桿的轉速150轉/min，原料在擠出機的擠出螺桿中的停留時間小于200s。
[0051]利用上述實施例制得的材料如圖1所示的結構，主要由高密度顆粒、黏彈性熱塑性材料和易彎曲而抗拉伸和剪切破壞的柔性骨架所組成，總體形狀為面板或薄片式，不僅能起到良好的隔聲作用，而且具有較高的抗拉伸和剪切破壞能力。
[0052]柔性骨架選材時，還可以用鋼絲代替上述實施例中的各種柔性纖維等，只要是易彎曲而抗拉伸變形的材料即可。加工時，將纖維或柔性細鋼絲編織成網格狀，形成柔性骨架，之后一同在一定溫度和壓力下固化成形即可。
[0053]以上對本發明創造實施所提供的一種柔性隔聲復合材料及其制備方法進行了詳細的介紹，對于本領域的一般技術人員，依據本發明創造實施例的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明創造的限制。
【主權項】
1.一種柔性隔聲復合材料，其特征在于，該復合材料的結構主要由高密度顆粒物、黏彈性的熱塑性材料以及易彎曲且抗拉伸和剪切破壞的柔性骨架所構成;該復合材料的制備方法包括如下步驟: (1)稱取50?80份的高密度顆粒物，I?2份的偶聯劑投入高速混合機中進行加熱活化，預混溫度70-110°C，預混時間2-8min，轉速400-600轉/min ； (2)將5?20份的黏彈性的熱塑性材料，30?50份的柔性骨架，5?20份的增塑劑，0.5?1.5份的抗氧劑，6?12份的阻燃劑加入高速機中混合，進一步加熱預混均勻，預混溫度80-120°C，預混時間 2-8min，轉速200-400轉/min; (3)將步驟(2)的原材料在高速混合機中進一步負壓預混，負壓預混的溫度維持80-1200C，負壓預混的維持時間2-8min，負壓預混的真空度_0.02Mpa?-0.04MPa，轉速200-400轉/min，預混結束后解除負壓； (4)將步驟(3)處理后的原料通過錐雙喂料機強制喂料到擠出機中進行連續擠出成片，擠出機的擠出螺桿的投料區的溫度130-170°C，擠出機的擠出螺桿的塑化段的溫度80-220°C，擠出機的擠出螺桿的均化區的溫度160-200 °C，擠出機的擠出螺桿的轉速50-300轉/min，原料在擠出機的擠出螺桿中的停留時間小于200s。2.根據權利要求1所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述高密度顆粒物為選自氧化鋁、硫化鉛、碘化鉛、硫酸鋇、碳酸鉛、碳酸鈣、硼酸釷、碳酸鍶、蛭石粉、云母粉中的一種或多種，其顆粒密度不低于2000kg/m3，粒度不低于50目，其在復合材料中的分布密度不低于1500kg/m3o3.根據權利要求1所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述黏彈性的熱塑性材料為選自天然橡膠、合成橡膠、丁腈橡膠、聚氯乙烯、聚異丁烯、多硫化物、聚氨酯，聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醋酸乙烯共聚物、丁二烯-丙烯腈橡膠中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述柔性骨架為柔性纖維。5.根據權利要求1或2所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述的增塑劑為選自檸檬酸三丁酯、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三丁酯、磷酸三甲苯脂、酞酸二辛脂、酞酸二丁脂中的一種或多種。6.根據權利要求5所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述偶聯劑為選自硅烷類偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑或鋁酸酯偶聯劑中的一種或多種。7.根據權利要求6所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述阻燃劑為選自三氧化二銻、硼酸鋅、三(壬基化苯基)亞磷酸酯中的一種。8.根據權利要求6或7所述的柔性隔聲復合材料，其特征在于，所述抗氧劑為選自2，6_三級丁基-4-甲基苯酚、雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚、四(B -(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2，4_ 二叔丁基苯基)亞磷酸酯中的一種或幾種。
【文檔編號】C08L75/04GK106009609SQ201610351284
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】楊潔, 夏敏
【申請人】浙江天臺澳思科新材料有限公司