本發明屬于揚聲器，具體涉及一種玻纖復合音盆及其制備方法和應用。

背景技術：

1、揚聲器是電子設備中的重要聲學部件，用于完成電信號和聲音信號之間的轉換，是一種能量轉換器件?，F有的揚聲器按照功能主要分為三個部分：振動部分、磁路部分和懸掛部分，其中，振動部分又包括音盆和音圈等。音盆的材料性質直接影響了揚聲器的使用穩定性、使用壽命以及聲音的高低頻特性，因此，開發多種性能的音盆材料是改善揚聲器聲學性質和使用性質的有效途徑之一。

2、音盆按照材質可以分為紙盆、金屬盆、陶瓷盆、聚丙烯(pp)盆、復合盆等。傳統的揚聲器音盆通常采用單層結構的紙質材料，具有易加工、原料搭配靈活等優勢，但在剛性、強度以及耐久性方面往往難以滿足高端音響產品的要求。為了解決這一問題，三明治結構音盆的概念應運而生。三明治結構音盆通常包括兩層硬質面材和一層輕質芯材，相鄰的層間由膠粘劑粘結，不僅能夠有效提升紙盆的剛性和強度，還能改善聲學性能，研究人員通過優化這種紙盆結構的材料組合和厚度比例，進一步提高了揚聲器紙盆的性能。例如cn205596316u公開了一種發泡pp夾芯音盆，包括折環和音盆錐體，所述音盆錐體由內層、外層和中間層組成，中間層為發泡pp層，內層和外層均為紙盆層，兩個紙盆層中朝向所述發泡pp層的表面分別通過pp專用膠膜覆蓋發泡pp層的內外面。cn110677784a公開的音盆采用復合泡沫材料制備而成，所述復合泡沫材料包括發泡體基材層和位于其兩個表面的第一表層、第二表層，第一表層的材質為聚對二甲苯、聚一氯對二甲苯、聚二氯對二甲苯中的任意一種，第二表層的材質為金屬材料、碳纖維、芳綸纖維、工程塑料中的任意一種。

3、通常來說，三明治復合音盆的面層選用剛性較強的硬質材料，如卡紙、碳纖維預浸料、碳纖維編織布、芳綸纖維編織布、玻纖編織布等。其中，玻纖編織布是一種由細長的玻璃纖維線編織而成的材料，其具有出色的強度，是增強材料的理想選擇，可以加強復合材料和其他結構，且在高溫環境下保持其強度和穩定性。cn203416402u公開了一種橡膠邊nomex紙蜂窩復合音盆，nomex紙蜂窩正反面采用耐熱膠水與編織玻纖布復合，制成nomex紙蜂窩錐體，具有良好的剛性、阻尼、耐彎曲和耐撕裂性能，可應用于汽車音響、專業音響等揚聲器系統中。

4、傳統的纖維編織布復合音盆都需要在纖維編織布與中間層之間設置膠粘劑層，膠粘劑層會增加復合音盆的質量和密度，降低復合音盆的楊氏模量，進而對揚聲器的聲學性能產生負面影響；此外，傳統的復合音盆在功能上往往只能滿足基本需求，難以提供附加的視覺效果或其他附加值。因此，開發質輕、密度低、模量高、且能夠提供特殊視覺效果的音盆，是本領域亟待解決的問題。

技術實現思路

1、針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種玻纖復合音盆及其制備方法和應用，通過三層結構的設計和協同作用，使所述玻纖復合音盆的質量輕，密度低，具有高強度和高模量，同時具有光致變色功能，能夠提供特殊的外觀視覺效果，為用戶提供更加優質、個性化和智能化的選擇。

2、為達此目的，本發明采用以下技術方案：

3、第一方面，本發明提供一種玻纖復合音盆，所述玻纖復合音盆通過第一玻纖預浸料、泡沫芯層和第二玻纖預浸料熱壓得到；所述泡沫芯層位于第一玻纖預浸料和第二玻纖預浸料之間。

4、所述第一玻纖預浸料、第二玻纖預浸料各自獨立地包括玻璃纖維布和附著于所述玻璃纖維布上的樹脂組合物；所述樹脂組合物包括環氧樹脂、固化劑和光致變色微膠囊的組合。

5、本發明提供的玻纖復合音盆具有三層結構，包括泡沫芯層以及位于泡沫芯層兩側的第一玻纖預浸料、第二玻纖預浸料，三層熱壓形成復合結構，復合結構中無需設置其他的膠粘劑層，避免了膠粘劑層對音盆質量和楊氏模量的負面影響。

6、為了使揚聲器音盆具有不同的外觀效果，現有技術中常用的手段是音盆成型后在音盆表面額外設置一層顯色涂層，從而達到顯色/變色的效果。不同于現有技術的常規方法，本發明采用玻纖預浸料作為音盆的外層結構，所述玻璃纖維布上附著的樹脂組合物中含有光致變色微膠囊，使光致變色微膠囊分散在樹脂組合物中，使音盆表面能夠通過光照或環境變化改變顏色，并極大程度上減少了玻纖復合音盆整體的含膠量。同時，所述玻璃纖維布的透光率可以達到13％，透光特性顯著優于碳纖維編織布、芳綸纖維編織布、卡紙等材料，能夠使音盆的顏色變化完美呈現，使包含其的揚聲器展示出更高的視覺吸引力和功能性，可以為用戶提供更加個性化和智能化的選擇，滿足人們對個性化和智能化產品的需求，同時能拓展音盆產品的應用范圍，例如可用于智能家居、汽車內飾等領域。

7、本發明通過三層結構和材料的設計及其協同作用，使所述玻纖復合音盆的質量輕，密度低，強度和楊氏模量高，且具有光致變色功能，能夠提供特殊的外觀視覺效果，其用于揚聲器時，可以拓展揚聲器的頻率響應范圍，抑制揚聲器的高頻分割振動，同時使揚聲器具有較高的靈敏度。

8、以下作為本發明的優選技術方案，但不作為對本發明提供的技術方案的限制，通過以下優選的技術方案，可以更好的達到和實現本發明的目的和有益效果。

9、優選地，所述玻纖復合音盆的制備原料以質量份計包括如下組分：

10、

11、需要說明的是，所述制備原料是形成玻纖復合音盆的三層結構的制備原料，即所述泡沫的質量份為玻纖復合音盆中泡沫芯層的質量份，所述玻璃纖維布的質量份為第一玻纖預浸料、第二玻纖預浸料中玻璃纖維布的總質量份，所述環氧樹脂的質量份為兩個玻纖預浸料中環氧樹脂的總質量份，固化劑、光致變色微膠囊同理，簡明起見，不再一一贅述。

12、作為本發明的優選技術方案，通過制備原料中玻璃纖維布、泡沫、環氧樹脂、固化劑和光致變色微膠囊的質量設計，使所述玻纖復合音盆在低密度、高強度、高模量、高層間結合力、光致變色性能和適宜的阻尼性能之間取得優異的平衡效果。

13、優選地，所述玻璃纖維布的質量份為25-80份，例如可以為30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份或75份，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選30-70份。

14、優選地，所述泡沫的質量份為20-75份，例如可以為25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份或70份，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選30-70份。

15、優選地，所述環氧樹脂的質量份為6-18份，例如可以為7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份或17份，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選7-14份。

16、優選地，所述固化劑的質量份為2-8份，例如可以為2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份或7.5份，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選3-6份。

17、優選地，所述光致變色微膠囊的質量份為0.2-0.6份，例如可以為0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.45份、0.5份或0.55份，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選0.2-0.5份。

18、優選地，所述玻璃纖維布為玻璃纖維編織布，所述編織的方法優選為平紋編織。

19、優選地，所述玻璃纖維布包括無堿玻璃纖維布。

20、優選地，所述玻璃纖維布的克重為120-300g/m2，例如可以為130g/m2、150g/m2、160g/m2、180g/m2、200g/m2、210g/m2、220g/m2、240g/m2、250g/m2、260g/m2或280g/m2，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選125-150g/m2。

21、優選地，所述泡沫包括閉孔泡沫，和/或，所述泡沫為硬質泡沫。

22、優選地，所述泡沫包括聚甲基丙烯酰亞胺(pmi)泡沫、聚酯泡沫或聚氨酯泡沫。

23、優選地，所述泡沫的閉孔率≥90％，例如可以為91％、92％、93％、94％、95％、95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％、99.5％、99.9％或100％，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選≥95％。

24、作為本發明的優選技術方案，所述泡沫為閉孔泡沫，優選閉孔率≥95％，可以減少玻纖預浸料中的環氧樹脂滲透進入泡沫的內部，從而減輕玻纖復合音盆的質量。

25、優選地，所述泡沫的密度為70-200kg/m3，例如可以為75kg/m3、80kg/m3、90kg/m3、100kg/m3、120kg/m3、140kg/m3、150kg/m3、160kg/m3或180kg/m3，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選75-200kg/m3。

26、優選地，所述泡沫為聚甲基丙烯酰亞胺(pmi)泡沫。

27、作為本發明的優選技術方案，所述泡沫為pmi泡沫，密度為70-200kg/m3，其作為玻纖復合音盆的芯層與兩個玻纖預浸料復配，使所述玻纖復合音盆兼具低密度、高強度、高模量和優良的加工成型性。如果泡沫的密度過高，則包含其的音盆的質量和密度增大；如果泡沫的密度過低，則其壓縮強度降低，容易在熱壓過程中壓潰，影響音盆的加工成型。

28、優選地，所述pmi泡沫的壓縮模量為110-300mpa，例如可以為120mpa、150mpa、180mpa、200mpa、220mpa、250mpa或280mpa，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

29、優選地，所述pmi泡沫的彎曲模量為85-380mpa，例如可以為90mpa、100mpa、120mpa、150mpa、180mpa、200mpa、220mpa、250mpa、280mpa、300mpa、320mpa、350mpa或370mpa，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

30、優選地，所述pmi泡沫在130℃的尺寸變化率≤0.3％，例如可以為0、0.01％、0.02％、0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％或0.28％，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

31、示例性地，所述pmi泡沫的壓縮模量按照標準gb/t?8813-2008中的方法測試得到，彎曲模量按照標準gb/t?8812.2-2007中的方法測試得到，尺寸變化率按照標準gb/t?8811-2008中的方法測試得到。

32、優選地，以所述玻璃纖維布和泡沫的總質量為100％計，所述玻璃纖維布的質量為25-80％，例如可以為30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％或75％，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選30-70％。

33、優選地，所述環氧樹脂包括環氧積層樹脂。

34、優選地，以所述玻璃纖維布和泡沫的總質量為100％計，所述環氧樹脂的質量為5-18％，例如可以為6％、8％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％或17％，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選7-15％。

35、本發明中，所述固化劑為環氧樹脂固化劑，其能夠與環氧基發生反應。

36、優選地，所述固化劑包括胺類固化劑和/或酚類固化劑，更優選胺類固化劑。

37、優選地，所述胺類固化劑包括1,3-環己二甲胺、乙二醇雙(3-胺丙基)醚、聚醚胺(α-(2-氨基甲基乙基)-ω-(2-氨基甲基乙氧基)聚乙二醇)中的任意一種或至少兩種的組合。

38、優選地，所述酚類固化劑包括雙酚a、雙酚f、雙酚s中的任意一種或至少兩種的組合。

39、優選地，所述固化劑與環氧樹脂的質量比為1:(1.5-4)，例如可以為1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.3、1:2.5、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.5或1:3.8等，進一步優選1:(2-2.5)。

40、本發明中，所述環氧樹脂、固化劑均可通過市場途徑購買得到，例如環氧樹脂采用市售的環氧積層樹脂el2，固化劑采用市售的ay30?fast。

41、作為本發明的優選技術方案，所述光致變色微膠囊是將可逆光致變色材料包裹于微膠囊(殼體)中得到的光致變色粉體材料。

42、優選地，所述可逆光致變色材料包括螺吡喃類化合物、螺噁嗪類化合物、二芳基乙烯類化合物、偶氮苯類化合物中的任意一種或至少兩種的組合。

43、本發明中，所述可逆光致變色材料和光致變色微膠囊的具體種類不進行特殊限定，可根據音盆產品的外觀顯色需求，選擇具有相應變色效果的光致變色微膠囊，例如藍色、紫色、橘色、紅色、橙色、綠色、黃色等不同顏色的光致變色微膠囊。

44、本發明中，所述光致變色微膠囊可以為市售產品，例如天津孚信陽光科技有限公司的陽光變色微膠囊粉(mc粉)。

45、優選地，所述玻纖復合音盆的厚度為1.2-5mm，例如可以為1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm、3mm、3.2mm、3.5mm、3.8mm、4mm、4.2mm、4.5mm或4.8mm，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選1.5-3mm。

46、優選地，所述泡沫芯層的厚度為1-3mm，例如可以為1.1mm、1.2mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm、2mm、2.2mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm或2.8mm，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選1.2-2.3mm。

47、優選地，所述第一玻纖預浸料和第二玻纖預浸料相同。

48、作為本發明的優選技術方案，所述玻纖復合音盆的密度≤0.45g/cm3，例如可以為0.18g/cm3、0.2g/cm3、0.22g/cm3、0.25g/cm3、0.28g/cm3、0.3g/cm3、0.32g/cm3、0.35g/cm3、0.38g/cm3、0.4g/cm3或0.42g/cm3，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，優選0.2-0.4g/cm3。

49、作為本發明的優選技術方案，所述玻纖復合音盆的楊氏模量≥2.5gpa，例如可以為2.6gpa、2.8gpa、3gpa、3.2gpa、3.5gpa、3.8gpa、4gpa、4.2gpa、4.5gpa或4.8gpa，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，優選2.8-4.5gpa。

50、第二方面，本發明提供一種如第一方面所述的玻纖復合音盆的制備方法，所述制備方法包括：

51、提供樹脂膠液，所述樹脂膠液包括環氧樹脂、固化劑和光致變色微膠囊的組合；

52、將玻璃纖維布浸漬于所述樹脂膠液中，分別得到第一玻纖預浸料和第二玻纖預浸料；

53、將所述第一玻纖預浸料、泡沫芯層和第二玻纖預浸料按照順序疊合后進行熱壓，得到所述玻纖復合音盆。

54、本發明提供的玻纖復合音盆具有三層結構，將第一玻纖預浸料、泡沫芯層和第二玻纖預浸料按照順序疊合后可以通過一步熱壓即可完成制備，熱壓過程中環氧樹脂發生固化反應，復合音盆的強度和模量增加，同時環氧樹脂固化時將玻纖層與泡沫芯層粘結，省去了常規復合音盆的膠粘劑層。本發明所述玻纖復合音盆通過“一步法”制得，工藝方法簡便可行，省去了在各層材料之間噴膠或放置熱熔膠膜然后再熱壓復合的冗雜工序。

55、優選地，所述樹脂膠液的制備方法包括：將環氧樹脂和光致變色微膠囊進行第一混合，得到的混合物與固化劑混合均勻，得到所述樹脂膠液。

56、優選地，所述第一混合通過離心均質機進行；所述光致變色微膠囊與環氧樹脂相容性良好，分散均勻。

57、優選地，所述第一混合的轉速為500-2000rpm，例如可以為600rpm、800rpm、1000rpm、1200rpm、1400rpm、1500rpm、1600rpm或1800rpm，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

58、優選地，所述第一混合的時間為1-10min，例如可以為2min、2.5min、3min、3.5min、4min、4.5min、5min、6min、7min、8min或9min，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選1-5min。

59、優選地，所述浸漬之前還包括裁剪玻璃纖維布的步驟。

60、優選地，將所述玻璃纖維布裁剪成略大于模具的正方形，并用膠紙貼在玻璃纖維布的四邊，以防止玻璃纖維布的纖維束脫離和/或變形。

61、優選地，所述浸漬在靜置或使用輔助工具(例如刮刀)的條件下進行，以使樹脂膠液充分完全地滲透進玻璃纖維布的孔隙之中。

62、優選地，所述熱壓的壓力為0.1-0.5mpa，例如可以為0.15mpa、0.2mpa、0.25mpa、0.3mpa、0.35mpa、0.4mpa或0.45mpa，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

63、優選地，所述熱壓的溫度為80-130℃，例如可以為85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃或125℃，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

64、作為本發明的優選技術方案，將第一玻纖預浸料、泡沫芯層和第二玻纖預浸料按照順序疊合后置于熱壓模具中進行熱壓，優選所述熱壓的壓力為0.1-0.5mpa，溫度為80-130℃，從而實現泡沫芯層與兩個玻纖預浸料的固化粘結。如果熱壓的壓力過低(＜0.1mpa)時，玻纖預浸料與泡沫芯層的粘結效果較差，影響音盆的層間結合力；當熱壓的壓力過高(＞0.5mpa)時，泡沫芯層會被過大的壓力擠壓至變形或破裂。如果熱壓的溫度過低(＜80℃)，則環氧樹脂的固化速率過慢，導致加工效率降低；如果熱壓的溫度＞130℃，過高的溫度會影響泡沫芯層的耐溫穩定性，導致泡沫芯層的軟化、破損。

65、優選地，所述熱壓的時間為20-60min，例如可以為25min、28min、30min、32min、35min、38min、40min、42min、44min、45min、50min或55min，以及上述點值之間的具體點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值，進一步優選30-45min。

66、作為本發明的優選技術方案，所述玻纖復合音盆的制備方法包括如下步驟：

67、將環氧樹脂、固化劑和光致變色微膠囊混合均勻，得到樹脂膠液；

68、將玻璃纖維布裁剪后浸漬于所述樹脂膠液中，分別得到第一玻纖預浸料和第二玻纖預浸料；

69、將所述第一玻纖預浸料、泡沫芯層和第二玻纖預浸料按照順序疊合后置于熱壓模具中，于80-130℃、0.1-0.5mpa熱壓20-60min，得到所述玻纖復合音盆。

70、第三方面，本發明提供一種揚聲器，所述揚聲器包括如第一方面所述的玻纖復合音盆。

71、相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：

72、(1)本發明提供的玻纖復合音盆中，通過三層結構和材料的設計及其協同作用，使其具有質輕、密度低的特點，強度和楊氏模量高，并實現優良的光致變色功能，能夠在紫外光或太陽光照射下迅速變化顏色，撤去紫外光或太陽光后30s內能恢復至無色，提供特殊的外觀視覺效果。所述玻纖復合音盆用于揚聲器，不僅可以拓展揚聲器的頻率響應范圍，抑制揚聲器的高頻分割振動，使揚聲器具有較高的靈敏度，而且使產品展示出更高的視覺吸引力和功能性，能夠為用戶提供更加個性化和智能化的選擇，滿足人們對個性化和智能化產品的需求。

73、(2)本發明提供的玻纖復合音盆通過“一步法”熱壓得到，無需設置其他的膠粘劑層，省去了在各層材料之間噴膠或放置熱熔膠膜然后再熱壓復合的冗雜工序，避免了膠粘劑層對音盆質量和楊氏模量的負面影響，工藝方法簡便可行。