一种隔音降噪复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料科学领域，具体涉及一种隔音降噪复合材料及其制备方法。该隔音降噪复合材料包括基板、顶板以及位于所述基板与顶板之间的夹心层，所述夹心层具有负泊松比单元；所述负泊松比单元主要由两种不同材质制成的具有内凹六边形结构的第一负泊松比单元和第二负泊松比单元交替叠放并粘结形成。本发明专利技术的隔音复合材料具有负泊松比单元，能提高材料的隔音降噪性能，同时提高了材料的剪切模量、抗断裂性能、回弹韧性以及抗负荷能力，大大拓展了材料的应用范围。

A composite material for sound insulation and noise reduction and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种隔音降噪复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料
，具体涉及一种隔音降噪复合材料及其制备方法。
技术介绍
随着工业生产、交通运输、城市建筑的发展，以及人口密度的增加，家庭设施(音响、空调、电视机等)的增多，环境噪声日益严重，它已成为污染人类社会环境的一大公害。噪声不仅会影响听力，而且还对人的心血管系统、神经系统、内分泌系统产生不利影响，所以有人称噪声为“致人死命的慢性毒药”。噪声会给人带来生理上和心理上的危害。噪声的防治措施一般为三种途径：声源处控制、传播过程中控制以及接收处控制。而这些控制方法中，具体常用的措施为隔声、隔振处理，消声处理以及吸声处理；而常用的材料就是隔音降噪材料。对于隔音降噪材料，技术人员从材料选择、结构布局等多方面展开了广泛的研究。隔音降噪材料多种多样，比较常见的有实心砖块、钢筋混泥土墙、木板、石膏板、铁板、隔音毡、纤维板等等，也包括疏松多孔的泡沫铝材料等。这些隔音降噪材料各自具有相应的优点，能够用于不同的应用场景，但各自又具有相应的缺点，给实际应用带来不便。例如，泡沫铝材料，具有轻质、高比刚度、高阻尼减震性能、以及良好的隔声性能、电磁屏蔽性能、热学性能等，但其采用了较多的金属，其材料成本较高。再如，常见的隔音纺织材料，会采用有机纤维(如麻纤维、棉纤维、竹纤维、聚酯纤维等)和/或无机纤维(如不锈钢纤维、铝纤维等)进行制造，但这类隔音材料，在隔音性能获得提升的同时，其它诸如刚度、热学性能等方面可能会稍显不足。因此，在提高材料隔音降噪功能的同时，还使得材料具有其它相应的性能或者使得生产成本等降低，将会大大提高该材料的应用范围。如申请号为CN201610520584.4的专利技术专利，公开了一种泡沫铝吸声隔音复合材料的制备方法，其通过在泡沫铝加工过程中加入玄武岩短切纤维，提升了泡沫铝的吸声效率。再如，申请号为201910033252.7的专利技术专利，公开了一种具有负泊松比特性开孔泡沫铝材料的熔模铸造制备方法，其先通过熔模铸造法制成普通的开孔泡沫铝材料，然后在铝熔点之下的温度下经过三轴压缩从而制成具有负泊松比特性的开孔泡沫铝材料。该方法中，通过三轴压缩而获得内凹性的开孔结构，其获得的具有负泊松比内凹结构为随机形成，处于不可控状态。基于此，为提高隔音降噪材料的综合性能，扩大材料的应用范围，同时使产品的性能可控，本专利技术提供了一种隔音降噪复合材料及其制备方法。
技术实现思路
针对现有技术存在上述技术问题，本专利技术提供一种隔音降噪复合材料及其制备方法，该复合材料具有可控的负泊松比结构，能提高材料的隔音降噪性能，同时提高了材料的剪切模量、抗断裂性能、回弹韧性以及抗负荷能力，大大拓展了材料的应用范围。为实现这些目的，本专利技术提供如下技术方案：一种隔音降噪复合材料，包括基板、顶板以及位于所述基板与顶板之间的夹心层，其特征在于：所述夹心层具有负泊松比单元。通过在基板与顶板之间设置具有负泊松比单元的夹心层，能够利用负泊松比单元的隔音、抗负荷、抗断裂等性能，提高隔音降噪复合材料的整体隔音性能和力学性能。优选的，所述负泊松比单元包括第一负泊松比单元和第二负泊松比单元，所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元均具有若干个尺寸相同的内凹六边形结构；所述基板与顶板相互平行，所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元中各自的内凹六边形结构沿水平方向依次首尾连接；所述第一负泊松比单元由铝或铝合金制成；所述第二负泊松比单元由树脂制成；所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元在基板与顶板之间的宽度方向上交替配合设置且相互粘结。采用具有内凹六边形结构的负泊松比单元，可以方便地进行生产制造，降低了负泊松比单元的制造成本。两个负泊松比单元交替设置并采用不同的材质制成，在降低生产成本的同时，还对提高复合材料的隔音性能和力学性能起到积极作用。优选的，靠近基板的负泊松比单元与基板之间形成填充腔，所述填充腔内填满短纤混合物；所述短纤混合物包括玻璃纤维和聚乙烯醇缩丁醛纤维，所述玻璃纤维和聚乙烯醇缩丁醛纤维的重量份数比为(40-60)：(60-40)；所述玻璃纤维的细度为1.8-3dtex，长度为8-18mm；所述聚乙烯醇缩丁醛纤维的直径为5-15μm，长度为10-20mm。玻璃纤维具有较好的隔音性能，且耐高温。由于负泊松比单元的内凹六边形结构，会使得接触到基板或顶板的位置形成空腔，这不利于基板和顶板与负泊松比单元的牢固结合。在形成的填充腔的位置中填满短纤混合物，利用玻璃纤维的隔音、耐高温性能以及聚乙烯醇缩丁醛的粘合性能，通过玻璃纤维与聚乙烯醇缩丁醛的熔点差异，使聚乙烯醇缩丁醛部分熔融后即可产生粘结作用，这增大了负泊松比单元与基板和顶板的结合面积，如此能够更牢固地粘结基板/顶板与负泊松比单元。同时，聚乙烯醇缩丁醛还具有较好的隔音性能，这对复合材料最终隔音性能的提升起到积极作用。优选的，所述第一负泊松比单元与第二负泊松比单元在基板与顶板之间的宽度方向上的粘结通过将聚乙烯醇缩丁醛薄膜全部或部分熔化而产生粘结；所述聚乙烯醇缩丁醛薄膜的厚度范围在0.06-0.24mm。优选的，所述负泊松比单元中的每个内凹六边形结构的横截面为内凹六边形，所述内凹六边形包括位于左右两侧的两条竖边和上下两侧的四条内凹边；两条所述竖边的宽度相同，四条所述内凹边的宽度相同，所述竖边的宽度至少为内凹边宽度的两倍；所述竖边的宽度为0.3-1.2mm,所述内凹边的宽度为0.12-0.48mm。由于第一负泊松比单元和第二负泊松比单元之间通过上下交替层叠粘结的方式以形成预定厚度的夹心层，如此能够尽量减小形成的夹心层的各个内凹六边形性能差异。优选的，所述竖边的宽度等于所述内凹边宽度的两倍与聚乙烯醇缩丁醛薄膜的厚度之和。优选的，所述第一负泊松比单元在沿基板和顶板的宽度方向具有一层或两层或三层内凹六边形结构；所述第二负泊松比单元在沿基板和顶板的宽度方向具有一层或两层或三层内凹六边形结构。每个负泊松比单元中内凹六边形结构的层数选择，可根据生产成本、加工难度等实际需要进行选择。如选择各个负泊松比单元仅有一层内凹就变形结构，能够简化加工难度，但会增加后续第一负泊松比单元和第二负泊松比单元交替层叠的次数。一种隔音降噪复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)准备基板和顶板：所述基板和顶板为表面平整的树脂板或金属板，所述基板和顶板的厚度为1-15mm；(2)准备短纤混合物：选取细度为1.8-3dtex、长度为8-18mm的玻璃纤维，以及直径为5-15μm、长度为10-20mm的聚乙烯醇缩丁醛纤维，按照玻璃纤维和聚乙烯醇缩丁醛纤维的重量份数比为(40-60)：(60-40)进行开松、混合，得到短纤混合物；(3)制备负泊松比单元：利用铝或铝合金制备第一负泊松比单元，利用树脂制备第二负泊松比单元；所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元均具有若干个尺寸相同的内凹六边形结构；所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元中各自的内凹六边形结构沿水平方向依次首尾连接；(4)夹心层组装：铺设基板，在基板上铺设一层聚乙烯醇缩丁醛薄膜，之后再在其上均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔音降噪复合材料，包括基板、顶板以及位于所述基板与顶板之间的夹心层，其特征在于：所述夹心层具有负泊松比单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种隔音降噪复合材料，包括基板、顶板以及位于所述基板与顶板之间的夹心层，其特征在于：所述夹心层具有负泊松比单元。


2.如权利要求1所述的隔音降噪复合材料，其特征在于：所述负泊松比单元包括第一负泊松比单元和第二负泊松比单元，所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元均具有若干个尺寸相同的内凹六边形结构；所述基板与顶板相互平行，所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元中各自的内凹六边形结构沿水平方向依次首尾连接；所述第一负泊松比单元由铝或铝合金制成；所述第二负泊松比单元由树脂制成；所述第一负泊松比单元和第二负泊松比单元在基板与顶板之间的宽度方向上交替配合设置且相互粘结；所述负泊松比单元中的每个内凹六边形结构的横截面为内凹六边形，所述内凹六边形包括位于左右两侧的两条竖边和上下两侧的四条内凹边；两条所述竖边的宽度相同，四条所述内凹边的宽度相同，所述竖边的宽度至少为内凹边宽度的两倍；所述竖边的宽度为0.3-1.2mm，所述内凹边的宽度为0.12-0.48mm。


3.如权利要求2所述的隔音降噪复合材料，其特征在于：靠近基板的负泊松比单元与基板之间形成填充腔，所述填充腔内填满短纤混合物；所述短纤混合物包括玻璃纤维和聚乙烯醇缩丁醛纤维，所述玻璃纤维和聚乙烯醇缩丁醛纤维的重量份数比为(40-60)：(60-40)；所述玻璃纤维的细度为1.8-3dtex，长度为8-18mm；所述聚乙烯醇缩丁醛纤维的直径为5-15μm，长度为10-20mm。


4.如权利要求2或3所述的隔音降噪复合材料，其特征在于：所述第一负泊松比单元与第二负泊松比单元在基板与顶板之间的宽度方向上的粘结通过将聚乙烯醇缩丁醛薄膜全部或部分熔化而产生粘结；所述聚乙烯醇缩丁醛薄膜的厚度范围在0.06-0.24mm。


5.如权利要求2-4任一项所述的隔音降噪复合材料，其特征在于：所述竖边的宽度等于所述内凹边宽度的两倍与聚乙烯醇缩丁醛薄膜的厚度之和。


6.如权利要求2-5任一项所述的隔音降噪复合材料，其特征在于：所述第一负泊松比单元在沿基板和顶板的宽度方向具有一层或两层或三层内凹六边形结构；所述第二负泊松比单元在沿基板和顶板的宽度方向具有一层或两层或三层内凹六边形结构。


7.一种隔音降噪复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)准备基板和顶板：所述基板和顶板为表面平整的树脂板或金属板，所述基板和顶板的厚度为1-15mm；
(2)准备短纤混合物：选取细度为1.8-3dtex、长度为8-18mm的玻璃纤维，以及直径为5-15μm、长度为10-20mm的聚乙烯醇缩丁醛纤维，按照玻璃纤维和聚乙烯醇缩丁醛纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵思奇，赵利民，
申请(专利权)人：上海众汇泡沫铝材有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31