一种具有分级多孔结构的复合泡沫及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种具有分级多孔结构的复合泡沫及其制备方法和用途，属于功能材料领域。该复合泡沫的制备方法包括如下步骤：将三聚氰胺泡沫浸泡于聚合物溶液中，然后超声，循环冷冻，干燥，即得；所述聚合物为分子间能形成氢键的聚合物。本发明专利技术利用循环冷冻的方法制备得到具有多孔结构的三聚氰胺复合泡沫，该多孔结构具有互相连接、孔径大小不一、且包含较多小尺寸孔的特点，形成了分级多孔结构，能够显著提高三聚氰胺泡沫的吸声性能，特别是大幅度提高低频吸声效果。本发明专利技术复合泡沫可作为吸声材料，应用于噪声污染的防治，无线电波、雷达、微波等的吸收和屏蔽，声呐隐身、水下通信等领域，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有分级多孔结构的复合泡沫及其制备方法和用途
本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种具有分级多孔结构的复合泡沫及其制备方法和用途。
技术介绍
随着科技和现代工业的发展，噪声污染已成为世界性难题。同时，随着环保意识的增强，人们对声音环境的要求也越来越高。噪声已成为污染人类社会环境的一大公害。噪声污染对人、动物、仪器仪表以及建筑物均会构成危害，如损伤仪器设备、建筑物结构，或损伤人们的听力、造成耳聋，或诱发耳鸣、失眠、全身乏力、消化不良等多种疾病。噪声污染严重影响人们的工作和生活。吸声降噪逐渐演变成为一个有关高科技、环境以及人类协调发展急需解决的重要课题，在海洋复杂声场环境下，水下吸声材料是消除多余声波、控制声波传播的重要途径，在声呐隐身、水声通讯等军民两用技术中有着重要应用。为了控制噪声，除了减少噪声源外，利用吸声材料在传播路径中的吸收声能是一种有效的方法。目前的吸声材料可以分为两类：共振吸声材料和多孔吸声材料。共振吸收材料具有狭窄的吸收频带，一般只能针对某种频率和某几种频率的声波发挥吸声作用，这严重限制了它们的应用。多孔吸声材料通常具有吸声频率范围广、工艺相对简单的优点，是最常用的吸声降噪材料之一。传统的多孔无机降噪材料(如石棉纤维、玻璃纤维等)虽然具有良好的吸声性能，且具有轻质、不燃、不腐、不易老化等特性，但由于其性脆易断，受潮后吸声性能下降严重、易对环境产生危害等原因使用受到限制；而传统泡沫塑料易燃、且具有毒性、吸声性能不稳定，应用也受到限制。此外，多孔吸声材料还存在着低频吸声差的问题，且为满足实际需求，多孔吸声材料往往需要增加厚度和重量才能获得令人满意的吸声系数，这严格限制了其应用。三聚氰胺泡沫塑料是以三聚氰胺甲醛树脂液为原料得到的一种多孔吸声材料，自身具有良好的阻燃性，因此在生产过程中无需添加阻燃剂，且在燃烧过程中有害物质产生量少，符合健康环保的要求，还具有良好的吸声性能。因此，三聚氰胺泡沫塑料常用于无线电波、雷达、微波等的吸收和屏蔽材料。但是，三聚氰胺泡沫的吸声性能尚未完全满足实际需求，尤其是低频吸声仍需进一步提高，寻找到一种吸声性能更优的吸声材料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有分级多孔结构的复合泡沫及其制备方法和用途。本专利技术提供了一种具有分级多孔结构的复合泡沫的制备方法，它包括如下步骤：将三聚氰胺泡沫浸泡于聚合物溶液中，然后超声，循环冷冻，干燥，即得；所述聚合物为分子间能形成氢键的聚合物。进一步地，所述聚合物溶液为聚合物水溶液；优选地，所述聚合物溶液的浓度为0.1～5wt％；更优选地，所述聚合物溶液的浓度为0.1～0.5wt％；或，所述聚合物溶液的浓度为1～5wt％。进一步地，所述聚合物选自纤维素、聚乙烯醇、聚氨酯中的任意一种或多种；优选地，所述纤维素为纳米纤维素；和/或，所述聚氨酯为水溶性聚氨酯；更优选地，所述聚合物为纳米纤维素、聚乙烯醇或水溶性聚氨酯。进一步地，所述纳米纤维素水溶液的浓度为0.1～0.5wt％；和/或，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1～0.5wt％；和/或，所述水溶性聚氨酯水溶液的浓度为1～5wt％；优选地，所述纳米纤维素水溶液的浓度为0.2～0.4wt％；和/或，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1～0.3wt％；和/或，所述水溶性聚氨酯水溶液的浓度为3～5wt％；更优选地，所述纳米纤维素水溶液的浓度为0.3wt％；和/或，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1wt％。进一步地，所述浸泡为将三聚氰胺泡沫浸泡在聚合物溶液中后，按压；和/或，所述超声为将浸泡后的三聚氰胺泡沫超声1～3h；和/或，所述干燥为冷冻干燥；优选地，所述浸泡为将三聚氰胺泡沫浸泡在聚合物溶液中后，按压1～3次；和/或，所述冷冻干燥为用液氮冷冻后冷冻干燥；更优选地，所述冷冻干燥为液氮冷冻10～30min后冷冻干燥48～72h。进一步地，所述循环冷冻为将超声后的三聚氰胺泡沫-10℃～-50℃冷冻后室温解冻，此步骤重复1～5次；优选地，所述循环冷冻为将超声后的三聚氰胺泡沫-20℃冷冻后室温解冻，此步骤重复3～4次。进一步地，所述循环冷冻为将超声后的三聚氰胺泡沫-20℃冷冻15h后室温解冻9h，此步骤重复4次。本专利技术还提供了一种具有分级多孔结构的复合泡沫，它是由前述的制备方法制备而得。本专利技术还提供了前述的具有分级多孔结构的复合泡沫在制备吸声材料中的用途。进一步地，所述吸声材料为低频吸声材料。本专利技术利用循环冷冻的方法制备得到具有多孔结构的三聚氰胺复合泡沫，该三聚氰胺复合泡沫的多孔结构具有互相连接、孔径大小不一、且包含较多小尺寸孔的特点，形成了分级多孔结构，能够显著提高三聚氰胺泡沫的吸声性能，特别是大幅提高低频吸声效果。本专利技术制备方法制备得到的三聚氰胺复合泡沫在显著提高三聚氰胺泡沫的吸声性能的同时，解决了现有技术三聚氰胺泡沫在低频吸声性能较差的缺点，可作为吸声材料，应用于噪声污染的防治，无线电波、雷达、微波等的吸收和屏蔽，声呐隐身、水下通信等领域，具有良好的应用前景。显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。附图说明图1为不同浓度的MF/CNF和MF/CNF-FT三聚氰胺复合泡沫横截面的SEM照片。图2为不同浓度的MF/PVA和MF/PVA-FT三聚氰胺复合泡沫横截面的SEM照片。图3为不同浓度的MF/WPU和MF/WPU-FT三聚氰胺复合泡沫横截面的SEM照片。图4为不同浓度的MF/CNF和MF/CNF-FT孔径分布图：(a)为不同浓度的MF/CNF；(b)为不同浓度的MF/CNF-FT。图5为不同浓度的MF/CNF、MF/CNF-FT、MF/PVA、MF/PVA-FT、MF/WPU和MF/WPU-FT三聚氰胺复合泡沫的吸声曲线结果：(a)为不同浓度的MF/CNF；(b)为不同浓度的MF/CNF-FT；(c)为不同浓度的MF/PVA；(d)为不同浓度的MF/PVA-FT；(e)为不同浓度的MF/WPU；(f)为不同浓度的MF/WPU-FT。具体实施方式本专利技术具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。本专利技术中，三聚氰胺泡沫(MF泡沫)为通过市售而得，三聚氰胺泡沫的密度为0.009462g/cm3。本专利技术纳米纤维素(CNF)水溶液的制备方法如下：将15g切碎的原浆纸加入到有800mL去离子水的大烧杯中，机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有分级多孔结构的复合泡沫的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：/n将三聚氰胺泡沫浸泡于聚合物溶液中，然后超声，循环冷冻，干燥，即得；/n所述聚合物为分子间能形成氢键的聚合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有分级多孔结构的复合泡沫的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
将三聚氰胺泡沫浸泡于聚合物溶液中，然后超声，循环冷冻，干燥，即得；
所述聚合物为分子间能形成氢键的聚合物。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物溶液为聚合物水溶液；
优选地，所述聚合物溶液的浓度为0.1～5wt％；
更优选地，所述聚合物溶液的浓度为0.1～0.5wt％；或，所述聚合物溶液的浓度为1～5wt％。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述聚合物选自纤维素、聚乙烯醇、聚氨酯中的任意一种或多种；
优选地，
所述纤维素为纳米纤维素；
和/或，所述聚氨酯为水溶性聚氨酯；
更优选地，
所述聚合物为纳米纤维素、聚乙烯醇或水溶性聚氨酯。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述纳米纤维素水溶液的浓度为0.1～0.5wt％；
和/或，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1～0.5wt％；
和/或，所述水溶性聚氨酯水溶液的浓度为1～5wt％；
优选地，
所述纳米纤维素水溶液的浓度为0.2～0.4wt％；
和/或，所述聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1～0.3wt％；
和/或，所述水溶性聚氨酯水溶液的浓度为3～5wt％；
更优选地，
所述纳米纤维素水溶液的浓度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹华维，沈璐，梁梅，张浩若，陈洋，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51