层合阻抗变化复合结构吸声材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种层合阻抗变化复合结构吸声材料及其制备方法和应用，涉及功能材料技术领域。所述吸声材料包括三维间隔织物，及所述三维间隔织物内从下表层至上表层依次填充有聚氨酯层和气凝胶层。本发明专利技术提供的吸声材料轻薄、密度低，在空气中具有良好的吸声性能。在空气中具有良好的吸声性能。在空气中具有良好的吸声性能。

【技术实现步骤摘要】
层合阻抗变化复合结构吸声材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能材料
，具体涉及一种层合阻抗变化复合结构吸声材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]气凝胶材料因其具有高比表面积、高孔隙率、低密度等优异性能，具备多孔材料和阻尼材料的吸声机理，但因其较差的力学性能、较高的生产成本严重限制了其在吸声材料中的应用。但海藻酸钠气凝胶具有生物降解性、丰富的资源、低廉的价格及环境友好的优势，可进一步对其进行吸声的研究。
[0003]聚氨酯多孔泡沫材料，以质量轻、隔热隔音好、吸声性能优越、加工成型方便、成本低等优点，是一类应用很广的吸声材料。但是，现有聚氨酯吸声材料存在吸声频带较窄并且对普遍对中低频声波难以进行有效吸收的问题，同时，聚氨酯材料的绝对力学性能尚有不足，这些严重限制了此类材料的进一步应用。
[0004]微穿孔板吸声结构是在普通穿孔板吸声结构基础上，将穿孔直径缩小到1mm以下。采用此种结构的吸声材料具有共振频率处吸声系数高，低频吸声性能好，吸声频带宽的特点。同时，相关研究表明，如在微穿孔板的微孔中穿入纤维等填料，可进一步提升微穿孔板的低频吸声性能，拓宽其吸声频带。
[0005]现有的吸声材料普遍存在低频吸声性能不佳/力学性能不足等缺陷，而对于层和吸声材料，则存在层和材料易分层的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决上述
技术介绍
中吸声材料存在的中低频吸声性能不佳，力学性能较弱等不足，本专利技术提供了一种层合阻抗变化复合结构吸声材料及其制备方法和应用，该材料结构设计合理，制造工艺简单，提升了中低频吸声性能和力学性能。
[0007]本专利技术第一个目的是提供一种层合阻抗变化复合结构吸声材料，包括三维间隔织物，及所述三维间隔织物内从下表层至上表层依次填充有聚氨酯层和气凝胶层。
[0008]优选的，所述吸声材料的厚度为7～15mm，密度为0.2～1g/cm3。
[0009]优选的，所述三维间隔织物的下表层和上表层均为编链组织和衬纬组织复合形成的针织物；所述三维间隔织物的下表层与上表层通过复数根连续的间隔丝进行连接。
[0010]更优选的，所述编链组织的编链纱为涤纶；所述衬纬组织的衬纬纱为碳纤维丝束。
[0011]优选的，所述聚氨酯层和气凝胶层的厚度各占所述三维间隔织物内厚度的二分之一。
[0012]更优选的，所述聚氨酯层材质为软泡聚氨酯；所述气凝胶层材质为海藻酸钠，所述海藻酸钠的黏度为350～550mPa.s；所述软泡聚氨酯孔隙率为20～50％。
[0013]本专利技术第二个目的是提供一种层合阻抗变化复合结构吸声材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]织造三维间隔织物；
[0015]将三维间隔织物上表层浸入一定液面高度气凝胶后，进行冷冻，随后进行冷冻干燥；
[0016]再将冷冻干燥好的三维间隔织物的下表层浸入一定液面高度的聚氨酯前驱溶液中，进行发泡，成型后即得所述层合阻抗变化复合结构吸声材料。
[0017]优选的，所述聚氨酯前驱溶液是由聚醚多元醇和异氰酸酯混合而成；其中，所述聚醚多元醇和异氰酸酯体积比为2:1。
[0018]优选的，所述冷冻温度
‑
20～
‑
18℃，冷冻时间10～16h，
[0019]冷冻干燥时的温度
‑
100～
‑
70℃，时间40～50h。
[0020]本专利技术第三个目的是提供一种层合阻抗变化复合结构吸声材料在中低频吸声中的应用。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0022]本专利技术提供的一种层合阻抗变化复合结构吸声材料，将海藻酸钠气凝胶和聚氨酯与三维间隔织物相复合，得到的阻抗变化复合结构吸声材料兼具空腔谐振吸声材料和阻抗变化吸声材料的特点，同时，三维间隔织物的加入在材料内部形成了孔径为间隔丝直径、并填充有间隔丝的微穿孔，进一步提高材料的中低频吸声性能，三维间隔织物的良好缓冲性能可以明显提升材料的力学性能。此外，通过调节三维间隔织物参数、气凝胶和聚氨酯高度比例的不同可以实现三维间隔织物/气凝胶/聚氨酯阻抗变化复合结构吸声材料吸声和力学性能的可控调节，以满足各领域吸声材料的要求。
[0023]三维间隔织物的面层为编链组织和衬纬组织复合形成的针织物，可以减少纵向延伸性，有利于表面层的结构稳定。
[0024]衬纬纱采用碳纤维丝束，沿纤维轴向表现出很高的强度，作为衬纬纱在面组织中屈曲程度相对小，其力学性能得以很大程度的保存发挥。
[0025]气凝胶的成分为海藻酸钠，具有质量轻，孔隙率高等优良特点，具有良好的再加工性能。
[0026]海藻酸钠的粘度为350～550mPa.s，为中等粘度。冷干之后可形成良好的气孔，构成空腔结构，能够通过空腔谐振、波形转换有效吸收声波。
[0027]本专利技术提供的阻抗变化复合结构吸声材料轻薄、密度低，在空气中具有良好的吸声性能。
[0028]本专利技术提供的层合阻抗变化复合结构吸声材料可以作为建筑吸声材料，且能够满足航空航天、交通及建筑各领域应用的要求。
[0029]本专利技术提供的层合阻抗变化复合结构吸声材料的制备方法，工艺简单、反应条件温和、制备周期短，适合工业化生产。
附图说明
[0030]图1为本专利技术提供的层合阻抗变化复合结构吸声材料结构示意图。
具体实施方式
[0031]为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体
实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0032]需要说明的是，下述各实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；采用的试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
[0033]本专利技术提供的一种层合阻抗变化复合结构吸声材料，见图1所示，包括三维间隔织物1，及所述三维间隔织物1内从下表层至上表层依次填充有聚氨酯层3和气凝胶层2。所述三维间隔织物的下表层与上表层通过复数根连续的间隔丝11进行连接，其中，间隔丝为直径0.2mm的涤纶单丝。所述聚氨酯层和气凝胶层的厚度各占所述三维间隔织物内厚度的二分之一。
[0034]下述实施例中采用的三维间隔织物1的下表层和上表层均为编链组织和衬纬组织复合形成的针织物；所述编链组织的编链纱为涤纶；所述衬纬组织的衬纬纱为碳纤维丝束。
[0035]下述实施例采用的聚氨酯层材质为软泡聚氨酯；气凝胶层材质为海藻酸钠；所述海藻酸钠的黏度为350～550mPa.s；所述软泡聚氨酯孔隙率为20～50％。
[0036]下述实施例中采用的三维间隔织物是采用双针床拉舍尔经编机进行织造。
[0037]下述各实施例将采用提供的层合阻抗变化复合结构吸声材料制备方法进行说明。
[0038]实施例1
[0039]一种层合阻抗变化复合结构吸声材料制备方法，包括以下步骤：
[0040]步骤1：三维间隔织物采用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层合阻抗变化复合结构吸声材料，其特征在于，包括三维间隔织物，及所述三维间隔织物内从下表层至上表层依次填充有聚氨酯层和气凝胶层。2.根据权利要求1所述的层合阻抗变化复合结构吸声材料，其特征在于，所述吸声材料的厚度为7～15mm，密度为0.2～1g/cm3。3.根据权利要求1所述的层合阻抗变化复合结构吸声材料，其特征在于，所述三维间隔织物的下表层和上表层均为编链组织和衬纬组织复合形成的针织物；所述三维间隔织物的下表层与上表层通过复数根连续的间隔丝进行连接。4.根据权利要求3所述的层合阻抗变化复合结构吸声材料，其特征在于，所述编链组织的编链纱为涤纶；所述衬纬组织的衬纬纱为碳纤维丝束。5.根据权利要求1所述的层合阻抗变化复合结构吸声材料，其特征在于，所述聚氨酯层和气凝胶层的厚度各占所述三维间隔织物内厚度的二分之一。6.根据权利要求5所述的层合阻抗变化复合结构吸声材料，其特征在于，所述聚氨酯层材质为软泡聚氨酯；所述气凝胶层材质为海藻酸钠，所述海藻酸钠的黏度为350～550mPa.s；所述软泡聚氨酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：支超，齐立泽，余灵婕，孟家光，薛涛，王永臻，刘亚明，程燕婷，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：