一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于先进复合材料领域，公开了一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料及制备方法和应用。本发明专利技术所述的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料的制备方法为：以PVDF为基体，纤维材料(碳纳米管、纳米纤维素、玻璃纤维)为填料，市售白砂糖为浸出颗粒模板，采用非溶剂致相分离(NIPS)法和颗粒浸出法相结合，制备出了厚度轻薄、孔径大小均匀、填料分散均一、泡孔相互连通且泡沫孔壁有洞的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料。本发明专利技术所制备的吸声材料在1000

【技术实现步骤摘要】
一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于先进复合材料领域，特别涉及一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着信息技术与制造业的深度融合，越来越多的智能化设备走进人们的生活，而这些智能机械设备在方便人们生活的同时，也产生了更多种类的噪声，比如空调噪声，汽车行驶噪声和扫地机器人噪声等；不仅如此，随着人们生活质量的不断提高，对文化和艺术的需求也在不断增大，越来越多的人们在休闲时会选择去图书馆、话剧院、音乐厅等。在这些场景中，为了提高人们的听觉体验，改善声学环境，人们对声学材料的吸声性能提出了更高的要求。吸声材料指的是一种在声音传播过程中进行噪声阻断的材料，旨在吸收声音，减少声音在空间内部的反射以及在空间外部的传播。所以吸声材料一般用于空间内部，控制声音的混响，消除回声、吸收噪声。
[0003]目前，针对城市生活噪声，市面上的涌现出很多多孔吸声材料。多孔吸声材料的吸声机理是通过粘滞性、热效应以及材料阻尼，从而将声能转化为热能耗散掉。比较常见的多孔吸声材料有聚氨酯泡沫，三聚氰胺泡沫，聚苯乙烯泡沫以及聚丙烯泡沫等。这些泡沫成本低廉、加工容易，但在宽频带吸声方面存在缺陷，且通常为了达到预期的吸声效果，只能选择增加材料的厚度；不仅如此，现有的多孔吸声材料在抗老化以及阻燃性能方面也具有一定的不足，作为建筑材料来讲，存在一定的安全隐患。
[0004]聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有良好耐磨性、耐候性、耐腐蚀性的氟树脂，同时PVDF还具有极好的阻燃性，满足作为建筑材料的要求。不仅如此，由于PVDF基体具有独特的压电性，在传统的声热转化基础上还可以实现声电转化，将声能转化为电能；泡沫中互相连通的泡孔使得声波在材料内多次反射，有利于声能转化为热能；纤维类的填料增加了泡沫材料内部的弯曲度，有利于低频段吸声性能的提升；泡沫孔壁上的小洞，还为声能的耗散提供了有利条件。所以，应用在声学材料领域的聚偏氟乙烯复合泡沫值得探索。然而，目前并没有与之相关的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料及制备方法的专利发布。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料的制备方法。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料；该材料厚度轻薄、孔径大小均匀、填料分散均一、泡孔相互连通且泡沫孔壁有洞的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料及制备方法，利用该复合材料在10mm厚度下还能实现良好的宽频带吸声的特点，进而满足人们对于复杂声学环境的吸声要求。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供一种上述聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料的应用。
[0008]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0009]一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料的制备方法，包括以下操作步骤：
[0010](1)将聚偏氟乙烯粉作为原料，溶解在有机溶剂中，在温度50
‑
80℃下充分搅拌0.5
‑
2h，得到聚偏氟乙烯溶液；
[0011](2)将纤维材料分散在有机溶剂中，超声0.5
‑
2h，得到分散均匀的纤维材料溶液，将纤维材料溶液加入到步骤(1)所得聚偏氟乙烯溶液中，在温度50
‑
80℃下充分搅拌0.5
‑
2h，得到混合溶液；
[0012](3)将白砂糖加入步骤(2)所得混合溶液中，在温度50
‑
80℃下充分搅拌0.5
‑
2h，得到混合体系；
[0013](4)停止搅拌，向步骤(3)所得混合体系中加入凝固浴，重复更换凝固浴，水洗，干燥后制得聚偏氟乙烯复合泡沫；
[0014](5)将步骤(4)所得聚偏氟乙烯复合泡沫上下的致密皮肤层切去，得到聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料。
[0015]步骤(1)所述的聚偏氟乙烯粉为MW＝600000、型号为KYNAR761的聚偏氟乙烯粉，和MW＝800000、型号为KYNAR HSV 900的聚偏氟乙烯粉中的一种或两种。
[0016]步骤(1)和步骤(2)中所述的有机溶剂均为N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAc)和丙酮的一种或两种。
[0017]步骤(1)所述的聚偏氟乙烯粉和步骤(2)所述的纤维材料的质量比为50:1
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300:1；步骤(1)所述的聚偏氟乙烯粉和步骤(3)所述的白砂糖的质量比为1:11
‑
1:5。
[0018]步骤(2)所述的纤维材料为碳纳米管(CNT)、纳米纤维素(CNF)和玻璃纤维中的一种或多种。
[0019]步骤(3)所述的白砂糖为市售白砂糖。
[0020]步骤(4)所述的凝固浴为水、醇类溶剂、N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)和N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMAc)中的一种或几种。
[0021]步骤(5)所述的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料厚度为10mm。
[0022]步骤(1)～(3)所述的搅拌速率均为500rpm。
[0023]一种由上述的方法制备得到聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料，聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料厚度为10mm，在1000
‑
6400Hz频率范围内吸声系数α均大于0.2，1800
‑
6400Hz频率范围内吸声系数α均大于0.5。
[0024]由上述方法制备的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料，可以对现代生活中的建筑噪声、音频噪声以及交通噪声进行有效的吸收，控制噪声的传播、减少噪声给人们生活和健康带来的困扰。此外，宽频吸声材料的研究在军事领域也有重要的应用价值。比如如何消除潜艇引擎发出的声音，从而避免被敌方的声呐探测到。
[0025]本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：
[0026](1)本专利技术的制备方法条件简单、方法新颖，可以在80℃以下实现聚偏氟乙烯复合材料的发泡，填补了非溶剂致相分离法结合颗粒浸出法发泡的技术空白。
[0027](2)本专利技术提供了一种泡孔结构精准可控发泡方法，制备出的聚偏氟乙烯复合泡沫孔径大小均匀、填料分散均一、泡孔相互连通且泡沫孔壁有洞。
[0028](3)本专利技术制备的聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料具有宽频带吸声的性能，且在厚度仅为10mm时，在1000
‑
6400Hz频率范围内吸声系数α均大于0.2，1800
‑
6400Hz频率范围内
吸声系数α均大于0.5，优异的吸声性能可满足不同声学环境的吸声要求。
附图说明
[0029]图1为聚偏氟乙烯复合泡沫的制备方法图；
[0030]图2为实施例5制备的聚偏氟乙烯复合泡沫5孔壁的扫描电镜图；
[0031]图3为实施例8制备的聚偏氟乙烯复合泡沫8的扫描电镜图；
[0032]图4为实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：(1)将聚偏氟乙烯粉作为原料，溶解在有机溶剂中，在温度50
‑
80℃下充分搅拌0.5
‑
2h，得到聚偏氟乙烯溶液；(2)将纤维材料分散在有机溶剂中，超声0.5
‑
2h，得到分散均匀的纤维材料溶液，将纤维材料溶液加入到步骤(1)所得聚偏氟乙烯溶液中，在温度50
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80℃下充分搅拌0.5
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2h，得到混合溶液；(3)将白砂糖加入步骤(2)所得混合溶液中，在温度50
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80℃下充分搅拌0.5
‑
2h，得到混合体系；(4)停止搅拌，向步骤(3)所得混合体系中加入凝固浴，重复更换凝固浴，水洗，干燥后制得聚偏氟乙烯复合泡沫；(5)将步骤(4)所得聚偏氟乙烯复合泡沫上下的致密皮肤层切去，得到聚偏氟乙烯复合泡沫吸声材料。2.根据权利求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的聚偏氟乙烯粉为MW＝600000、型号为KYNAR761的聚偏氟乙烯粉，和MW＝800000、型号为KYNAR HSV 900的聚偏氟乙烯粉中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中所述的有机溶剂均为N,N
‑
二甲基甲酰胺、N,N

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，姜珊珊，王佩江，
申请(专利权)人：国科广化精细化工孵化器南雄有限公司国科广化南雄新材料研究院有限公司国科广化韶关新材料研究院，
类型：发明
国别省市：