CN109810657B

CN109810657B - 一种陶粒吸声板材的制备方法

Info

Publication number: CN109810657B
Application number: CN201910059809.4A
Authority: CN
Inventors: 秦家千; 王益民; 骆兵建
Original assignee: Suqian Dete Material Technology Co ltd
Current assignee: SUQIAN DEWEI NEW MATERIALS CO.,LTD.
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2021-09-10
Anticipated expiration: 2039-01-22
Also published as: CN109810657A

Abstract

本发明涉及一种陶粒吸声板材的制备方法，属于吸声材料技术领域。本发明以黏土陶粒为基材，通过添加岩棉粒、竹浆粕，以杨木为胶合板的基板、SIS橡胶为胶黏剂，制备陶粒吸声板材，胶合板是由多层单板按照单板纹理交错排列、施加胶黏剂、经过压力作用而形成的材料，添加纤维或橡胶填充、提高胶合板的面密度和厚度能有效提高胶合板的吸声性能，胶合板是层状具有多孔性质的材料，相对于低频入射声波，胶合板对中高频入射声波具有吸收优势，因此胶合板的吸声系数会随着入射声波频率的增加而增大，以SIS橡胶作为胶黏剂，能够有效补强胶合板对低频入射声波的吸收，从而提高陶粒吸声板材的吸声效果。

Description

一种陶粒吸声板材的制备方法

技术领域

本发明涉及一种陶粒吸声板材的制备方法，属于吸声材料技术领域。

背景技术

地铁噪音主要来源于地铁运行时轮轨撞击声、滚动声和摩擦声。按照声学原理：当声音小于30分贝时，一般不会影响人们正常的生活和休息；声音达到50分贝后，人们就会有较大的感觉，甚至很难入睡；声音达到80分贝时，人的听觉***会受到伤害，神经***就会出现紊乱，比如会出现疲倦、头晕、头痛、失眠、听力减退、耳聋等现象。长期处于这样的声音环境，人体的心肺功能也会受影响、记忆力会下降、反应会迟钝，疲劳感增加，工作效率下降。统计资料还显示：噪音会加速建筑物、结构的老化，影响设备及仪表的精度和使用寿命。噪声还会掩蔽安全信号，如报警信号和车辆行驶信号等，造成事故，给行车安全带来隐患。而地铁是高速运转的，其轮轨发出的声音大小基本都超过80分贝，因此地铁建设过程务必考虑噪声的防治和控制问题。

有关地铁噪声控制问题，以往的做法主要有两大类：一是结构控制法。包括从车厢结构和轨道结构方面进行处理，车厢方面减轻自重减小振动功率，轨道方面主要采取减振或隔振措施。二是材料控制法。包括采用隔音材料和吸音材料两种处理方法。

根据地铁的特定环境及施工特点要求，地铁吸音材料必须具备两大功能，一是吸音效果优越，二是耐久年限足够长。根据设计单位提供的资料显示：吸音材料具有如下特点：①吸音材料持久耐用、防水、阻燃，使用寿命不低于10年。②使用期内吸声系数的衰减率低于10%，不能有明显的可见结构缺陷。③不含石棉、聚苯乙烯以及有腐蚀性的物质。④材料的散火值、冒烟值及易燃值应为零。⑤材料的吸声性能符合地铁内的声频特性。⑥应具有足够的强度，既要具有良好的抗气流冲击能力，又要与四周混凝土墙基良好结合。按照上述要求，当前的吸音材料都难以胜任地铁的特定环境要求。因此，对地铁用吸音材料的声学设计和材料生产，大家都在寻找和开发新型吸音材料，环保型吸音材料将是未来地铁吸音材料发展的必然趋势。

陶粒属于多孔吸音材料，陶粒混凝土又隶属于水泥基材料，因此它可实现强度功能、耐久功能、防腐防火等多项功能，同时还可保持多孔吸音材料的基本特性。以陶粒作为基本骨料，水泥作为胶凝材料，利用水泥的可塑性，运用特殊的制作工艺使水泥胶体在硬化过程中形成无数微小孔隙，并且使孔隙能够连通在一起，发挥陶粒多孔吸音材料的优良的吸声性能，研制地铁轨道吸音板无疑是一种理想的地铁与隧道消音降噪措施。国外利用优质的的低碱普通硅酸盐水泥作为粘结剂，将一定级配的吸声陶粒固结，并通过特殊的制作工艺制成了降噪系数达到0.85，吸声性能为Ⅰ级的地铁吸音道床板，然而国内还没有同类产品及工程应用的先例。对地铁、隧道专用吸音材料配置技术、吸音板成型技术和施工工艺等基础性的研究尚处于白状态。因此，研究高性能吸音材料配置关键技术、开发新型地铁轨道吸音板，将对城市轨道交通建设的可持续发展具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有吸声材料吸声效果较差的问题，提供了一种陶粒吸声板材的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）将碳五石油树脂加入环烷油中，在110～120℃下以200～250r/min转速搅拌1～2h，得树脂熔融液；

（2）将SIS橡胶加入树脂熔融液中，在140～160℃下以250～300r/min转速搅拌30～40min，得混合熔融液；

（3）将竹浆粕、岩棉粒和黏土陶粒加入混合熔融液中，在160～180℃下以300～400r/min转速搅拌20～30min，降温至120～130℃，保温，得板材粘结物；

（4）取2块30cm×30cm的杨木板材，将板材粘结物均匀涂抹至杨木板材的一面，将涂抹板材粘结物的板面相互接触，板压40～60min，静置20～24h，得陶粒吸声板材。

所述的竹浆粕、岩棉粒、黏土陶粒、SIS橡胶，碳五石油树脂、环烷油的重量份为20～30份竹浆粕、30～40份岩棉粒、60～80份黏土陶粒、40～60份SIS橡胶，20～30份碳五石油树脂、10～15份环烷油。

步骤（1）所述的碳五石油树脂的色号为5～6号色，软化点为100～120℃。

步骤（3）所述的岩棉粒的粒径为2～4mm。

步骤（4）所述的杨木板材的规格为30cm×30cm，板厚为15～25mm，杨木板材之间的板材粘结层厚度为8～10mm。

步骤（3）所述的黏土陶粒的制备步骤为：

（1）将黏土和亚黏土混合倒入轮碾机中，轮碾30～40min，得粒径1～2mm的混合碎料；

（2）将混合碎料置于搅拌机中，在常温下以120～160r/min的转速充分搅拌1～2h，得搅拌后的混合碎料；

（3）将搅拌后的混合碎料置于制粒机中制成粒径2～3mm的球粒，将球粒在500～600℃下预热30～50min，再置于1400～1600℃下煅烧2～3h，静置20～24h，得黏土陶粒。

所述的黏土、亚黏土的重量份为60～80份黏土、30～40份亚黏土。

步骤（3）所述的粘土陶粒的规格为粒径5～6mm、堆积密度为220～240Kg/m³、吸声系数为0.5～0.8。

步骤（3）所述的竹浆粕的具体制备步骤为：

（1）按质量比1：5将竹块置于去离子水中，常温以2～3℃/min的升温速率加热至去离子水沸腾，并加入硫酸，以100～120r/min转速搅拌并保温2～3h，取出，晾干，得酸预水解的竹块；

（2）按质量比1：5将酸预水解的竹块加入去离子水中，将氢氧化钠、硫化钠、蒽醌加入体系中，在140～150℃下蒸煮2～3h，过滤，取滤渣，去离子水洗涤3～5次，在40～60℃下干燥2～3h，剪切，得纤维直径为4～5nm、纤维长度为10～20mm竹浆粕。

所述的竹块、硫酸、氢氧化钠、硫化钠、蒽醌的重量份为50～60份30mm×20mm×2mm的竹块、20～30份质量浓度10%的硫酸、10～15份氢氧化钠、1～3份硫化钠、0.5～1份蒽醌。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明以黏土陶粒为基材，制备陶粒吸声板材，黏土陶粒是以黏土、亚黏土等为主要原料，经加工制粒，烧胀而成的，粒径在5～25mm的轻粗集料，黏土陶粒粒度均匀，不易结板，具有很强的吸附作用，使用寿命长，其内部网纵横交错，有许许多多的微孔，微孔呈封闭型的细密蜂窝状，具有良好的吸声性能，黏土陶粒的小颗粒堆砌在一起能形成许多空穴，能有效提高材料的吸声效果，且黏土陶粒干燥状态下没有粉尘，泡水后不会解体，不产生泥水，对环境十分友好；

（2）本发明通过添加岩棉粒，制备陶粒吸声板材，岩棉粒是以天然岩石玄武岩、辉绿岩、安山岩为基本原料，以工业矿渣为辅助原料，经过高温熔融、纤维化而制成的一种无机质纤维，是一种天然环保型防火、绝热型保温材料，岩棉粒原料易得，可就地取材化害为利，生产能耗少，成本低，岩棉粒的最高使用温度可达820～870℃，纤维长，化学耐久性和耐水性能好，岩棉粒的容重轻、导热系数小、不燃烧、防火无毒、吸音性能好、绝缘、化学稳定性能好、使用周期长等特点，是理想的绝热节能防火隔音材料；

（3）本发明通过添加竹浆粕，制备陶粒吸声板材，竹浆粕纤维是一种天然的超中空纤维，竹浆粕的纤维自然形态呈纵向伸展，胞壁薄而透明，表面光滑，使其比其它植物纤维更具韧性、坚挺，添加竹浆粕有利于提高吸声材料的耐久性，竹浆粕的纤维横截面布满了椭园形的空洞，其内部有许多管状腔隙，这种结构使竹浆粕具有瞬间吸收和蒸发水份的能力，从而保持吸声材料的干燥性和耐水性，且管状腔隙有利于增强材料的吸声能力；

（4）本发明以杨木为胶合板的基板、SIS橡胶为胶黏剂，制备陶粒吸声板材，胶合板是由多层单板按照单板纹理交错排列、施加胶黏剂、经过压力作用而形成的材料，添加纤维或橡胶填充、提高胶合板的面密度和厚度能有效提高胶合板的吸声性能，胶合板是层状具有多孔性质的材料，相对于低频入射声波，胶合板对中高频入射声波具有吸收优势，因此胶合板的吸声系数会随着入射声波频率的增加而增大，以SIS橡胶作为胶黏剂，能够有效补强胶合板对低频入射声波的吸收，从而提高陶粒吸声板材的吸声效果。

具体实施方式

按重量份数计，分别称量50～60份2cm×3cm竹块、20～30份质量浓度10%的硫酸、10～15份氢氧化钠、1～3份硫化钠、0.5～1份蒽醌，按质量比1：5将竹块置于去离子水中，常温以2～3℃/min的升温速率加热至去离子水沸腾，并加入硫酸，以100～120r/min转速搅拌并保温2～3h，取出，晾干，得酸预水解的竹块，按质量比1：5将酸预水解的竹块加入去离子水中，将氢氧化钠、硫化钠、蒽醌加入体系中，在140～150℃下蒸煮2～3h，过滤，取滤渣，去离子水洗涤3～5次，在40～60℃下干燥2～3h，剪切，得竹浆粕，再按重量份数计，分别称量60～80份黏土、30～40份亚黏土，将黏土和亚黏土混合倒入轮碾机中，轮碾30～40min，得粒径1～2mm的混合碎料，将混合碎料置于搅拌机中，在常温下以120～160r/min的转速充分搅拌1～2h，得搅拌后的混合碎料，将搅拌后的混合碎料置于制粒机中制成粒径2～3mm的球粒，将球粒在500～600℃下预热30～50min，再置于1400～1600℃下煅烧2～3h，静置20～24h，得黏土陶粒。再按重量份数计，分别称量20～30份竹浆粕、30～40份岩棉粒、60～80份粒径5～10mm的黏土陶粒、40～60份SIS橡胶，20～30份碳五石油树脂、10～15份环烷油，将碳五石油树脂加入环烷油中，在110～120℃下以200～250r/min转速搅拌1～2h，得树脂熔融液，将SIS橡胶加入树脂熔融液中，在140～160℃下以250～300r/min转速搅拌30～40min，得混合熔融液，将竹浆粕、岩棉粒和黏土陶粒加入混合熔融液中，在160～180℃下以300～400r/min转速搅拌20～30min，降温至120～130℃，保温，得板材粘结物，取2块30cm×30cm的杨木板材，将板材粘结物均匀涂抹至杨木板材的一面，将涂抹板材粘结物的板面相互接触，板压40～60min，静置20～24h，得陶粒吸声板材。

按重量份数计，分别称量50份2cm×3cm竹块、20份质量浓度10%的硫酸、10份氢氧化钠、1份硫化钠、0.5份蒽醌，按质量比1：5将竹块置于去离子水中，常温以2℃/min的升温速率加热至去离子水沸腾，并加入硫酸，以100r/min转速搅拌并保温2h，取出，晾干，得酸预水解的竹块，按质量比1：5将酸预水解的竹块加入去离子水中，将氢氧化钠、硫化钠、蒽醌加入体系中，在140～150℃下蒸煮2h，过滤，取滤渣，去离子水洗涤3次，在40℃下干燥2h，剪切，得竹浆粕，再按重量份数计，分别称量60份黏土、30份亚黏土，将黏土和亚黏土混合倒入轮碾机中，轮碾30min，得粒径1mm的混合碎料，将混合碎料置于搅拌机中，在常温下以120r/min的转速充分搅拌1h，得搅拌后的混合碎料，将搅拌后的混合碎料置于制粒机中制成粒径2mm的球粒，将球粒在500℃下预热30min，再置于1400℃下煅烧2h，静置20h，得黏土陶粒。再按重量份数计，分别称量20份竹浆粕、30份岩棉粒、60份粒径5mm的黏土陶粒、40份SIS橡胶，20份碳五石油树脂、10份环烷油，将碳五石油树脂加入环烷油中，在110℃下以200r/min转速搅拌1h，得树脂熔融液，将SIS橡胶加入树脂熔融液中，在140℃下以250r/min转速搅拌30min，得混合熔融液，将竹浆粕、岩棉粒和黏土陶粒加入混合熔融液中，在160℃下以300r/min转速搅拌20min，降温至120℃，保温，得板材粘结物，取2块30cm×30cm的杨木板材，将板材粘结物均匀涂抹至杨木板材的一面，将涂抹板材粘结物的板面相互接触，板压40min，静置20h，得陶粒吸声板材。

按重量份数计，分别称量55份2cm×3cm竹块、25份质量浓度10%的硫酸、12份氢氧化钠、2份硫化钠、0.8份蒽醌，按质量比1：5将竹块置于去离子水中，常温以2℃/min的升温速率加热至去离子水沸腾，并加入硫酸，以110r/min转速搅拌并保温2h，取出，晾干，得酸预水解的竹块，按质量比1：5将酸预水解的竹块加入去离子水中，将氢氧化钠、硫化钠、蒽醌加入体系中，在145℃下蒸煮2h，过滤，取滤渣，去离子水洗涤4次，在50℃下干燥2h，剪切，得竹浆粕，再按重量份数计，分别称量70份黏土、35份亚黏土，将黏土和亚黏土混合倒入轮碾机中，轮碾35min，得粒径1mm的混合碎料，将混合碎料置于搅拌机中，在常温下以140r/min的转速充分搅拌1h，得搅拌后的混合碎料，将搅拌后的混合碎料置于制粒机中制成粒径2mm的球粒，将球粒在550℃下预热40min，再置于1500℃下煅烧2h，静置22h，得黏土陶粒。再按重量份数计，分别称量25份竹浆粕、35份岩棉粒、70份粒径8mm的黏土陶粒、50份SIS橡胶，25份碳五石油树脂、12份环烷油，将碳五石油树脂加入环烷油中，在115℃下以225r/min转速搅拌1h，得树脂熔融液，将SIS橡胶加入树脂熔融液中，在150℃下以275r/min转速搅拌35min，得混合熔融液，将竹浆粕、岩棉粒和黏土陶粒加入混合熔融液中，在170℃下以350r/min转速搅拌25min，降温至125℃，保温，得板材粘结物，取2块30cm×30cm的杨木板材，将板材粘结物均匀涂抹至杨木板材的一面，将涂抹板材粘结物的板面相互接触，板压50min，静置22h，得陶粒吸声板材。

按重量份数计，分别称量60份2cm×3cm竹块、30份质量浓度10%的硫酸、15份氢氧化钠、3份硫化钠、1份蒽醌，按质量比1：5将竹块置于去离子水中，常温以3℃/min的升温速率加热至去离子水沸腾，并加入硫酸，以120r/min转速搅拌并保温3h，取出，晾干，得酸预水解的竹块，按质量比1：5将酸预水解的竹块加入去离子水中，将氢氧化钠、硫化钠、蒽醌加入体系中，在150℃下蒸煮3h，过滤，取滤渣，去离子水洗涤5次，在60℃下干燥3h，剪切，得竹浆粕，再按重量份数计，分别称量80份黏土、40份亚黏土，将黏土和亚黏土混合倒入轮碾机中，轮碾40min，得粒径2mm的混合碎料，将混合碎料置于搅拌机中，在常温下以160r/min的转速充分搅拌2h，得搅拌后的混合碎料，将搅拌后的混合碎料置于制粒机中制成粒径3mm的球粒，将球粒在600℃下预热50min，再置于1600℃下煅烧3h，静置24h，得黏土陶粒。再按重量份数计，分别称量30份竹浆粕、40份岩棉粒、80份粒径10mm的黏土陶粒、60份SIS橡胶，30份碳五石油树脂、15份环烷油，将碳五石油树脂加入环烷油中，在120℃下以250r/min转速搅拌2h，得树脂熔融液，将SIS橡胶加入树脂熔融液中，在160℃下以300r/min转速搅拌40min，得混合熔融液，将竹浆粕、岩棉粒和黏土陶粒加入混合熔融液中，在180℃下以400r/min转速搅拌30min，降温至130℃，保温，得板材粘结物，取2块30cm×30cm的杨木板材，将板材粘结物均匀涂抹至杨木板材的一面，将涂抹板材粘结物的板面相互接触，板压60min，静置24h，得陶粒吸声板材。

对照例：东莞某公司生产的陶粒吸声板材。

将实例及对照例制备得到的陶粒吸声板材进行检测，具体检测如下：

抗压强度：按照GB/T50081-2002，采用TYE-A型数显式电液压力试验机，设计标准试块尺寸为100mm×100mm×100mm立方体。

抗折强度：按照GB/T50081-2002，采用WE-30液压式万能材料试验机，试块尺寸为100mm×100mm×400mm棱柱体，在试件跨度三分点处同时加载。

吸声性能：依据《驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范》（GBJ88-85）取样，测试陶粒吸音材料的吸声系数。

具体测试结果如表1。

表1性能表征对比表

检测项目	实例1	实例2	实例3	对照例
					抗压强度/MPa	10.66	10.45	10.60	5.01
抗折强度/MPa	4.12	4.07	3.95	2.33
					吸声系数	0.90	0.91	0.88	0.32

由表1可知，本发明制备的陶粒吸声板材具有良好的力学性能和吸声性能。

Claims

1.一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，所述的竹浆粕、岩棉粒、黏土陶粒、SIS橡胶，碳五石油树脂、环烷油的重量份为20～30份竹浆粕、30～40份岩棉粒、60～80份黏土陶粒、40～60份SIS橡胶，20～30份碳五石油树脂、10～15份环烷油。

3.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的碳五石油树脂的色号为5～6号色，软化点为100～120℃。

4.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的岩棉粒的粒径为2～4mm。

5.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的杨木板材的规格为30cm×30cm，板厚为15～25mm，杨木板材之间的板材粘结层厚度为8～10mm。

6.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的黏土陶粒的制备步骤为：

7.根据权利要求6所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，所述的黏土、亚黏土的重量份为60～80份黏土、30～40份亚黏土。

8.根据权利要求6所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的粘土陶粒的规格为粒径5～6mm、堆积密度为220～240Kg/m³、吸声系数为0.5～0.8。

9.根据权利要求1所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的竹浆粕的具体制备步骤为：

10.根据权利要求9所述的一种陶粒吸声板材的制备方法，其特征在于，所述的竹块、硫酸、氢氧化钠、硫化钠、蒽醌的重量份为50～60份30mm×20mm×2mm的竹块、20～30份质量浓度10%的硫酸、10～15份氢氧化钠、1～3份硫化钠、0.5～1份蒽醌。