CN1122962C - 网状复合吸声材料 - Google Patents
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Abstract
一种网状复合吸声材料，该材料是以聚氨酯网状泡沫塑料为基材，经无机胶凝材料浸润、包覆、固化，使之复合成一体，其组份及含量(重量份)为：水泥45-85、水10-61、聚氨酯网状泡沫塑料0.5-2.5、钛酸酯0.06-0.18、粘土8-35、有机硅0.05-0.15。本发明兼有有机和无机泡沫吸声材料的双重优点，综合性能优良，并具有明显的复合改良效应。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸声材料，特别是涉及一种由具有网状结构的高分子材料与无机材料复合而成的网状复合吸声材料。
背景技术
目前生产和使用的吸声材料有以下几种：1、有机泡沫塑料类如：聚氨酯泡沫塑料、脲醛泡沫塑料和氨甲基泡沫塑料等。其优点是密度小、柔软、耐潮、可切割成型、施工安装方便。缺点是吸声性能不稳定、易老化、易吸水、室外使用受限。2、有机纤维材料类如：棉、麻、木屑、植物纤维、海草、棕丝及其制品等。其优点是密度小、吸声系数高、原材料来源丰富、价格便宜。缺点是防火、防潮性能差、易虫蛀、霉变、室外使用受限。3、无机泡沫建筑材料类如：泡沫玻璃、加气混凝土、膨胀珍珠岩制品等。其优点是强度高、加工性能好、防水、不燃、耐腐蚀、不老化。缺点是吸声效果一般、微孔贯通率少。4、无机纤维材料类如：离心玻璃棉、岩棉、矿棉及其制品。其优点是吸声系数高、密度小、导热系数小、化学稳定性高、不燃、不霉蛀等。缺点是吸湿、吸水性大、受潮后吸声性能下降、强度低、性脆易断、易污损、粉尘化后易飞，造成二次污染、室外使用受限。
如上所述，现有吸声材料虽种类繁多，品种各异，并各有其优缺点，但由于材料自身性能的限制，使上述各类材料在应用范围上都受到一定的局限，而科技发展和社会进步又对吸声材料的综合性能提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种兼有有机泡沫和无机吸声材料的双重优点，综合性能优良，并具有明显的复合改良效应的网状复合吸声材料。
为实现上述目的，本发明提供一种网状复合吸声材料，该材料是以聚氨酯网状泡沫塑料为基材，经无机胶凝材料浸润、包覆、固化，使之复合成一体，其组份及含量(重量份)为：
水泥 45-85
水 10-61
聚氨酯网状泡沫塑料 0.5-2.5
钛酸酯 0.06-0.18
粘土 8-35
有机硅 0.05-0.15
所述聚氨酯网状泡沫塑料由一种或多种平均分子量为700～3000，羟值为32～310的多元醇，结构为65/35或80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂组成，且其开孔率为95％以上。
所述多元醇为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、蓖麻油、石腊油、聚酯多元醇、低羟值聚酯多元醇及三元醇。
所述发泡剂为水；催化剂为三乙烯二胺、辛酸亚锡、三乙烯二胺、N-己基***、二桂酸二丁基锡；表面活性剂为有机硅。
本发明的贡献在于，该吸声材料是由聚氨酯网状泡沫塑料为基材，经无机胶凝材料浸润、包覆、固化，使之复合成一体，而聚氨酯网状泡沫塑料是本发明人研制的具有网状结构的开孔式泡沫塑料，其拉伸强度、断裂伸长率及撕裂强度等综合性能均大大高于普通泡沫塑料。复合后的吸声材料兼具有机和无机泡沫吸声材料硬质、轻型、强度高等双重优点，它不仅具备了吸声材料必须具有的大量的、互相贯通的、由表及里的微孔结构的基本特征，而且产生了一系列复合改良效应：
效应之一：耐气候性、耐久性和抗老化性能大大提高。无机胶凝材料的包覆、使高分子材料避免了长期外露而易老化、耐气候性差、使用寿命短的缺点。
效应之二：防火阻燃性能增强。吸声板改性合成高分子基材本身具备阻燃、自熄的特点，表面被无机凝材料包覆后，其防火阻燃性能进一步增强。
效应之三：极大地提高了整体强度和刚度。高分子聚氨酯网状泡沫塑料基材是一种柔软且有弹性的泡沫体，无强度和刚度可言，而无机胶凝材料固化后是脆性。缺乏弹性且抗拉强度低，复合后，基材在吸声板内部成为具有三维结构、分布均匀的支撑体系，而无机胶凝材料浸渍固化使支撑体系坚硬起来，从而产生一种有效的二级加强的效果，板材的硬度和刚度明显提高。
效应之四：韧性增强，抗冲击性提高，避免开裂。基材三维网状机构的支撑体使吸声板在受到冲击时能吸收大量能量，从而有效地减少应力集中的作用，同时可减弱无机胶凝材料的塑性收缩，使收缩的能量被分散到网状结构上，有效地增强了吸声板的韧性，也避免了因收缩作用而引起的裂纹和裂缝。
效应之五：温差补偿作用明显，吸声板通过三维网状结构形式，可缓解温度变化而引起的无机胶凝材料内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展，起到一种有效的材料温差补偿抗裂的效果。
效应之六：耐水性能提高。无机胶凝材料的吸水率高，且易“结露”，而改性合成高分子材料的吸水率＜0.2％，二者复合后，由于整体材料为改性合成高分子材料，且网络开孔，而无机胶仅表面包覆一层，因此吸声板的吸声率较之无机胶凝材料泡沫材料大大降低，耐水性能得到提高，抗冻融性能特别良好。
效应之七：制品的易模性(成型性)好，复合以后，可以很方便地使吸声板成型，并且可以根据设计需求，制成弧型、波浪形等异型规格。
效应之八：声学性能稳定，不污染环境。复合以后使吸声板的流阻、孔隙率以及结构因子固定下来，使声学性能稳定。吸声板无纤维受荷载折损现象出现，因此不会造成二次污染。
具体实施方式
下面通过一优选实施例对本发明作进一步说明。
本发明的网状复合吸声材料是以聚氨酯网状泡沫塑料为基材，经无机胶凝材料浸润、包覆、固化，使之复合成一体。其中聚氨酯网状泡沫塑料是本发明的基础，其制备实例如下：
将以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇85份(重量份)(羟值65.9，平均分子量2000，二元醇成分小于1％)；以三羟甲基丙为烷起始剂的聚氧化丙烯多元醇15份(羟值310，平均分子量700)；二异氰酸酯(65/35)48.7份与水3.5-5.8份，最优为4.5份；三己烯二胺0.1-0.21份，最优为0.15份；辛酸亚锡0.1-0.12份，最优为0.11份；有机硅1.5-1.8份，最优为1.7份同时加入反应器中，通过搅拌制成聚氨酯网状泡沫塑料共聚物。上述多元醇、二异氰酸酯及助剂均为公知产物。其中水为发泡剂；三乙烯二胺、辛酸亚锡为催化剂，有机硅为表面活性剂。
聚氨酯网状泡沫塑料制备的关键是控制混合过程中的搅拌速度和搅拌时间，速度过快和过慢以及时间过长或过短都将难以形成网状结构，实验表明，其搅拌速度应控制在2600～4000(rpm)，最佳为3100(rpm)，搅拌时间应控制在8～20秒，最佳为10秒。
网状复合吸声材料则是以聚氨酯网状泡沫塑料为基材按如下方法制备：
取聚氨酯网状泡沫塑料0.5-2.5份(重量份)，最优为1份；水泥45-85份，最优为65份；水10-61份，最优为30份；钛酸酯0.06-0.18份，最优为0.12份；粘土8-35份，最优为20份；有机硅0.05-0.15份，最优为0.10份，其中水泥、钛酸酯及粘土为无机胶凝材料，有机硅为表面活性剂。将水泥、钛酸酯、粘土及有机硅与水混合后，再将聚氨酯网状泡沫塑料放入无机混合物中，进行浸渍、包覆和固化，即可制得聚氨酯网状复合吸声材料。固化后的吸声材料可辊压成型为各种吸声板材。
本发明的作用机理在于，经无机胶凝材料的包覆，使得高分子聚氨酯网状泡沫塑料避免了长期外露而易老化、耐气候性差、使用寿命短等问题，并改善了其防火阻燃性能。复合后，基材在吸声板内部成为具有三维结构、分布均匀的支撑体系，而无机胶凝材料浸渍固化使支撑体系坚硬起来，从而产生一种有效的二级加强的效果，板材的硬度和刚度明显提高。本发明的主要技术性能如表1所示：
表1
| 序号 | 项目 | 单位 | 技术指标 | 备注 |
| 1 | 密度 | Kg/m3 | 330---380 | GB6343---86 |
| 2 | 抗压强度 | Kpa | 956 | GB/T11971---1997 |
| 3 | 抗折强度 | Kpa | 908 | GB177-85 |
| 4 | 干湿循环(抗压强度)保留率 | ％ | 92 | GB/T11975--1997 |
| 5 | 燃烧性 | ---- | A级 | GB8654----98 |
| 6 | 平均吸声系数 | A0 | 0.53 | GBJ47-1983(250---4000Hz混响室法30MM厚后贴实) |
| 7 | 孔隙率 | ％ | ＞75 |
由本发明的网状复合吸声材料制成的吸声板其声学性能大大改善，且不污染环境。复合以后使吸声板的流阻、孔隙率以及结构因子固定下来，使声学性能稳定。吸声板无纤维受荷载折损现象出现，因此不会造成二次污染。
Claims (4)
1、一种网状复合吸声材料，其特征在于，它是以聚氨酯网状泡沫塑料为基材，经无机胶凝材料浸润、包覆、固化，使之复合成一体，其组份及含量(重量份)为：
水泥 45-85
水 10-61
聚氨酯网状泡沫塑料 0.5-2.5
钛酸酯 0.06-0.18
粘土 8-35
有机硅 0.05-0.15
2、根据权利要求1所述的网状复合吸声材料，其特征在于，所述聚氨酯网状泡沫塑料由一种或多种平均分子量为700～3000，羟值为32～310的多元醇，结构为65/35或80/20的二异氰酸酯及发泡剂、表面活性剂、催化剂组成，且其开孔率为95％以上。
3、根据权利要求2所述的网状复合吸声材料，其特征在于，所述多元醇为以甘油为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、以三羟甲基丙烷为起始剂的聚氧化丙烯多元醇、蓖麻油、石腊油、聚酯多元醇、低羟值聚酯多元醇及三元醇。
4、根据权利要求2所述的网状复合吸声材料，其特征在于，所述发泡剂为水；催化剂为三乙烯二胺、辛酸亚锡、三乙烯二胺、N-己基***、二桂酸二丁基锡；表面活性剂为有机硅。
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