CN117532966B - 一种高强度无机隔声板的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高强度无机隔声板的制备方法，属于建筑材料领域。所述制备方法包括离子液体淋洗、复合橡胶、粘合压制、喷砂。本发明制备的无机隔声板可以在潮湿环境中使用，吸湿后性能变化小，受潮后进行抗折强度检测，并计算强度损失率，抗折强度为11.9‑12.1MPa，强度损失率为1.64‑3.25%。

Description

一种高强度无机隔声板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度无机隔声板的制备方法，属于建筑材料领域。
背景技术
随着可持续发展观念的逐步深入，噪声的危害越来越受到重视，建筑尤其是城市建筑由于建设在道路等噪声产生源附近，所以建筑使用者时常会受到噪声干扰，包括交通噪声、工业噪声、人群喧闹声等，最常用的降低噪声的方法是提高墙体的密度或者厚度，但是单层墙体面积质量每增加一倍，隔声量仅增加6dB，由于墙体质量必须在结构荷载的承受允许范围内，单纯增加墙体的厚度或者密度，在很多情况下是不现实的，所以建筑隔声的关键就落在了选择使用适宜的隔声材料上，实践表明，这也是最简单且有效的方法。
隔声板是一种噪声控制工程中常用的隔声材料，通常分为无机、金属、有机三大类，其中金属隔声板昂贵，并且由于通常较薄导致强度较差，需要与其他材料复合使用，有机隔声板通常为亚克力材质，致密的表面使得其具有优异的反射声波的能力，隔声效果较好，但是其在室外会加速老化，不适合作为外墙材料使用，无机隔声板使用各种粒径不同的无机材料通过粘结剂粘结制备出的板材，不仅成本低，而且隔声效果较好，同时由于不规则的颗粒的存在，无机隔声板表面存在微孔，使得其具有一定的吸声性能，可以通过吸声、隔声两种方式进行降噪，但是作为外墙材料使用时，潮湿和雨雪天气，会导致其吸水，进而造成强度损失，在室内使用时，如果湿度过高，也会导致强度下降。
综上所述，现有技术中的无机隔声板，不规则的无机颗粒增加了其表面的孔隙，使其具有吸声性能，潮湿天气会导致其吸水，造成强度发生下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，通过对原料进行离子液体淋洗、复合橡胶，压制后对坯板进行喷砂，最终制备隔声板，在保证隔声板具有吸声性能的同时，降低其在潮湿环境下的强度损失。
为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种高强度无机隔声板的制备方法，所述制备方法包括离子液体淋洗、复合橡胶、粘合压制、喷砂。
以下是对上述技术方案的进一步改进：
所述离子液体淋洗的方法为，将珍珠岩粉碎至粒径为1.8-2.2mm的颗粒，使用42-47℃的1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液进行淋洗，每分钟淋洗用量占1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液总重量的4.5-5.5wt%，淋洗后再经乙醇洗涤、干燥，得到离子液体处理珍珠岩颗粒；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液与珍珠岩颗粒的质量比为4.5-5.5:2；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液浓度为0.7-0.9wt%，溶剂为甲醇。
所述复合橡胶的方法为，将离子液体处理珍珠岩颗粒与去离子水混合，加入十三氟辛基三乙氧基硅烷，进行搅拌，搅拌的时间为115-145min，搅拌后加入环氧天然橡胶乳液，控制温度为74-83℃，进行搅拌，搅拌的时间为275-295min，搅拌后，控制温度为167-177℃，在氮气氛围下进行干燥，干燥至含水量为1.5-2.5wt%，得到珍珠岩橡胶复合物；
所述离子液体处理珍珠岩颗粒、去离子水、十三氟辛基三乙氧基硅烷、环氧天然橡胶乳液的质量比为85-115:200-300:0.8-1.2:45-55；
所述环氧天然橡胶乳液的浓度为30-40wt%，环氧天然橡胶的环氧化程度为20-23%。
所述粘合压制的方法为，将背层物料、面层物料分别混合均匀，倒入磨具，控制压力为0.45-0.55MPa,控制温度为62-67℃，进行压制，压制时间为45-60min，压制完成后脱模，养护并干燥至含水量为2.0-3.0wt%，得到坯板；
所述背层物料按质量份计，包括以下组分：水泥85-115份、硅微粉10-12份、石英砂51-55份、重钙粉32-44份、羧甲基纤维素2.5-3.5份、胶粉4.5-5.5份、水35-49份；
所述面层物料按质量份计，包括以下组分：硅微粉30-40份、珍珠岩橡胶复合物47-62份、石英砂36-46份、重钙粉24-30份、十二烷基苯磺酸钠0.8-1.2份、胶粉1.8-2.2份、水11-15份；
所述背层物料、面层物料的质量比为4.5-5.5:7。
所述喷砂的方法为，将坯板的面层进行喷砂，控制喷砂的压力为0.70-0.80MPa，控制喷嘴到坯板的距离为230-270mm，使用氧化铝颗粒进行喷砂处理，喷砂速度为17-25mm/s，喷砂处理后，使用净化风将坯板面层吹净，得到高强度无机隔声板；
所述氧化铝颗粒的粒径为100-150μm；
所述高强度无机隔声板的厚度为15mm，密度为1.75g/cm3。
本发明使用水泥、硅微粉、石英砂、重钙粉作为背层物料的凝胶材料，胶粉作为粘结剂，添加羧甲基纤维素起到增强粘结的作用，制备背层物料，使用硅微、珍珠岩橡胶复合物、石英砂、重钙粉作为面层物料的凝胶材料，胶粉作为粘结剂，十二烷基苯磺酸钠使面层物料各组分稳定分散，制备面层物料，其中粉碎后的珍珠岩经过1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液淋洗，可以有效的对其表面进行改性，可以增强物质表面的氢键和静电相互作用，使其可以与其他组分更好的结合，经过离子液体淋洗后，使用十三氟辛基三乙氧基硅烷进行进一步处理，加入天然橡胶乳液，通过偶联剂的作用使珍珠岩与橡胶进行复合，提高了珍珠岩与其他凝胶材料粘结强度的同时，可以改善珍珠岩本身的力学性能，还可以降低潮湿环境下隔声板的性能损失，喷砂可以对坯板表面进行处理，改善了坯板的表面形态，使表面变的更加规则和平整，进一步增强了隔声板的吸声、隔声性能。
与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：
本发明制备的无机隔声板具有良好的力学性能，按照JC/T564.2-2008中的方法，检测隔声板的抗折强度、纵横强度比、抗冲击强度，抗折强度为12.2-12.4MPa，纵横强度比为84.8-85.2%，抗冲击强度实验结果为，落球法实验冲击一次，板面无裂痕；
本发明制备的无机隔声板隔声性能优异，在不同频率的声音下，都能有效隔断空气声，按照GB/T1989.1-2005中的方法，检测隔声板在不同声音频率下的空气声隔声量，100Hz下隔声量为48.1-48.5dB，250Hz下隔声量为62.4-63.5dB，500Hz下隔声量为70.8-71.3dB，1000Hz下隔声量为78.6-79.1dB；
本发明制备的无机隔声板可以在潮湿环境中使用，吸湿后性能变化小，板按照JC/T799-2007中的方法，检测隔声板的吸水率、受潮挠度，吸水率为1.6-1.7%，受潮挠度为2.2-2.4mm，将隔声板在温度为32℃，空气相对湿度为90%的条件下，放置48h，受潮后进行折强度检测，并计算强度损失率，抗折强度为11.9-12.1MPa，强度损失率为1.64-3.25%。
具体实施方式
实施例1
（1）离子液体淋洗
将珍珠岩粉碎至粒径为2mm的颗粒，使用45℃的1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液进行淋洗，每分钟淋洗用量占1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液总重量的5wt%，淋洗后再经乙醇洗涤、干燥，得到离子液体处理珍珠岩颗粒；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液与珍珠岩颗粒的质量比为5:2；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液浓度为0.8wt%，溶剂为甲醇。
（2）复合橡胶
将离子液体处理珍珠岩颗粒与去离子水混合，加入十三氟辛基三乙氧基硅烷，进行搅拌，搅拌的时间为130min，搅拌后加入环氧天然橡胶乳液，控制温度为78℃，进行搅拌，搅拌的时间为285min，搅拌后，控制温度为172℃，在氮气氛围下进行干燥，干燥至含水量为2wt%，得到珍珠岩橡胶复合物；
所述离子液体处理珍珠岩颗粒、去离子水、十三氟辛基三乙氧基硅烷、环氧天然橡胶乳液的质量比为100:250:1:50；
所述环氧天然橡胶乳液的浓度为35wt%，环氧天然橡胶的环氧化程度为21%。
（3）粘合压制
将背层物料、面层物料分别混合均匀，倒入磨具，控制压力为0.5MPa,控制温度为65℃，进行压制，压制时间为50min，压制完成后脱模，养护并干燥至含水量为2.5wt%，得到坯板；
所述背层物料按质量份计，包括以下组分：水泥100份、硅微粉11份、石英砂53份、重钙粉37份、羧甲基纤维素3份、胶粉5份、水42份；
所述面层物料按质量份计，包括以下组分：硅微粉35份、珍珠岩橡胶复合物55份、石英砂41份、重钙粉27份、十二烷基苯磺酸钠1份、胶粉2份、水13份；
所述背层物料、面层物料的质量比为5:7。
（4）喷砂
将坯板的面层进行喷砂，控制喷砂的压力为0.75MPa，控制喷嘴到坯板的距离为250mm，使用氧化铝颗粒进行喷砂处理，喷砂速度为20mm/s，喷砂处理后，使用净化风将坯板面层吹净，得到高强度无机隔声板；
所述氧化铝颗粒的粒径为120μm；
所述高强度无机隔声板的厚度为15mm，密度为1.75g/cm3。
实施例2
（1）离子液体淋洗
将珍珠岩粉碎至粒径为1.8mm的颗粒，使用42℃的1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液进行淋洗，每分钟淋洗用量占1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液总重量的4.5wt%，淋洗后再经乙醇洗涤、干燥，得到离子液体处理珍珠岩颗粒；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液与珍珠岩颗粒的质量比为4.5:2；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液浓度为0.9wt%，溶剂为甲醇。
（2）复合橡胶
将离子液体处理珍珠岩颗粒与去离子水混合，加入十三氟辛基三乙氧基硅烷，进行搅拌，搅拌的时间为115min，搅拌后加入环氧天然橡胶乳液，控制温度为83℃，进行搅拌，搅拌的时间为275min，搅拌后，控制温度为167℃，在氮气氛围下进行干燥，干燥至含水量为1.5wt%，得到珍珠岩橡胶复合物；
所述离子液体处理珍珠岩颗粒、去离子水、十三氟辛基三乙氧基硅烷、环氧天然橡胶乳液的质量比为85:200:0.8:45；
所述环氧天然橡胶乳液的浓度为30wt%，环氧天然橡胶的环氧化程度为20%。
（3）粘合压制
将背层物料、面层物料分别混合均匀，倒入磨具，控制压力为0.45MPa,控制温度为62℃，进行压制，压制时间为60min，压制完成后脱模，养护并干燥至含水量为2.0wt%，得到坯板；
所述背层物料按质量份计，包括以下组分：水泥85份、硅微粉10份、石英砂51份、重钙粉32份、羧甲基纤维素2.5份、胶粉4.5份、水35份；
所述面层物料按质量份计，包括以下组分：硅微粉30份、珍珠岩橡胶复合物47份、石英砂36份、重钙粉24份、十二烷基苯磺酸钠0.8份、胶粉1.8份、水11份；
所述背层物料、面层物料的质量比为5.5:7。
（4）喷砂
将坯板的面层进行喷砂，控制喷砂的压力为0.70MPa，控制喷嘴到坯板的距离为230mm，使用氧化铝颗粒进行喷砂处理，喷砂速度为25mm/s，喷砂处理后，使用净化风将坯板面层吹净，得到高强度无机隔声板；
所述氧化铝颗粒的粒径为100μm；
所述高强度无机隔声板的厚度为15mm，密度为1.75g/cm3。
实施例3
（1）离子液体淋洗
将珍珠岩粉碎至粒径为2.2mm的颗粒，使用47℃的1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液进行淋洗，每分钟淋洗用量占1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液总重量的5.5wt%，淋洗后再经乙醇洗涤、干燥，得到离子液体处理珍珠岩颗粒；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液与珍珠岩颗粒的质量比为5.5:2；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液浓度为0.7wt%，溶剂为甲醇。
（2）复合橡胶
将离子液体处理珍珠岩颗粒与去离子水混合，加入十三氟辛基三乙氧基硅烷，进行搅拌，搅拌的时间为145min，搅拌后加入环氧天然橡胶乳液，控制温度为74℃，进行搅拌，搅拌的时间为295min，搅拌后，控制温度为177℃，在氮气氛围下进行干燥，干燥至含水量为2.5wt%，得到珍珠岩橡胶复合物；
所述离子液体处理珍珠岩颗粒、去离子水、十三氟辛基三乙氧基硅烷、环氧天然橡胶乳液的质量比为115:300:1.2:55；
所述环氧天然橡胶乳液的浓度为40wt%，环氧天然橡胶的环氧化程度为23%。
（3）粘合压制
将背层物料、面层物料分别混合均匀，倒入磨具，控制压力为0.55MPa,控制温度为67℃，进行压制，压制时间为45min，压制完成后脱模，养护并干燥至含水量为3.0wt%，得到坯板；
所述背层物料按质量份计，包括以下组分：水泥115份、硅微粉12份、石英砂55份、重钙粉44份、羧甲基纤维素3.5份、胶粉5.5份、水49份；
所述面层物料按质量份计，包括以下组分：硅微粉40份、珍珠岩橡胶复合物62份、石英砂46份、重钙粉30份、十二烷基苯磺酸钠1.2份、胶粉2.2份、水15份；
所述背层物料、面层物料的质量比为5.5:7。
（4）喷砂
将坯板的面层进行喷砂，控制喷砂的压力为0.80MPa，控制喷嘴到坯板的距离为270mm，使用氧化铝颗粒进行喷砂处理，喷砂速度为17mm/s，喷砂处理后，使用净化风将坯板面层吹净，得到高强度无机隔声板；
所述氧化铝颗粒的粒径为150μm；
所述高强度无机隔声板的厚度为15mm，密度为1.75g/cm3。
对比例1
与实施例1不同的是，省去离子液体淋洗步骤，复合橡胶步骤中，将珍珠岩粉碎至粒径为2mm的颗粒，并直接使用未处理的珍珠岩颗粒代替离子液体处理珍珠岩颗粒，进行复合橡胶步骤，其余步骤相同，制备隔声板。
对比例2
与实施例1不同的是，省去复合橡胶步骤，在粘合压制步骤中，面层物料直接使用离子液体处理珍珠岩颗粒，进行粘合压制，其余步骤相同，制备隔声板。
对比例3
与实施例1不同的是，省去喷砂步骤，粘合压制得到的坯板，即隔声板。
实施例4力学性能测试
将实施例1-3、对比例1-3制备的隔声板按照JC/T564.2-2008中的方法，检测隔声板的抗折强度、纵横强度比、抗冲击强度，结果见表1。
表1
实施例1-3通过对原料进行离子液体淋洗、复合橡胶，压制后对坯板进行喷砂，最终制备隔声板，力学性能优异，抗折强度高，纵横强度比高，抗冲击实验无裂痕；
对比例1省去离子液体淋洗步骤，直接使用未处理的珍珠岩颗粒代替离子液体处理珍珠岩颗粒，进行复合橡胶步骤，制备的隔声板抗折强度严重下降，纵横强度比严重下降，抗冲击性差，抗冲击实验出现轻微裂痕；
对比例2省去复合橡胶步骤，在粘合压制步骤中，面层物料直接使用离子液体处理珍珠岩颗粒，进行粘合压制，制备的隔声板抗折强度发生一定程度下降，纵横强度比发生一定程度下降，抗冲击性差，抗冲击实验出现轻微裂痕；
对比例3省去喷砂步骤，制备的隔声板虽然抗折强度发生下降，纵横强度比发生下降，但是下降程度较小，对抗冲击性也影响较小，抗冲击实验无裂痕。
实施例5隔声性能测试
将实施例1-3、对比例1-3制备的隔声板按照GB/T1989.1-2005中的方法，检测隔声板在不同声音频率下的空气声隔声量，单位为dB，结果见表2。
表2
实施例1-3通过对原料进行离子液体淋洗、复合橡胶，压制后对坯板进行喷砂，最终制备隔声板，隔声性能好，在不同声音频率下的空气声隔声量均较高；
对比例1省去离子液体淋洗步骤，直接使用未处理的珍珠岩颗粒代替离子液体处理珍珠岩颗粒，进行复合橡胶步骤，制备的隔声板虽然在高低频率下，隔声量下降程度有所不同，但是总体隔声效果较差，在低频率声音环境下隔声量下降尤为严重；
对比例2省去复合橡胶步骤，在粘合压制步骤中，面层物料直接使用离子液体处理珍珠岩颗粒，进行粘合压制，制备的隔声板虽然在高低频率下，隔声量下降程度有所不同，但是总体隔声效果较差，尤其是500Hz下隔声量下降尤为严重；
对比例3省去喷砂步骤，制备的隔声板虽然在高低频率下，隔声量下降程度有所不同，但是总体隔声效果较差，尤其是250Hz和1000Hz下隔声量下降尤为严重。
实施例6吸湿后性能测试
将实施例1-3、对比例1-3制备的隔声板按照JC/T799-2007中的方法，检测隔声板的吸水率、受潮挠度，结果见表3；
检测隔声板受潮后的抗折强度和隔声量的变化，受潮的条件为，将隔声板在温度为32℃，空气相对湿度为90%的条件下，放置48h，受潮后进行折强度检测，并计算强度损失率，结果见表3。
表3
表4
实施例1-3通过对原料进行离子液体淋洗、复合橡胶，压制后对坯板进行喷砂，最终制备隔声板，吸水率小，受潮挠度低，吸湿后强度损失率低；
对比例1省去离子液体淋洗步骤，直接使用未处理的珍珠岩颗粒代替离子液体处理珍珠岩颗粒，进行复合橡胶步骤，制备的隔声板吸水率较大，受潮挠度较大，吸湿后强度损失率上升严重；
对比例2省去复合橡胶步骤，在粘合压制步骤中，面层物料直接使用离子液体处理珍珠岩颗粒，进行粘合压制，制备的隔声板吸水率较大，受潮挠度较大，吸湿后强度损失率较大；
对比例3省去喷砂步骤，制备的隔声板吸水率发生一定程度上升，但是程度较小，受潮挠度发生一定程度上升，但是程度也较小，吸湿后强度损失率发生一定程度上升，程度同样较小。

Claims (5)

1.一种高强度无机隔声板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括离子液体淋洗、复合橡胶、粘合压制、喷砂；
所述离子液体淋洗的方法为，将珍珠岩粉碎至粒径为1.8-2.2mm的颗粒，使用42-47℃的1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液进行淋洗，每分钟淋洗用量占1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液总重量的4.5-5.5wt%，淋洗后再经乙醇洗涤、干燥，得到离子液体处理珍珠岩颗粒；
所述1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液与珍珠岩颗粒的质量比为4.5-5.5:2；
所述复合橡胶的方法为，将离子液体处理珍珠岩颗粒与去离子水混合，加入十三氟辛基三乙氧基硅烷，进行搅拌，搅拌的时间为115-145min，搅拌后加入环氧天然橡胶乳液，控制温度为74-83℃，进行搅拌，搅拌的时间为275-295min，搅拌后，控制温度为167-177℃，在氮气氛围下进行干燥，干燥至含水量为1.5-2.5wt%，得到珍珠岩橡胶复合物；
所述离子液体处理珍珠岩颗粒、去离子水、十三氟辛基三乙氧基硅烷、环氧天然橡胶乳液的质量比为85-115:200-300:0.8-1.2:45-55；
所述粘合压制的方法为，将背层物料、面层物料分别混合均匀，倒入磨具，控制压力为0.45-0.55MPa,控制温度为62-67℃，进行压制，压制时间为45-60min，压制完成后脱模，养护并干燥至含水量为2.0-3.0wt%，得到坯板；
所述背层物料按质量份计，包括以下组分：水泥85-115份、硅微粉10-12份、石英砂51-55份、重钙粉32-44份、羧甲基纤维素2.5-3.5份、胶粉4.5-5.5份、水35-49份；
所述面层物料按质量份计，包括以下组分：硅微粉30-40份、珍珠岩橡胶复合物47-62份、石英砂36-46份、重钙粉24-30份、十二烷基苯磺酸钠0.8-1.2份、胶粉1.8-2.2份、水11-15份；
所述背层物料、面层物料的质量比为4.5-5.5:7；
所述喷砂的方法为，将坯板的面层进行喷砂，控制喷砂的压力为0.70-0.80MPa，控制喷嘴到坯板的距离为230-270mm，使用氧化铝颗粒进行喷砂处理，喷砂速度为17-25mm/s，喷砂处理后，使用净化风将坯板面层吹净，得到高强度无机隔声板；
所述高强度无机隔声板的厚度为15mm，密度为1.75g/cm3。
2.根据权利要求1所述的一种高强度无机隔声板的制备方法，其特征在于：
所述复合橡胶步骤中，1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐溶液浓度为0.7-0.9wt%，溶剂为甲醇。
3.根据权利要求1所述的一种高强度无机隔声板的制备方法，其特征在于：
所述复合橡胶步骤中，环氧天然橡胶乳液的浓度为30-40wt%，环氧天然橡胶的环氧化程度为20-23%。
4.根据权利要求1所述的一种高强度无机隔声板的制备方法，其特征在于：
所述喷砂步骤中，氧化铝颗粒的粒径为100-150μm。
5.根据权利要求1所述的一种高强度无机隔声板的制备方法，其特征在于：
所述高强度无机隔声板的厚度为15mm，密度为1.75g/cm3。
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