硅藻土/聚氨酯多孔復合材料的組織結構與吸聲特性
發(fā)布時間：2021-03-20 09:43
以硅藻土和聚氨酯為原材料,成功制備出了具有多孔徑連通孔道的硅藻土/聚氨酯復合材料。研究了硅藻土、勻泡劑及增塑劑含量對硅藻土/聚氨酯復合材料的組織結構、抗壓強度和吸聲性能的影響。結果表明,硅藻土/聚氨酯多孔復合材料具有良好的抗壓強度和吸聲特性。硅藻土含量為65wt%的硅藻土/聚氨酯復合材料表現(xiàn)出優(yōu)良的吸聲特性,其吸聲峰位于1 600Hz附近,且吸聲系數(shù)大于0.9,吸聲系數(shù)高于0.56的頻率寬度大于2 000Hz。
【文章來源】：復合材料學報. 2014,31(06)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１硅藻土含量為６５ｗｔ％的硅藻土／聚氨酯復合材料的ＸＲＤ譜圖
２（ｅ）中Ａ處和圖２（ｆ）中Ｃ處）不僅與聚氨酯（圖２（ｅ）中Ｂ處和圖２（ｆ）中Ｄ處）連接緊密，而且還保持了硅藻土原有的開通狀態(tài)的微孔（圖２（ｆ）中Ｅ處）。這不僅能使復合材料具有更高的強度，而且根據(jù)微孔吸聲原理，當聲波通過這些大量的微小開孔時極有可能發(fā)生衍射，孔道中的空氣與孔隙和孔壁產生充分的摩擦，損耗大量的聲能，從而達到吸聲的目的。２．２復合材料的抗壓強度由于多孔材料的抗拉強度分散性大，考察了硅藻土／聚氨酯多孔復合材料的抗壓強度。圖３為硅藻土和增塑劑含量對硅藻土／聚氨酯復合材料抗壓強度的影響。研究表明，不同增塑劑含量的硅藻土／聚氨酯復合材料均表現(xiàn)出抗壓強度隨硅藻土含量的增加而增加的趨勢。其中，對于增塑劑含量為２ｗｔ％的復合材料，當硅藻土含量由６５ｗｔ％增加到７５ｗｔ％時，抗壓強度由原來的３．２９ＭＰａ增加到圖３硅藻土和增塑劑含量對硅藻土／聚氨酯復合材料抗壓強度的影響Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２１．５８ＭＰａ，提高了５倍以上。此外，增塑劑含量對復合材料的抗壓強度也有較大影響。隨著增塑劑含量的增大，復合材料的抗壓強度表現(xiàn)出提高趨勢。這是因為增塑劑能增加聚氨酯的韌性，對多孔材料而言，材料韌性的提高有利于其斷裂強度的增加。２．３復合材料的吸聲特性一般來說，多孔吸聲材料的吸聲系數(shù)與材料的厚度、容重、孔隙形態(tài)、空腔和外部聲源的頻率等因素相關。大多數(shù)多孔材料都
大甚至有所降低［１０］。硅藻土含量為６５ｗｔ％的復合材料隨著厚度的增加，在５００～３１５０Ｈｚ頻率范圍內吸聲系數(shù)有所增大，在３１５０～６４００Ｈｚ頻率范圍內則表現(xiàn)出相反的規(guī)律。從整體上看，厚度在１０～２０ｍｍ范圍內變化時，復合材料的吸聲特性變化不大�；谝陨系脑�，在研究硅藻土／聚氨酯多孔復合材料的吸聲系數(shù)隨硅藻土含量的變化規(guī)律時，選用了厚度為１５ｍｍ的試樣。圖５為硅藻土含量對硅藻土／聚氨酯復合材料吸聲系數(shù)的影響�？芍�，頻率小于２５００Ｈｚ時，隨著硅藻土含量的提高，吸聲系數(shù)降低。由前面的ＳＥＭ組織分析可知，隨著硅藻土含量的提高，復合材料的密度增加，孔隙率和平均孔隙直徑減校硅藻土含量為６５ｗｔ％的復合材料與另兩種硅藻土含量的復合材料相比具有較大的孔隙率，因此具有較大的中高頻（５００～２５００Ｈｚ）吸聲系數(shù)，這與多數(shù)相關研究的結果一致［１１］。但當頻率高于４０００Ｈｚ時，隨著硅藻土含量的提高，吸聲系數(shù)略有提高。這與多數(shù)研究結果不一致，其原因有待于進一步地研究�，F(xiàn)有的研究結果表明，降低樣品的孔隙率會有效地改善材料的中低頻吸聲性能，但是高頻吸聲性能則會變差［１２］。本研究中出現(xiàn)這一反常結果，可能與添加硅藻土這一多孔微顆粒有關。圖５硅藻土含量對硅藻土／聚氨酯復合材料吸聲系數(shù)的影響Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ此外，研究還發(fā)現(xiàn)吸聲系數(shù)的峰值頻率隨著硅藻土含量的提高向高頻方向偏移。這一現(xiàn)象可用黃學輝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]硅藻土填充聚氨酯硬泡的性能研究[J]. 汪廣恒,楊水蘭,陳有梅,姚濤,賀元成,朱海星. 聚氨酯工業(yè). 2012(05)
[2]結構因素對多孔材料吸聲性能的影響[J]. 黃承,段惺,周祚萬. 化工新型材料. 2011(02)
[3]打孔閉孔泡沫鋁的吸聲能力[J]. 梁李斯,姚廣春,王磊,馬佳,華中勝. 中國有色金屬學報. 2010(12)
[4]免燒多孔吸聲磚制備的研究[J]. 鄭凱,王長進,吳超亮,金江. 噪聲與振動控制. 2009(03)
[5]不銹鋼纖維多孔材料的吸聲性能[J]. 湯慧萍,朱紀磊,王建永,葛淵,李程,邸小波. 中國有色金屬學報. 2007(12)
[6]金屬橡膠材料特征參數(shù)對其吸聲性能影響的實驗研究[J]. 姜洪源,武國啟,夏宇宏,Е.А.Изжеуров. 振動與沖擊. 2007(11)
[7]高效纖維-石膏功能復合吸聲材料的研制[J]. 黃學輝,唐輝,陶志南,陳浩. 功能材料. 2007(05)
碩士論文
[1]熱塑性聚氨酯/無機粒子功能復合材料的制備及性能研究[D]. 陳瑩.東華大學 2012
本文編號：3090794
【文章來源】：復合材料學報. 2014,31(06)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
圖１硅藻土含量為６５ｗｔ％的硅藻土／聚氨酯復合材料的ＸＲＤ譜圖
２（ｅ）中Ａ處和圖２（ｆ）中Ｃ處）不僅與聚氨酯（圖２（ｅ）中Ｂ處和圖２（ｆ）中Ｄ處）連接緊密，而且還保持了硅藻土原有的開通狀態(tài)的微孔（圖２（ｆ）中Ｅ處）。這不僅能使復合材料具有更高的強度，而且根據(jù)微孔吸聲原理，當聲波通過這些大量的微小開孔時極有可能發(fā)生衍射，孔道中的空氣與孔隙和孔壁產生充分的摩擦，損耗大量的聲能，從而達到吸聲的目的。２．２復合材料的抗壓強度由于多孔材料的抗拉強度分散性大，考察了硅藻土／聚氨酯多孔復合材料的抗壓強度。圖３為硅藻土和增塑劑含量對硅藻土／聚氨酯復合材料抗壓強度的影響。研究表明，不同增塑劑含量的硅藻土／聚氨酯復合材料均表現(xiàn)出抗壓強度隨硅藻土含量的增加而增加的趨勢。其中，對于增塑劑含量為２ｗｔ％的復合材料，當硅藻土含量由６５ｗｔ％增加到７５ｗｔ％時，抗壓強度由原來的３．２９ＭＰａ增加到圖３硅藻土和增塑劑含量對硅藻土／聚氨酯復合材料抗壓強度的影響Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２１．５８ＭＰａ，提高了５倍以上。此外，增塑劑含量對復合材料的抗壓強度也有較大影響。隨著增塑劑含量的增大，復合材料的抗壓強度表現(xiàn)出提高趨勢。這是因為增塑劑能增加聚氨酯的韌性，對多孔材料而言，材料韌性的提高有利于其斷裂強度的增加。２．３復合材料的吸聲特性一般來說，多孔吸聲材料的吸聲系數(shù)與材料的厚度、容重、孔隙形態(tài)、空腔和外部聲源的頻率等因素相關。大多數(shù)多孔材料都
大甚至有所降低［１０］。硅藻土含量為６５ｗｔ％的復合材料隨著厚度的增加，在５００～３１５０Ｈｚ頻率范圍內吸聲系數(shù)有所增大，在３１５０～６４００Ｈｚ頻率范圍內則表現(xiàn)出相反的規(guī)律。從整體上看，厚度在１０～２０ｍｍ范圍內變化時，復合材料的吸聲特性變化不大�；谝陨系脑�，在研究硅藻土／聚氨酯多孔復合材料的吸聲系數(shù)隨硅藻土含量的變化規(guī)律時，選用了厚度為１５ｍｍ的試樣。圖５為硅藻土含量對硅藻土／聚氨酯復合材料吸聲系數(shù)的影響�？芍�，頻率小于２５００Ｈｚ時，隨著硅藻土含量的提高，吸聲系數(shù)降低。由前面的ＳＥＭ組織分析可知，隨著硅藻土含量的提高，復合材料的密度增加，孔隙率和平均孔隙直徑減校硅藻土含量為６５ｗｔ％的復合材料與另兩種硅藻土含量的復合材料相比具有較大的孔隙率，因此具有較大的中高頻（５００～２５００Ｈｚ）吸聲系數(shù)，這與多數(shù)相關研究的結果一致［１１］。但當頻率高于４０００Ｈｚ時，隨著硅藻土含量的提高，吸聲系數(shù)略有提高。這與多數(shù)研究結果不一致，其原因有待于進一步地研究�，F(xiàn)有的研究結果表明，降低樣品的孔隙率會有效地改善材料的中低頻吸聲性能，但是高頻吸聲性能則會變差［１２］。本研究中出現(xiàn)這一反常結果，可能與添加硅藻土這一多孔微顆粒有關。圖５硅藻土含量對硅藻土／聚氨酯復合材料吸聲系數(shù)的影響Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ此外，研究還發(fā)現(xiàn)吸聲系數(shù)的峰值頻率隨著硅藻土含量的提高向高頻方向偏移。這一現(xiàn)象可用黃學輝
【參考文獻】：
期刊論文
[1]硅藻土填充聚氨酯硬泡的性能研究[J]. 汪廣恒,楊水蘭,陳有梅,姚濤,賀元成,朱海星. 聚氨酯工業(yè). 2012(05)
[2]結構因素對多孔材料吸聲性能的影響[J]. 黃承,段惺,周祚萬. 化工新型材料. 2011(02)
[3]打孔閉孔泡沫鋁的吸聲能力[J]. 梁李斯,姚廣春,王磊,馬佳,華中勝. 中國有色金屬學報. 2010(12)
[4]免燒多孔吸聲磚制備的研究[J]. 鄭凱,王長進,吳超亮,金江. 噪聲與振動控制. 2009(03)
[5]不銹鋼纖維多孔材料的吸聲性能[J]. 湯慧萍,朱紀磊,王建永,葛淵,李程,邸小波. 中國有色金屬學報. 2007(12)
[6]金屬橡膠材料特征參數(shù)對其吸聲性能影響的實驗研究[J]. 姜洪源,武國啟,夏宇宏,Е.А.Изжеуров. 振動與沖擊. 2007(11)
[7]高效纖維-石膏功能復合吸聲材料的研制[J]. 黃學輝,唐輝,陶志南,陳浩. 功能材料. 2007(05)
碩士論文
[1]熱塑性聚氨酯/無機粒子功能復合材料的制備及性能研究[D]. 陳瑩.東華大學 2012
本文編號：3090794
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