[发明专利]一种水下声学复合材料及制造方法

说明书

本发明公开一种兼具强度与吸声性能的水下声学复合材料，它包括耐压吸声泡沫材料和纤维增强材料。所述的耐压吸声泡沫材料包括：环氧树脂、橡胶填料、吸声填料、空心填料、发泡剂、固化剂、促进剂、偶联剂、表面活性剂，通过发泡固化成型。所述的纤维增强材料是经过树脂浸渍的纤维材料。本发明的水下声学复合材料具有轻质、高比强度、可设计性强、吸声性能优异等特性，可替代吸声橡胶制造各种吸声结构构件，同时可以满足在水下安全可靠使用。

技术领域

本发明涉及一种兼具强度与吸声性能的水下声学复合材料及其制造方法。

背景技术

在噪声问题日益严重的当今社会，吸声材料已经逐渐成为一个新的研究热点。一般内部有许多微小细孔直通材料表面，或其内部有许多相互连通的气泡的材料具有较好的吸声性能，如纤维材料、泡沫材料、多孔陶瓷材料等，因为泡沫材料密度小，成型简便，因此被广泛用作吸声材料，但是由于泡沫材料刚度较小，在水下使用时受到水压作用时吸声性能下降，并不适用于水下环境使用。与其他类型吸声材料相比，橡胶材料对声波的吸收和损耗均比较出色，目前使用的水下吸声材料以橡胶和聚氨酯类吸声材料为主，为了增强特定频段声波的吸收，可以在橡胶材料内部设置一些特定形状的空腔结构制成共振式结构，但是随着水压增大，空腔并不能维持原有形状，使得整个材料与水的阻抗失配，空腔固有频率发生改变，导致吸声性能下降。当声波入射到较厚的高损耗吸声材料中，损耗会导致频率发生变化，引起阻抗失配。为了解决这一问题，通常将橡胶等吸声材料制备成渐变式吸声结构。这类结构可以有效改善由于阻抗失配而导致的反射问题。但是橡胶材料在水压作用下，也会存在蠕变，对声学性能会有影响。

现有专利技术CN201610947122.0公开了一种包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料，它主要是在环氧树脂和固化剂中添加聚合物膨胀微球在阶段高温下发泡而得到包含开孔结构的环氧树脂泡沫材料，明确描述用途为建筑吸声材料。未提及能用于水下。但是这种开孔结构也限定了它不能用于水下。开孔结构是指内部的孔洞不是封闭的，是打开的，打开的孔洞之间相互贯通；当在水下使用，水进入孔洞沿着贯通轨道充满材料内部所有的孔洞空隙，当在水下使用时，它的内部孔洞会充满水，而完全失去了吸声功能特性。因而不能在水下使用。

现有专利技术CN201610667439.9公开了一种防噪音阻燃聚氨酯泡沫材料的制备方法，采用在聚氨酯泡沫中添加EVA，与微孔硅酸钙、中空玻璃微球、微细二氧化硅气凝胶增加泡沫的吸音性，降低噪声，添加碱式碳酸铝镁与铝酸锌、二氧化二锑、氟硼酸锌复配使用，提高聚氨酯泡沫的阻燃效果。根据实施例制得的泡沫材料抗压强度为238KPa(0.238MPa)、224KPa(0.224MPa)、246KPa(0.246MPa)，强度低，且未提及是否能用于水下。

发明内容

本发明的目的是针对目前吸声材料刚度较小，受到水压时吸声性能下降，不适用于水下使用等，提供一种兼具强度与吸声性能的水下声学复合材料，可显著提高吸声材料的刚度以及在水压作用下，保持优异的吸声性能。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种兼具强度与吸声性能的水下声学复合材料，它包括耐压吸声泡沫材料和纤维增强材料。

所述的耐压吸声泡沫材料组成如下：

所述的环氧树脂作为粘接剂，可选用双酚A型、脂环族型等，适用于水下使用，且与环氧玻璃钢的附着力较好。

所述的橡胶填料一般选用具有较高的损耗，主链侧基较多且体积较大，吸声性能较好的橡胶填料，如丁基橡胶、丁腈橡胶等。