[发明专利]一种基于空腔结构的低频吸声橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种基于空腔结构的低频吸声橡胶复合材料及其制备方法。所述制备方法包括：将锆钛酸铅陶瓷粉体热处理后，放入球磨机中球磨，得到改性后的锆钛酸铅陶瓷粉体；在开炼机中依次加入丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、防老剂、促进剂、导电炭黑、炭黑、硫磺和改性后的锆钛酸铅粉体，经混炼、硫化处理后，得到压电复合材料；按照面朝声波那侧为压电复合材料，另一侧留有一定的空腔结构组装得到吸声橡胶复合材料。本发明采用微观压电效应与空腔的结构共振原理进行吸声材料制备，通过结合空腔共振来使压电复合材料的吸声效果向低频区移动，得到更宽更强吸收的低频吸声橡胶复合材料；在吸声领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料加工领域，具体涉及一种基于空腔结构的低频吸声橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代化工业的飞速发展，噪音污染也日益严重。为了降低噪音对人们身心健康的危害，吸声材料在噪音控制中起着举足轻重的作用。如今，吸声降噪材料在人们生产和生活的各个领域都得到了极为广泛的应用。

早期的吸声材料主要是棉、麻、毛毡等天然纤维材料，虽然天然纤维吸声材料成本较低、吸声频带宽、但其防火防潮以及防腐性能差。随后，人们发展了无机多孔材料，高分子发泡吸声材料和高分子复合吸声材料等来取代天然纤维材料。无机矿物吸声材料如岩棉、玻璃棉等，吸声性能优良但对环境污染较大；多孔泡沫材料如聚氨酯泡沫、泡沫玻璃、泡沫混凝土等，虽然中高频吸声性能较好，但是强度不够、低频吸声系数低。而高分子复合吸声材料既具备良好的吸声性能，同时又具有良好的振动衰减能力，可在空气声和固体声的双重作用下工作。

近年来，聚合物压电复合吸声材料作为一种新型功能材料逐渐被关注，越来越多的应用于吸声降噪领域。这种聚合物基体和压电陶瓷相复合得到的聚合物基压电复合材料作为一种新型功能材料，具有阻尼吸声和压电吸声两种能量耗散机制，能够极大的提高对声波能量的消耗。除此之外，结构设计也是能显著提升材料吸声性能的一种办法。传统的共振吸声材料主要包括各类板材料和薄膜材料，这些材料具有一定孔径和数量的空洞，形成穿孔板共振吸声结构，使入射声波与材料发生共振，从而将声能转化为热能耗散掉。共振材料具有防火、清洁、无污染等优点，而且在低频带具有较好的吸声性能，但吸声频带较窄，只在共振频率附近能较好地发挥作用。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种基于空腔结构的低频吸声橡胶复合材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于空腔结构的低频吸声橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)锆钛酸铅粉末改性：将锆钛酸铅陶瓷粉体热处理后，放入球磨机中球磨，得到改性后的锆钛酸铅陶瓷粉体，干燥后备用；

(2)压电复合材料制备：在开炼机中依次加入丁腈橡胶、氧化锌、硬脂酸、硬脂酸锌、防老剂、促进剂、导电炭黑、炭黑和硫磺，同时加入改性后的锆钛酸铅粉体，经混炼处理得到混炼胶，将混炼胶硫化处理后，得到压电复合材料；

(3)吸声橡胶复合材料的组装：按照面朝声波那侧为压电复合材料，另一侧留有一定的空腔结构组装得到吸声橡胶复合材料。

上述方案中，步骤(1)所述热处理的温度为1200℃，热处理的时间为2～4h。

上述方案中，步骤(1)中所述球磨的转速为1200～1500r/min，球磨时间为15～40min。

上述方案中，所述压电复合材料的制备过程中，原料按重量份计为：丁腈橡胶：100份；氧化锌：3～8份；硬脂酸锌：0.5～3份；硬脂酸：0.5～3份；防老剂：0.5～2份；硫磺：1～3份；促进剂：1.5～3份；导电炭黑：0.3～1.5份；炭黑：8.5～20份；锆钛酸铅陶瓷粉体：127～380份。

上述方案中，所述防老剂为防老剂RD。