[发明专利]一种孔隙率渐变型多孔材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种孔隙率渐变型多孔材料及其制备方法和应用，所述孔隙率渐变型多孔材料包括微球和有机树脂类粘接剂。所述的多孔材料由于使用低含量有机树脂类粘接剂作为粘接剂，在微球之间形成点连接的结构，在保持较高力学强度的同时密度远低于传统方法制备得到的同类型多孔材料；本发明的多孔材料可以实现孔隙率梯度渐变，有效改善材料阻抗匹配问题，解决传统填充型多孔材料密度大、吸声性能差的缺点，另外，所述孔隙率渐变型多孔材料能够保持高强度和可加工切削的特性。

技术领域

本发明属于多孔材料的领域，具体涉及一种孔隙率渐变型多孔材料及其制备方法和应用。

背景技术

吸声材料已经逐渐成为一个新的研究热点，其不仅可以解决生活中噪声问题，也能为水下装备具备优异的隐身性能提供可靠保障。常用的如纤维材料、泡沫材料、多孔陶瓷材料等由于密度小，成型简便，因此被广泛用作吸声材料。根据多孔材料的吸声损耗原理，其吸声作用主要依靠声波在材料内传播过程中的消耗，因此吸声效果有赖于材料的厚度。要想取得好的吸声效果，就要增加材料的厚度，材料厚度的增加不仅仅会增加成本，也会减少空间利用率。而阻抗渐变型复合多孔材料通过构建梯度吸声功能结构，提高对声波的吸收效率，可获得薄型轻质高效的吸声材料。但常规的阻抗渐变型复合多孔材料是由不同密度的复合多孔材料经过粘接固化制备的。通常粘接用胶黏剂的密度远大于复合多孔材料的密度，这样就会在粘接面形成一层高密度界面层，从而影响了复合多孔材料的吸声性能。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种孔隙率渐变型多孔材料及其制备方法和应用，所述多孔材料具有孔隙率渐变的特点，且所述多孔材料中没有明显的界面层，所述制备方法可以解决现有的多孔材料的孔隙率无法渐变以及夹层泡(相连两层之间存在的明显的气泡)等问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种复合多孔材料，所述复合多孔材料具有n层多孔材料层，n为大于等于2的整数，所述n层多孔材料层的孔隙率渐变；

每层多孔材料层包括如下组分：

微球：75～99wt％；

有机树脂类粘接剂：1～25wt％；

其中，所述n层多孔材料层的孔隙率渐变是指：从第1层开始至第n层孔隙率依次变大或依次变小。

根据本发明，所述孔隙率是指：微球之间的孔隙占多孔材料层体积的比率，即开口孔隙率，所述孔隙率与微球的堆积、粘结剂的用量有关，与微球是否为空心结构无关。

在粘结剂用量一定的情况下，微球堆积达到致密堆积，就可以依据致密堆积系数来设计依次变大或依次变小的孔隙率，如图1所示。多孔材料层中微球的致密堆积系数越大，则制备得到的多孔材料层的孔隙率越小，多孔材料层中微球的致密堆积系数越小，则制备得到的多孔材料层的孔隙率越大。

根据本发明，如果采用层与层的粘接复合，会出现明显的界面。本发明采用多次浇筑共成型，自身树脂固化便会连在一起，不需要粘接，因此，所述每层多孔材料之间没有宏观的界面。

根据本发明，每层多孔材料层中的微球的加入质量M₁＝V×ξ×ρ₁；其中，M₁为微球的质量；V为每层多孔材料层的体积，ρ₁为微球的真密度，ξ为微球的致密堆积系数；