本發(fā)明屬于纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制備，尤其涉及一種隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、常見的降噪材料分為多孔材料與共振材料兩類。多孔材料如纖維編織體，泡沐等，其降噪機(jī)理是通過其內(nèi)部復(fù)雜的孔結(jié)構(gòu)，將聲能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)對聲能的耗散。而共振材料如穿孔板，薄膜等，通常是利用其背后的空腔實(shí)現(xiàn)區(qū)域共振，以達(dá)到降噪的目的。

2、隨著世界步入21世紀(jì)，化工，建筑，交通領(lǐng)域迅猛發(fā)展，由其導(dǎo)致的噪聲污染以及能源危機(jī)日趨嚴(yán)重。長時(shí)間在噪音中生活和工作會導(dǎo)致躁狂、失眠、心臟病、永久性聽力損失等一系列問題的出現(xiàn)，對人類的生理和心理健康帶來雙重危害。傳統(tǒng)的多孔材料由于其結(jié)構(gòu)單一，其聲能損耗主要通過材料內(nèi)部空氣與材料內(nèi)壁的摩擦產(chǎn)生，頻率越高，損耗越大。因此，對于高頻聲波，多孔材料表現(xiàn)出良好的降噪性能，但低頻降噪性能較差。對于共振材料，根據(jù)其結(jié)構(gòu)，往往具有一個(gè)或多個(gè)共振頻率，在共振頻率處，材料具有較高的降噪性能，但是在其他頻段的降噪性能較差。單一的機(jī)理已經(jīng)無法滿足目前對于各個(gè)頻段的降噪需求。

3、降噪材料(隔聲材料)引入墻體材料中可以有效降低噪音、提高室內(nèi)舒適度，還能防止由于聲波震動引起的墻體結(jié)構(gòu)疲勞，有助于延長建筑物的使用壽命。但隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，對于外墻材料的隔熱性能要求也越來越高，兼具隔熱性能的降噪材料將進(jìn)一步拓展其在建筑(例如墻體材料)領(lǐng)域、交通領(lǐng)域的應(yīng)用。

4、因此，亟需提供一種多機(jī)理協(xié)同作用的能應(yīng)用于全頻段的具有優(yōu)良隔熱性能以及隔聲性能的隔聲隔熱材料及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有聲學(xué)材料存在的隔熱性能較差、多孔材料在低頻波段的降噪性能較差、穿孔板在非共振頻率下的降噪性能較差、空氣與穿孔板的阻抗匹配較差，難以進(jìn)入材料內(nèi)部導(dǎo)致高頻波段的降噪性能較差等一個(gè)或者多個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料及其制備方法。

2、本發(fā)明在第一方面提供了一種隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

3、(1)將酚醛樹脂、造孔劑和固化劑混合均勻，得到酚醛氣凝膠前驅(qū)體；

4、(2)將一塊纖維織物置于酚醛氣凝膠前驅(qū)體中進(jìn)行浸漬，然后經(jīng)固化、溶劑置換和真空干燥，得到纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料；

5、(3)在纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料上穿孔，然后將另一塊纖維織物粘接在穿孔后的纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料的背面，制得隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料。

6、優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述纖維織物的厚度為1～5mm；和/或在步驟(3)中，所述纖維織物的厚度為10～30mm。

7、優(yōu)選地，所述造孔劑為乙二醇、丙酮、甲醇、去離子水中的至少一種；所述固化劑為六亞甲基四胺、對甲苯磺酸、苯胺中至少的一種；和/或所述酚醛樹脂、造孔劑和固化劑的質(zhì)量比為1：(4～6)：(0.05～0.25)。

8、優(yōu)選地，在步驟(2)和/或步驟(3)中，所述纖維織物為纖維氈，所述纖維氈為石英纖維氈、玻璃纖維氈、氧化鋁纖維氈或碳纖維氈。

9、優(yōu)選地，所述浸漬為真空浸漬，所述真空浸漬的真空度為0.08～0.1mpa，所述真空浸漬的時(shí)間為25～35min。

10、優(yōu)選地，所述固化為先在110～120℃保溫1.5～2h，再于140～150℃保溫1.5～2h，最后于170～180℃保溫24h。

11、優(yōu)選地，所述溶劑置換的溫度為60～80℃，每24h更換一次溶劑，所述溶劑置換的次數(shù)為3～5次。

12、優(yōu)選地，所述真空干燥的真空度為0.08～0.1mpa，所述真空干燥的溫度為170～180℃。

13、優(yōu)選地，所述穿孔的穿孔率為0.05～0.15，所述穿孔的孔徑為1～4mm。

14、優(yōu)選地，在步驟(3)中，在粘接另一塊纖維織物之前，先在穿孔后的纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料的背面粘接碳纖維蜂窩板，然后再在碳纖維蜂窩板上粘接另一塊纖維織物。

15、本發(fā)明在第二方面提供了由本發(fā)明在第一方面所述的制備方法制得的隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料。

16、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下的有益效果：

17、(1)本發(fā)明通過將纖維浸漬酚醛前驅(qū)體溶液，制備了纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料穿孔板(多孔氣凝膠穿孔板)，相較于傳統(tǒng)穿孔板結(jié)構(gòu)，其具有良好的隔熱性能，均勻致密的納米孔及多級分形孔道微結(jié)構(gòu)可以有效阻止空氣對流，降低熱輻射和熱傳導(dǎo)，室溫?zé)釋?dǎo)率可以僅為0.030w·m-1·k-1～0.042w·m-1·k-1；本發(fā)明選用的多孔氣凝膠穿孔板材料相較于鋼板、塑料板、木板等材料，具有更好的隔熱性能。

18、(2)本發(fā)明通過將纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料打孔(穿孔)，并與纖維織物結(jié)合，制備出了在全頻段具有優(yōu)良隔聲性能以及隔熱性能的復(fù)合材料；本發(fā)明將穿孔板與多孔材料結(jié)合，兼具了穿孔板的低頻降噪性能以及多孔材料的高頻降噪性能；本發(fā)明選用多孔氣凝膠作為穿孔板，不僅能提高材料低頻段的降噪性能，而且區(qū)別于普通的非多孔材料，在高頻時(shí)，聲音可以通過多孔氣凝膠進(jìn)入到材料內(nèi)部，而不是僅限于打孔處，有利于提高穿孔板結(jié)構(gòu)的高頻降噪性能，并且本發(fā)明使用多孔材料(纖維織物)替代傳統(tǒng)穿孔板結(jié)構(gòu)背面的空腔，也有利于顯著提高材料在高頻段的降噪性能。

19、(3)本發(fā)明制得的隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料在0～8000hz頻率(全頻)上表現(xiàn)出優(yōu)良的降噪性能，最大降噪系數(shù)可以達(dá)到0.7以上，0～8000hz頻率(全頻)上的隔聲量可以達(dá)到30～42db，全頻降噪系數(shù)可以達(dá)到0.36～0.46，在0～1000hz頻率(低頻)上的最大降噪系數(shù)也可以達(dá)到0.6～0.7，0～1000hz低頻降噪系數(shù)可以達(dá)到0.26～0.35。

技術(shù)特征：

1.一種隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：

10.由權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的制備方法制得的隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料及其制備方法。所述方法：將酚醛樹脂、造孔劑和固化劑混合均勻，得到酚醛氣凝膠前驅(qū)體；將一塊纖維織物置于酚醛氣凝膠前驅(qū)體中進(jìn)行浸漬，然后經(jīng)固化、溶劑置換和真空干燥，得到纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料；在纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料上穿孔，然后將另一塊纖維織物粘接在穿孔后的纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料的背面，制得隔聲隔熱一體化酚醛氣凝膠穿孔板復(fù)合材料。本發(fā)明通過將纖維增強(qiáng)酚醛氣凝膠復(fù)合材料穿孔，并與纖維織物結(jié)合，制備出了在全頻段具有優(yōu)良降噪性能以及隔熱性能的復(fù)合材料；本發(fā)明將穿孔板與多孔材料結(jié)合，兼具了穿孔板的低頻降噪性能以及多孔材料的高頻降噪性能。

技術(shù)研發(fā)人員：洪長青,張幸紅,袁帥,吳燦,韓杰才,杜善義
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26