專(zhuān)利名稱(chēng)：多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔音材料板及其制備方法，特別是一種多孔鋁與 橡膠復(fù)合的聲子材料板及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前的隔音材料板大多是常規(guī)阻尼材料板，其結(jié)構(gòu)一般為單層、 中空結(jié)構(gòu)，或者在兩層板中通過(guò)填充高性能纖維、高阻尼聚合物，并 進(jìn)行特殊混合而形成的夾層結(jié)構(gòu)，也或者在兩層板內(nèi)增設(shè)空心板壓合 而成，其理論依據(jù)是遵循質(zhì)量定律和材料的內(nèi)阻尼理論。這種傳統(tǒng)的 隔聲材料板，其隔音效果不夠理想，而且制作工藝也比較復(fù)雜、生產(chǎn)成本也相對(duì)較高。在80年代后期，人們?cè)诠庾泳w方面的研究取得 了重大進(jìn)展，鑒于聲子晶體與光子晶體的類(lèi)比性，近十年來(lái)，聲子晶 體逐漸成為目前的研究熱點(diǎn)。聲子晶體的基本結(jié)構(gòu)特征是兩種或兩種 以上的彈性介質(zhì)按周期性結(jié)構(gòu)排列組成，通常為剛性柱體在一定的介 質(zhì)內(nèi)按二維晶體周期性排列組成，剛性柱體的橫截面可為圓形、橢圓 形、正方形、矩形等多種形狀，剛性柱體可為中空結(jié)構(gòu)，剛性柱體間 通過(guò)連接物相互固定，如粘合劑，這種聲子晶體的一個(gè)重要的特征是 其聲波帶隙，即在該帶隙頻率范圍內(nèi)彈性波(如聲波)不能通過(guò)聲子 晶體，這一特性使得聲子晶體在消聲、隔聲、減震、吸能緩沖等一些 高技術(shù)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但目前的聲子晶體多用于中高頻段聲 波進(jìn)行隔音，且受到材料厚度的限制。在聲子晶體材料的研究基礎(chǔ)上，金屬泡沫或金屬多孔材料也成為國(guó)際上迅速發(fā)展起來(lái)的一種物理功 能與結(jié)構(gòu)一體化的新型工程材料，它所具備的多種優(yōu)異物理性能，特 別是阻尼性能已引起了廣泛的關(guān)注，并在消音、隔音、減震、吸能緩 沖等一些高技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，制取金屬發(fā)泡的工藝也日益 成熟和完善，如在制取泡沫鋁中，其制取出的泡沫鋁外直徑可達(dá)到均 一，其內(nèi)部圓形孔洞的直徑也達(dá)到均一，這為泡沫鋁定向應(yīng)用創(chuàng)造了條件。目前，利用泡沫鋁橡膠復(fù)合聲子材料定向用于60dB以上的隔 音材料板及其制備方法尚未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種僅能使60dB以下的聲音通過(guò)，超過(guò) 60dB以上的聲音則會(huì)產(chǎn)生帶隙，使其不能通過(guò)，且無(wú)污染、重量輕、 成本低的多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種如上所述的多孔鋁與橡膠復(fù) 合的聲子材料板的制備方法。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該多孔鋁與橡膠 復(fù)合的聲子材料板，其特征在于它是由泡沫鋁粒、橡膠板層構(gòu)成，泡 沫鋁粒為成層、成行、成列排列，泡沫鋁粒埋于橡膠板層內(nèi)，泡沫鋁 粒為球形，外直徑為1.5-8.0mm，橡膠板層的厚度為2. 5-50. 0mm。本 發(fā)明還通過(guò)如下措施實(shí)施所述的泡沫鋁粒的內(nèi)部含有1-3個(gè)孔洞， 孔洞的直徑為0. 5-3. 0mm。如上所述的多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板的制備方法，它是通 過(guò)如下步驟完成(1) 、制取泡沫鋁粒以鋁粉為基材，按發(fā)泡劑的重量占鋁粉重量的1.40-3. 20%的比 例加入發(fā)泡劑，在發(fā)泡缸體內(nèi)進(jìn)行加熱發(fā)泡，發(fā)泡溫度為680-780 °C ， 邊發(fā)泡邊攪拌，攪拌3-10分鐘，在發(fā)泡溫度范圍內(nèi)保溫3-15分鐘，發(fā) 泡后經(jīng)破碎篩選后，則制得泡沫鋁粒，泡沫鋁粒的外形為球形，外直 徑為1.5-8.0mm，泡沫鋁粒的內(nèi)部含有1-3個(gè)孔洞，孔洞的直徑為 0.5-3.0mm;所述的發(fā)泡劑為T(mén)iH2,由北京浩運(yùn)工貿(mào)有限公司生產(chǎn)， 通過(guò)控制發(fā)泡劑的加入量和發(fā)泡溫度，以控制泡沫鋁粒內(nèi)所含孔洞的 個(gè)數(shù)，當(dāng)發(fā)泡溫度控制在740°C±5°C，發(fā)泡劑加入量占鋁粉重量的 1.40-2. 10%的范圍內(nèi)時(shí)，攪拌時(shí)間為4分鐘，保溫發(fā)泡時(shí)間在6分鐘 的條件下，經(jīng)破碎篩選后所制備的泡沫鋁粒內(nèi)含一個(gè)孔洞，孔洞的直 徑為0. 5-3. Omm，孔洞的體積為泡沫鋁粒體積的10-80%;當(dāng)發(fā)泡溫度 控制在760°C±5°C，發(fā)泡劑的加入量占鋁粉重量的2. 10-3. 20%范圍 內(nèi)時(shí)，攪拌時(shí)間為4分鐘，保溫發(fā)泡時(shí)間在3分鐘的條件下，經(jīng)破碎 篩選后所制備的泡沫鋁粒內(nèi)含三個(gè)孔洞，每個(gè)孔洞的直徑為 0.5-3.0mm，孔洞的總體積為泡沫鋁粒體積的10-80%;(2) 、制取橡膠粉末將橡膠粉碎制成顆粒，過(guò)50-100目篩，則制得50-100目的橡 膠粉末；(3) 、制取包覆橡膠的泡沫鋁粒材料在泡沫鋁粒材料內(nèi)按占泡沫鋁粒材料體積比為40-70%的比例加 入橡膠粉末，置于混合缸體內(nèi)，并進(jìn)行加熱，在50-15(TC下攪拌混合，使橡膠粉末粘結(jié)在泡沫鋁粒表面，橡膠粉末在泡沫鋁粒外壁上粘結(jié)的厚度為0. 5—5. 0mm,則制得包覆橡膠的泡沫鋁粒材料； (4)、壓制成板材將包覆橡膠的泡沫鋁粒材料置于定型模具內(nèi)，通過(guò)振動(dòng)使包覆 橡膠的泡沫鋁粒成層、成行、成列排列，再在定型模具內(nèi)加熱，加 熱到150-250°C，使包覆的橡膠層軟化，進(jìn)行熱壓，在100Mpa的壓 力下，壓制成厚度為2.5-50.0mm的板材，再冷卻至常溫定型；所用 的定型模具的寬度和長(zhǎng)度均為包覆橡膠的泡沫鋁粒外直徑的整倍 數(shù)，在此種情況下，通過(guò)振動(dòng)，當(dāng)包覆橡膠的泡沫鋁粒成層鋪設(shè)后， 則成行、成列排列。通過(guò)該方法制備的多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板，在試驗(yàn)室 內(nèi)進(jìn)行隔音試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明在泡沫鋁粒內(nèi)為一個(gè)孔洞的情況下， 對(duì)于60dB以下的聲音可順利通過(guò)，80-100dB的聲音產(chǎn)生帶隙，不能 通過(guò)，抽樣100塊板材進(jìn)行試驗(yàn)，合格率為95%;在泡沫鋁粒內(nèi)含三 個(gè)孔洞時(shí)，對(duì)于60dB以下的聲音可順利通過(guò)，60-90dB之間的聲音 產(chǎn)生帶隙，不能通過(guò)，抽樣100塊板材進(jìn)行試驗(yàn)，合格率為92%。本發(fā)明的有益效果在于在這種聲子材料板材里，由于采用了 橡膠層、鋁泡與氣體循環(huán)分布，且排布間距為等距，故能使60dB以 下的聲音通過(guò)，超過(guò)60dB以上的聲音就會(huì)產(chǎn)生帶隙，不能通過(guò)，從 而使人聽(tīng)不到60dB以上的聲音，特別適用于汽車(chē)、居室、列車(chē)等領(lǐng) 域，并且環(huán)保、生產(chǎn)成本低。


圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1僅限60dB以下聲音通過(guò)，80—100dB之間的聲音不能通過(guò)的聲子材料板的結(jié)構(gòu)剖視放大示意圖。圖2為本發(fā)明的實(shí)施例2僅限60dB以下聲音通過(guò)，60—90dB之 間的聲音不能通過(guò)的聲子材料板的結(jié)構(gòu)剖視放大示意圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖1、 2制備本發(fā)明，該多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板， 其特征在于它是由泡沫鋁粒l、橡膠板層2構(gòu)成，泡沫鋁粒l成層、 成行、成列排列，泡沫鋁粒1埋于橡膠板層2內(nèi)，泡沫鋁粒1為球形， 外直徑為1. 5-8. Orran，橡膠板層2的厚度為2. 5-50. Omm。所述的泡沫 鋁粒1的內(nèi)部含有1-3個(gè)孔洞3，孔洞3的直徑為0. 5-3. Omm。實(shí)施例1(1) 、制取泡沫鋁粒以鋁粉為基材，按發(fā)泡劑的重量占鋁粉重量的1.407。加入TiH2 發(fā)泡劑，在發(fā)泡缸體內(nèi)進(jìn)行加熱發(fā)泡，發(fā)泡溫度為740 °C，邊發(fā)泡 邊攪拌，攪拌時(shí)間為4分鐘，在740 'C下保溫6分鐘，當(dāng)發(fā)泡缸體 中的無(wú)泡層消失后，經(jīng)破碎篩選后，則制得泡沫鋁粒，泡沫鋁粒的外 形為球形，外直徑平均為2.0mm，泡沫鋁粒內(nèi)部含有一個(gè)孔洞，孔洞 的直徑平均為1. 5mm，孔洞的體積占泡沫鋁粒體積的50%。(2) 、制取橡膠粉末將橡膠粉碎制成顆粒，過(guò)60目篩，則制得60目的橡膠粉末；(3) 、制取包覆橡膠的泡沫鋁粒材料在泡沫鋁粒材料內(nèi)按占泡沫鋁粒材料體積比為60%的比加入橡 膠粉末，置于混合缸體內(nèi)，并進(jìn)行加熱，在80'C下攪拌混合，使橡膠粉末粘結(jié)在泡沫鋁粒表面，橡膠粉末在泡沫鋁粒外壁上粘結(jié)的厚度為3mm，則制得包覆橡膠的泡沫鋁粒材料； (4)、壓制成板材將包覆橡膠的泡沫鋁粒材料置于定型模具內(nèi)，定型模具的寬度 為100cm,長(zhǎng)度為400cm，通過(guò)振動(dòng)，使包覆橡膠的泡膜鋁粒成層、 成行、成列排列，然后，加熱到180'C，進(jìn)行熱壓，在100Mpa的壓 力下，壓制成厚度為36咖的板材，再冷卻至常溫定形。用此方法制 備的板材，在試驗(yàn)室里進(jìn)行隔音測(cè)試，結(jié)果為60dB的聲音可測(cè)到， 80-100dB的聲音產(chǎn)生帶隙，不能測(cè)到。實(shí)施例2(1) 、制取泡沫鋁粒以鋁粉為基材，按發(fā)泡劑的重量占鋁粉重量的2.207。加入TiH2 發(fā)泡劑，在發(fā)泡缸體內(nèi)進(jìn)行加熱發(fā)泡，發(fā)泡溫度為76(TC，邊發(fā)泡邊 攪拌，攪拌時(shí)間4分鐘，在76(TC下保溫3分鐘，當(dāng)發(fā)泡缸體中的無(wú) 泡層消失后，經(jīng)破碎篩選后，則制得泡沫鋁粒，泡沫鋁粒的外形為球 形，外直徑平均為6.0mm,泡沫鋁粒內(nèi)部含有三個(gè)孔洞，孔洞的直徑 均為1. 8mm，孔洞的總體積占泡沫鋁粒體積的20%。(2) 、制取橡膠粉末將橡膠粉碎制成顆粒，過(guò)IOO目篩，則制得IOO目的橡膠粉末；(3) 、制取包覆橡膠的泡沫鋁粒材料-在泡沫鋁粒材料內(nèi)按占泡沫鋁粒材料體積比為70%的比例加入 橡膠粉末，置于混合缸體內(nèi)，并進(jìn)行加熱，在9(TC下攪拌混合，使橡膠粉末粘結(jié)在泡沫鋁粒表面，橡膠粉末在泡沫鋁粒外壁上粘結(jié)的厚度為4. 0mm,則制得包覆橡膠的泡沫鋁粒材料； (4)、壓制成板材將包覆橡膠的泡沫鋁粒材料置于定型模具內(nèi)，定型模具的寬度 為140cm，長(zhǎng)度為420cm，通過(guò)振動(dòng)，使包覆橡膠泡沫鋁粒成層、成 排、成列排列后，加熱到22(TC，進(jìn)行熱壓，壓力為lOOMpa，壓制 成厚度為40mm的板材，再冷卻至常溫定形。按此方法生產(chǎn)的隔音板 材，在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行隔音測(cè)試，結(jié)果為60dB以下的聲音可測(cè)到， 60-90dB的聲音產(chǎn)生帶隙，不能通過(guò)。
權(quán)利要求
1、一種多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板，其特征在于它是由泡沫鋁粒(1)、橡膠板層(2)構(gòu)成，泡沫鋁粒(1)為成層、成行、成列排列，泡沫鋁粒(1)埋于橡膠板層(2)內(nèi)，泡沫鋁粒(1)為球形，外直徑為1.5-8.0mm，橡膠板層(2)的厚度為2.5-50.0mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板及其制備方法，其特征在于它是由泡沫鋁粒(1)、橡膠板層(2)構(gòu)成，泡沫鋁粒(1)為成層、成行、成列排列，泡沫鋁粒(1)埋于橡膠板層(2)內(nèi)，泡沫鋁粒(1)為球形，外直徑為1.5-8.0mm，橡膠板層(2)的厚度為2.5-50.0mm。其制備方法包括制備泡沫鋁粒、包覆橡膠、熱壓成型。該多孔鋁與橡膠復(fù)合的聲子材料板，由于采用了橡膠層、鋁泡與氣體循環(huán)分布，且排布間距為等距，故能使60dB以下的聲音通過(guò)，超過(guò)60dB以上的聲音就會(huì)產(chǎn)生帶隙，不能通過(guò)，從而使人聽(tīng)不到60dB以上的聲音，特別適用于汽車(chē)、居室、列車(chē)等領(lǐng)域，并且環(huán)保、生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)G10K11/00GK101221755SQ20081001420
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者呂有祥, 吳翠花, 李俊海, 李坤淑 申請(qǐng)人:李坤淑