多频段泡沫硅橡胶吸声材料的制备及性能研究

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噪音作为四大污染之一严重影响着人们的生活环境,吸声材料在改善人们生活质量方面举足轻重。常见的高聚物吸声材料,如聚氨酯和聚氯乙烯泡沫吸声材料因生产过程会释放有害气体使其发展受到一定的限制,且运用于建设环境中的吸声材料多为硬质板材,其安置及收卷过程较为复杂,空间占比较大。加成型室温硫化硅橡胶具有硫化工艺简单、绿色环保及形状可控的优点,可适用于室内装饰以及各种复杂生产环境的建设,但传统工艺制备的硅橡胶对于多频段噪声的吸收效果较差,且吸声频带窄。因此,提升硅橡胶在不同声频段的吸声性能对其在吸声领域的发展意义重大。本论文以加成型液体硅橡胶为基料,含氢硅油为交联剂,选取铂金催化体系硫化成型;分别采用填充吸声介质法、溶析成孔法及直接平行穿孔法制备了三种对不同频段声波有较好吸收效果的泡沫硅橡胶,并对其吸声性能及其他性能进行测试与分析,得出以下结论:通过向液体硅橡胶(LSR)中引入不同添加量的吸声介质埃洛石纳米管(HNTs)制备不同参数的高频段泡沫硅橡胶吸声材料(HF-LSR),结果表明,HNTs的添加对LSR在高频4000 Hz以上的吸声性能有明显的提升,在4000 Hz处,HNTs添加量为25 pHr的HF-LSR的吸声系数达最大值,即75.8%,较空白组LSR提高了 42.7%,在5000 Hz处的吸声系数为62.5%,较空白组LSR提升了100.3%;此外,HF-LSR在高频3000~5000 Hz处的平均吸声系数随HNTs添加量的增加而增大,且在HNTs添加量为25 phr时平均吸声系数达最大值,即 51.8%,较空白组LSR提高了 54.2%,对应样品的硬度为34.0 HO,回弹率为36.0%,拉伸强度为0.28 MPa,断裂伸长率为125.6%。为进一步拓宽液体硅橡胶泡沫吸声材料的吸声频带,采用溶析成孔法,通过调整成孔剂NaCl的添加量制备不同参数的中频段泡沫硅橡胶吸声材料(MF-LSR),结果表明,NaCl添加量为80 phr时,MF-LSR对于中频1000~2000 Hz声波的吸收效果较好,与闭孔硅橡胶相比,在1000Hz处,MF-LSR样品的吸声系数由20.5%提升至52.7%,提升了157.1%;在2000 Hz处,MF-LSR吸声系数由40.8%提升至最大值73.7%,提升了 80.6%;MF-LSR在该频段的平均吸声系数达最大值,即46.4%,较未开孔LSR提升了 63.4%;对应MF-LSR的密度为0.4394 g/cm3,孔隙率为57.3%,硬度为33.0 HO,回弹率为64.0%,拉伸强度为0.19MPa,断裂伸长率为119.2%。最后,通过向未硫化胶体中贯穿不同直径的柱形钢条制备不同空腔体积的中低频段泡沫硅橡胶吸声材料(MLF-LSR),结果表明,空腔孔径的增加对于MLF-LSR在中低频500~2000Hz的吸声性能的提升较为明显,与无空腔结构LSR相比,当单层空腔孔径为5 mm时,在500Hz处,吸声系数由7.0%提升至23.3%,提升了 232.9%;在1000 Hz处,吸声系数由20.5%提升至最大值66.5%,提升了 224.4%;样品在该频段的平均吸声系数达最大值,即40.1%,较空白组LSR样品提升了 67.8%;对应样品的硬度为33.5 HO,回弹率为48.4%,拉伸强度为0.07 MPa,断裂伸长率为79.1%;此外,通过引入双层空腔结构,发现其吸声性能在中低频500~2000Hz处较同等孔径下的单层MLF-LSR更好。
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