轻质泡沫玻璃吸声材料的制备及性能研究

发布时间：2017-03-21 03:11

  本文关键词：轻质泡沫玻璃吸声材料的制备及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在人们日常的工作和生活中,随着各行各业的快速发展,噪声污染变得越来越严重,造成各种各样的健康问题。采用吸声材料进行降噪是目前很重要的解决方式之一,因此开发优良的吸声材料就变得十分重要。本研究首先以废玻璃为原料,采用玻璃空心微珠堆烧的方法,制备了一种新型的多孔吸声材料,然后在不同烧结制度下,优化了玻璃空心微珠多孔材料结构及性能,揭示了开孔率、流阻、孔径、厚度以及背后空腔对多孔材料吸声性能的影响规律。最后,采用材料表面穿孔、与玻璃纤维复合以及将玻璃空心微珠与煤矸石空心球复合烧结等方法,进一步提高了材料吸声性能。主要研究结论如下：1.系统研究了烧结温度以及保温时间对多孔材料性能的影响规律。随着烧结温度的提高,样品孔径尺寸均匀性变差,平均孔径增大,材料的抗压强度降低；随着保温时间的延长,样品开孔率增大,抗压强度呈先减小后增大的趋势。2.深入研究了开孔率、孔径、流阻、厚度以及背后空腔对这种泡沫材料吸声性能的影响规律。(1)随着样品开孔率的增大,样品的平均吸声系数呈先增大后减小趋势,当开孔率达到93.2%时,材料平均吸声系数达到最大值0.42；(2)随着样品平均孔径由0.94mm增至2.51 mm,材料平均吸声系数呈增大趋势,最大可达到0.49；(3)随着样品流阻的增大,材料平均吸声系数呈现出先增大后减小的趋势,当样品的流阻值为4.805x105Pa.s/m3时,材料平均吸声系数达到最大值0.42；(4)随着材料厚度的增加,第一共振频率fr往低频方向移动,1000 Hz以下范围内的吸声系数显著升高,平均吸声系数有明显提高,最大值可达到0.57；(5)随着材料背后空腔厚度的增大,材料最佳吸收峰向低频方向移动,低频的吸声系数随着空腔深度的增大而提高。3.提出改善材料吸声性能的方法：(1)通过对材料表面做半穿孔处理来改善材料吸声性能：一方面通过保证孔间距不变,改变孔径大小来得到不同穿孔率的样品,结果表明,随着穿孔率的增大,1000 Hz以上中高频段材料的吸声系数有明显的提高,由0.37提升到了0.65。1000 Hz以下频段的吸声系数并没有明显的变化。另一方面通过保证孔径大小相同,改变孔间距来得到不同穿孔率的样品,结果表明,在1600Hz以上的高频段,随着穿孔率的增大,样品的吸声系数有较明显的增大,平均吸声系数由0.37提升到0.54；(2)通过材料与玻璃纤维复合来改善材料吸声性能：在对样品做了半穿孔处理的基础上,在孔洞中加入适量的玻璃纤维,结果表明,在加入纤维之后,在1600Hz以上的高频段材料吸声系数增大,而1600 Hz以下中低频段吸声系数无明显变化；(3)通过玻璃空心微珠与煤矸石空心微珠复合烧结的方法来改善材料吸声性能,结果表明,随着煤矸石空心球含量的增大,多孔材料样品的孔径分布均匀性变差,材料整体吸声性能得到一定的提高,当煤矸石空心球含量为15 wt%时,在400 Hz以下频段,材料的平均吸声系数由0.17增大至0.21；而在400Hz以上频段,材料平均吸声系数由0.35增大至0.57；在整个频率范围内,材料的降噪系数NRC由0.22增大至0.34。
【关键词】：空心微珠 泡沫玻璃 结构因素 吸声系数 性能改善
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 噪声的评价及控制12-15
• 1.1.1 噪声的物理量度12-13
• 1.1.2 噪声评价常用声学量13-14
• 1.1.3 噪声控制14-15
• 1.2 吸声材料的吸声机理及分类15-20
• 1.2.1 吸声材料的吸声机理15-17
• 1.2.2 吸声材料的分类17-20
• 1.3 材料吸声性能的测定及性能评价20-21
• 1.3.1 吸声系数的测定20-21
• 1.3.2 吸声性能评价21
• 1.4 多孔吸声材料的国内外研究现状21-22
• 1.5 本课题的研究背景、意义及研究内容22-24
• 1.5.1 本课题的研究背景22-23
• 1.5.2 本课题的来源与研究目的23
• 1.5.3 本课题的研究内容23-24
• 第二章 实验工艺及测试表征24-30
• 2.1 实验条件24-26
• 2.1.1 实验原料24-25
• 2.1.2 实验用仪器及设备25-26
• 2.2 实验主要测试方法26-30
• 2.2.1 容重测定26
• 2.2.2 开孔率测定26-27
• 2.2.3 孔径测定27
• 2.2.4 流阻测定27
• 2.2.5 抗压强度测定27-28
• 2.2.6 微观形貌观察28-29
• 2.2.7 吸声系数测定29-30
• 第三章 玻璃空心微珠多孔材料性能研究30-49
• 3.1 吸声材料的理论基础30-31
• 3.1.1 多孔吸声材料的气孔特性30
• 3.1.2 多孔材料的吸声频谱特性30-31
• 3.2 实验工艺流程31
• 3.3 实验内容31-33
• 3.4 不同烧结制度对多孔材料性能的影响研究33-39
• 3.4.1 烧结温度对多孔材料性能的影响33-36
• 3.4.2 保温时间对多孔材料性能的影响36-39
• 3.5 多孔材料吸声性能的影响因素研究39-47
• 3.5.1 开孔率对材料吸声性能的影响39-41
• 3.5.2 流阻对材料吸声性能的影响41-42
• 3.5.3 孔径对材料吸声性能的影响42-44
• 3.5.4 厚度对材料吸声性能的影响44-45
• 3.5.5 背后空腔对材料吸声性能的影响45-47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 提高多孔材料吸声性能的研究49-62
• 4.1 材料表面半穿孔49-52
• 4.1.1 实验内容49-51
• 4.1.2 表面穿孔对吸声性能的影响研究51-52
• 4.2 材料与玻璃纤维复合52-55
• 4.3 玻璃空心微珠与煤矸石空心微珠复合烧结55-61
• 4.3.1 实验原料55
• 4.3.2 实验内容55-57
• 4.3.3 实验结果与讨论57-61
• 4.4 本章小结61-62
• 第五章 结论62-64
• 参考文献64-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文71-72
• 致谢72-73

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