硅藻土/聚氨酯多孔复合材料的组织结构与吸声特性
发布时间：2021-03-20 09:43
以硅藻土和聚氨酯为原材料,成功制备出了具有多孔径连通孔道的硅藻土/聚氨酯复合材料。研究了硅藻土、匀泡剂及增塑剂含量对硅藻土/聚氨酯复合材料的组织结构、抗压强度和吸声性能的影响。结果表明,硅藻土/聚氨酯多孔复合材料具有良好的抗压强度和吸声特性。硅藻土含量为65wt%的硅藻土/聚氨酯复合材料表现出优良的吸声特性,其吸声峰位于1 600Hz附近,且吸声系数大于0.9,吸声系数高于0.56的频率宽度大于2 000Hz。
【文章来源】：复合材料学报. 2014,31(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１硅藻土含量为６５ｗｔ％的硅藻土／聚氨酯复合材料的ＸＲＤ谱图
２（ｅ）中Ａ处和图２（ｆ）中Ｃ处）不仅与聚氨酯（图２（ｅ）中Ｂ处和图２（ｆ）中Ｄ处）连接紧密，而且还保持了硅藻土原有的开通状态的微孔（图２（ｆ）中Ｅ处）。这不仅能使复合材料具有更高的强度，而且根据微孔吸声原理，当声波通过这些大量的微小开孔时极有可能发生衍射，孔道中的空气与孔隙和孔壁产生充分的摩擦，损耗大量的声能，从而达到吸声的目的。２．２复合材料的抗压强度由于多孔材料的抗拉强度分散性大，考察了硅藻土／聚氨酯多孔复合材料的抗压强度。图３为硅藻土和增塑剂含量对硅藻土／聚氨酯复合材料抗压强度的影响。研究表明，不同增塑剂含量的硅藻土／聚氨酯复合材料均表现出抗压强度随硅藻土含量的增加而增加的趋势。其中，对于增塑剂含量为２ｗｔ％的复合材料，当硅藻土含量由６５ｗｔ％增加到７５ｗｔ％时，抗压强度由原来的３．２９ＭＰａ增加到图３硅藻土和增塑剂含量对硅藻土／聚氨酯复合材料抗压强度的影响Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２１．５８ＭＰａ，提高了５倍以上。此外，增塑剂含量对复合材料的抗压强度也有较大影响。随着增塑剂含量的增大，复合材料的抗压强度表现出提高趋势。这是因为增塑剂能增加聚氨酯的韧性，对多孔材料而言，材料韧性的提高有利于其断裂强度的增加。２．３复合材料的吸声特性一般来说，多孔吸声材料的吸声系数与材料的厚度、容重、孔隙形态、空腔和外部声源的频率等因素相关。大多数多孔材料都
大甚至有所降低［１０］。硅藻土含量为６５ｗｔ％的复合材料随着厚度的增加，在５００～３１５０Ｈｚ频率范围内吸声系数有所增大，在３１５０～６４００Ｈｚ频率范围内则表现出相反的规律。从整体上看，厚度在１０～２０ｍｍ范围内变化时，复合材料的吸声特性变化不大。基于以上的原因，在研究硅藻土／聚氨酯多孔复合材料的吸声系数随硅藻土含量的变化规律时，选用了厚度为１５ｍｍ的试样。图５为硅藻土含量对硅藻土／聚氨酯复合材料吸声系数的影响。可知，频率小于２５００Ｈｚ时，随着硅藻土含量的提高，吸声系数降低。由前面的ＳＥＭ组织分析可知，随着硅藻土含量的提高，复合材料的密度增加，孔隙率和平均孔隙直径减校硅藻土含量为６５ｗｔ％的复合材料与另两种硅藻土含量的复合材料相比具有较大的孔隙率，因此具有较大的中高频（５００～２５００Ｈｚ）吸声系数，这与多数相关研究的结果一致［１１］。但当频率高于４０００Ｈｚ时，随着硅藻土含量的提高，吸声系数略有提高。这与多数研究结果不一致，其原因有待于进一步地研究。现有的研究结果表明，降低样品的孔隙率会有效地改善材料的中低频吸声性能，但是高频吸声性能则会变差［１２］。本研究中出现这一反常结果，可能与添加硅藻土这一多孔微颗粒有关。图５硅藻土含量对硅藻土／聚氨酯复合材料吸声系数的影响Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ此外，研究还发现吸声系数的峰值频率随着硅藻土含量的提高向高频方向偏移。这一现象可用黄学辉
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅藻土填充聚氨酯硬泡的性能研究[J]. 汪广恒,杨水兰,陈有梅,姚涛,贺元成,朱海星. 聚氨酯工业. 2012(05)
[2]结构因素对多孔材料吸声性能的影响[J]. 黄承,段惺,周祚万. 化工新型材料. 2011(02)
[3]打孔闭孔泡沫铝的吸声能力[J]. 梁李斯,姚广春,王磊,马佳,华中胜. 中国有色金属学报. 2010(12)
[4]免烧多孔吸声砖制备的研究[J]. 郑凯,王长进,吴超亮,金江. 噪声与振动控制. 2009(03)
[5]不锈钢纤维多孔材料的吸声性能[J]. 汤慧萍,朱纪磊,王建永,葛渊,李程,邸小波. 中国有色金属学报. 2007(12)
[6]金属橡胶材料特征参数对其吸声性能影响的实验研究[J]. 姜洪源,武国启,夏宇宏,Е.А.Изжеуров. 振动与冲击. 2007(11)
[7]高效纤维-石膏功能复合吸声材料的研制[J]. 黄学辉,唐辉,陶志南,陈浩. 功能材料. 2007(05)
硕士论文
[1]热塑性聚氨酯/无机粒子功能复合材料的制备及性能研究[D]. 陈莹.东华大学 2012
本文编号：3090794
【文章来源】：复合材料学报. 2014,31(06)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１硅藻土含量为６５ｗｔ％的硅藻土／聚氨酯复合材料的ＸＲＤ谱图
２（ｅ）中Ａ处和图２（ｆ）中Ｃ处）不仅与聚氨酯（图２（ｅ）中Ｂ处和图２（ｆ）中Ｄ处）连接紧密，而且还保持了硅藻土原有的开通状态的微孔（图２（ｆ）中Ｅ处）。这不仅能使复合材料具有更高的强度，而且根据微孔吸声原理，当声波通过这些大量的微小开孔时极有可能发生衍射，孔道中的空气与孔隙和孔壁产生充分的摩擦，损耗大量的声能，从而达到吸声的目的。２．２复合材料的抗压强度由于多孔材料的抗拉强度分散性大，考察了硅藻土／聚氨酯多孔复合材料的抗压强度。图３为硅藻土和增塑剂含量对硅藻土／聚氨酯复合材料抗压强度的影响。研究表明，不同增塑剂含量的硅藻土／聚氨酯复合材料均表现出抗压强度随硅藻土含量的增加而增加的趋势。其中，对于增塑剂含量为２ｗｔ％的复合材料，当硅藻土含量由６５ｗｔ％增加到７５ｗｔ％时，抗压强度由原来的３．２９ＭＰａ增加到图３硅藻土和增塑剂含量对硅藻土／聚氨酯复合材料抗压强度的影响Ｆｉｇ．３Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅａｎｄｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ２１．５８ＭＰａ，提高了５倍以上。此外，增塑剂含量对复合材料的抗压强度也有较大影响。随着增塑剂含量的增大，复合材料的抗压强度表现出提高趋势。这是因为增塑剂能增加聚氨酯的韧性，对多孔材料而言，材料韧性的提高有利于其断裂强度的增加。２．３复合材料的吸声特性一般来说，多孔吸声材料的吸声系数与材料的厚度、容重、孔隙形态、空腔和外部声源的频率等因素相关。大多数多孔材料都
大甚至有所降低［１０］。硅藻土含量为６５ｗｔ％的复合材料随着厚度的增加，在５００～３１５０Ｈｚ频率范围内吸声系数有所增大，在３１５０～６４００Ｈｚ频率范围内则表现出相反的规律。从整体上看，厚度在１０～２０ｍｍ范围内变化时，复合材料的吸声特性变化不大。基于以上的原因，在研究硅藻土／聚氨酯多孔复合材料的吸声系数随硅藻土含量的变化规律时，选用了厚度为１５ｍｍ的试样。图５为硅藻土含量对硅藻土／聚氨酯复合材料吸声系数的影响。可知，频率小于２５００Ｈｚ时，随着硅藻土含量的提高，吸声系数降低。由前面的ＳＥＭ组织分析可知，随着硅藻土含量的提高，复合材料的密度增加，孔隙率和平均孔隙直径减校硅藻土含量为６５ｗｔ％的复合材料与另两种硅藻土含量的复合材料相比具有较大的孔隙率，因此具有较大的中高频（５００～２５００Ｈｚ）吸声系数，这与多数相关研究的结果一致［１１］。但当频率高于４０００Ｈｚ时，随着硅藻土含量的提高，吸声系数略有提高。这与多数研究结果不一致，其原因有待于进一步地研究。现有的研究结果表明，降低样品的孔隙率会有效地改善材料的中低频吸声性能，但是高频吸声性能则会变差［１２］。本研究中出现这一反常结果，可能与添加硅藻土这一多孔微颗粒有关。图５硅藻土含量对硅藻土／聚氨酯复合材料吸声系数的影响Ｆｉｇ．５Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｏｕｎｄａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｄｉａｔｏｍｉｔｅ／ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ此外，研究还发现吸声系数的峰值频率随着硅藻土含量的提高向高频方向偏移。这一现象可用黄学辉
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅藻土填充聚氨酯硬泡的性能研究[J]. 汪广恒,杨水兰,陈有梅,姚涛,贺元成,朱海星. 聚氨酯工业. 2012(05)
[2]结构因素对多孔材料吸声性能的影响[J]. 黄承,段惺,周祚万. 化工新型材料. 2011(02)
[3]打孔闭孔泡沫铝的吸声能力[J]. 梁李斯,姚广春,王磊,马佳,华中胜. 中国有色金属学报. 2010(12)
[4]免烧多孔吸声砖制备的研究[J]. 郑凯,王长进,吴超亮,金江. 噪声与振动控制. 2009(03)
[5]不锈钢纤维多孔材料的吸声性能[J]. 汤慧萍,朱纪磊,王建永,葛渊,李程,邸小波. 中国有色金属学报. 2007(12)
[6]金属橡胶材料特征参数对其吸声性能影响的实验研究[J]. 姜洪源,武国启,夏宇宏,Е.А.Изжеуров. 振动与冲击. 2007(11)
[7]高效纤维-石膏功能复合吸声材料的研制[J]. 黄学辉,唐辉,陶志南,陈浩. 功能材料. 2007(05)
硕士论文
[1]热塑性聚氨酯/无机粒子功能复合材料的制备及性能研究[D]. 陈莹.东华大学 2012
本文编号：3090794
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sgjslw/3090794.html
