一種隔音材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熱塑性樹脂隔聲材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱塑性樹脂隔音材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，現(xiàn)在工業(yè)技術(shù)發(fā)展給人們帶來了便捷的交通、繁華的都市生活和鱗次櫛比 的廠區(qū)，但與之相影而隨噪音污染也越來越嚴(yán)重。無處不在的工廠噪音（可高達100多分 貝）、娛樂場所噪音、建筑噪音以及交通噪音等越來越影響我們的日常生活。另一方面，隨著 生活水平的提高，人們對居住環(huán)境、工作與學(xué)習(xí)環(huán)境、娛樂環(huán)境及公共場所的安靜舒適和互 不干擾，要求越來越高。因此，噪聲控制與阻擋已成為當(dāng)下亟待解決的重要問題。通常，噪 音控制不外乎兩種方法：控制振源與聲源、阻隔振動與噪聲傳遞。現(xiàn)實生活中，由于振源與 聲源的產(chǎn)生是一種客觀存在，因此對振源與聲源的控制在更多時候無能為力，而阻隔振動 與噪聲傳遞成為唯一可行性選擇。隔聲材料作為阻隔振動與噪聲傳遞工程中的關(guān)鍵材料， 其隔聲性能及其與使用相關(guān)的各項性能（如阻燃和抑煙性能、環(huán)保性能、力學(xué)性能、安裝施 工的便捷性）越來越引起人們的重視。
[0003] 在日常噪音音頻范圍內(nèi)，材料隔聲量遵循質(zhì)量定律。因此，傳統(tǒng)隔聲材料主要是運 用各種密實的磚塊、鋼筋混泥土墻、金屬板等金屬及無機材料來阻擋聲波的傳遞。這些材料 都比較笨重且占用空間大，安裝及拆除工程量大，成本較高。隨著現(xiàn)代工業(yè)如汽車、高鐵、航 空航天、城市快速交通等的飛速發(fā)展和人們對高品質(zhì)生活的不懈追求，對質(zhì)輕高強、單位隔 聲量大、施工方便、美觀價廉的新型隔聲材料需求愈加強烈。高分子材料基隔聲材料以其特 有的黏彈特質(zhì)、高阻尼特性、易成型加工型、輕質(zhì)、施工方便、易與其它材料復(fù)合等優(yōu)勢，成 為新型隔聲材料領(lǐng)域的發(fā)展熱點，可廣泛應(yīng)用于公路，鐵路，輕軌，涵洞，隧道等交通領(lǐng)域和 各種工業(yè)廠礦、民用住宅及娛樂設(shè)施等領(lǐng)域。
[0004] 由于種種原因，我國以前對民用隔聲材料的應(yīng)用及發(fā)展沒有引起足夠重視，而目 前高分子基隔聲材料的發(fā)展更是尚處起步階段。現(xiàn)有產(chǎn)品主要為中低端，進口產(chǎn)品價格較 高；單層產(chǎn)品隔聲量低；多層復(fù)合產(chǎn)品工藝復(fù)雜，成本高；多以EPDM或其它橡膠為基體，成 本高，工藝復(fù)雜。因此，提升現(xiàn)有高分子基隔音產(chǎn)品品質(zhì)，發(fā)展高強度、高隔聲量、施工方便、 美觀價廉的新型高分子基隔音材料既是行業(yè)趨勢更是現(xiàn)實所需。
[0005] 目前已有通過向基體樹脂中添加隔音功能體顆粒以達到隔音效果的技術(shù)，如中國 專利申請CN 103160018 A中即公開了相關(guān)內(nèi)容。盡管如此，其并未公開隔音功能體顆粒的 粒徑大小，更未公開采用不同粒徑大小顆粒來進行對基體樹脂的填充。一般現(xiàn)有技術(shù)中均 采用相同粒徑大小顆粒進行填充，難以實現(xiàn)體積互補和均勻分布，造成填充不均勻，且力學(xué) 性能差，影響聲波在其中進行充分的反射、散射、折射和繞射，從而影響對聲音的阻隔及吸 收作用。當(dāng)全部采用大粒徑顆粒時，由于位阻效應(yīng)難以實現(xiàn)密實填充，顆粒間空隙較大，不 能充分地阻擋聲波的傳遞（如反射、散射、折射或繞射）。當(dāng)全部采用小粒徑顆粒時，一方 面小顆粒本身對聲波的反射阻擋能力較差，并易繞射；另一方面，由于小顆粒表面自由能較 高，在基體中極易發(fā)生不均勻性聚集或團聚，不能最大限度地阻擋聲波的傳遞。中國專利申 請CN103897262 A公開了不同形狀、不同大小的無機填料在熱塑性樹脂中的填充，為使填料 在基體中均勻分布與分散，以提高隔音效果和材料力學(xué)性能，公開了一種用偶聯(lián)劑處理無 機填料的方法，達到了使無機填料均勻分布的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高強度高隔聲量的隔音材料及隔音材料 制備方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種隔音材料，包括采用以下重量份的組分制備而成：PVC樹脂：100份、增塑劑： 10-60份、穩(wěn)定劑：1-6份、隔音功能體顆粒：30-90份、填料：0-100份、助劑1. 3-9份；不同 粒徑的且粒徑為0. lum-2. 5um的隔音功能體顆粒按體積互補填充原則均勻分布在基體樹 脂中并與基體樹脂形成彈性界面粘結(jié)。
[0009] 不同粒徑的隔音功能體顆?；旌峡墒勾笮〔煌母粢艄δ荏w顆粒在基體中實現(xiàn) 互補填充，達到最優(yōu)化均勻分布與分散，使聲波在材料中傳播時發(fā)生多次反射、散射、折射 和繞射以實現(xiàn)能量耗散，賦予材料突出的高隔音性。同時，分布在大顆粒間的小顆粒相比于 同等大小的顆粒，更容易且更多次地接收到反射、散射、折射或繞射過來的聲波，使自身產(chǎn) 生震動而消耗能量，達到吸音效果。
[0010] 所選用隔音功能體顆粒自身具有的與基體樹脂的良好親和力，在無偶聯(lián)劑的情況 下就能使其實現(xiàn)在基體樹脂中的均勻分布或分散。
[0011] 所述隔音功能體顆粒中粒徑大小為0. 1-0. 7um、0. 8-1. 5um和1. 6-2. 5um的顆粒之 間的重量百分比為5-15% :70-90% :5-15%。
[0012] 所述隔音功能體顆粒為非表面光滑圓形顆粒。
[0013] 所述隔音功能體顆粒，組分包括碳酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物、氧化物或金屬粉中的 兩種或幾種；
[0014] 所述碳酸鹽選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋅中的一種或幾種，優(yōu)選碳酸鈣、碳酸鋅中 的一種或兩種；
[0015] 所述硫酸鹽為硫酸鋇；
[0016] 所述氫氧化物選自氫氧化鎂、氫氧化鋁中的一種或兩種；
[0017] 所述氧化物選自氧化鋯（Zr02)、氧化錫（Sn02)、二氧化鈦（Ti02)、氧化鎂（MgO)、氧 化鋁（A1203)、氧化銅（CuO)中的一種或幾種；優(yōu)選氧化鋯、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鋁中的一 種或幾種；
[0018] 金屬粉選自銅粉、鐵粉、錯粉中的一種或幾種，優(yōu)選鐵粉。
[0019] 所述隔音材料中還可以包括：5_20重量份的阻燃抑煙劑；
[0020] 所述阻燃抑煙劑，優(yōu)選氫氧化鎂-氫氧化鋁-偶聯(lián)劑體系、錫酸鋅阻燃體系或聚磷 酸銨膨脹型阻燃體系中一種或幾種，當(dāng)選用其中的兩種或者三種時，他們之間的重量比例 為 5-20:8-20:8-20 ;
[0021] 所述氫氧化鎂_氫氧化鋁-偶聯(lián)劑體系中氫氧化鎂：氫氧化鋁：偶聯(lián)劑之間的重 量比為1:1. 2:0. 1 ;其中偶聯(lián)劑可以使阻燃抑煙劑在基體樹脂中均勻分散，并與基體樹脂 形成良好界面粘結(jié)。
[0022] 所述助劑包括：潤滑劑：1_3份、抗氧劑：0. 1-2份、抗靜電劑：0. 1-2份、顏料： 0? 1-2 份。
[0023] 所述PVC樹脂為SG-1型、SG-3型和SG-5型PVC樹脂的混合物，其重量百分比為 10-40% :45-80% :5-15%。
[0024] 所述增塑劑優(yōu)選檸檬酸酯類環(huán)保增塑劑；
[0025] 所述穩(wěn)定劑優(yōu)選鈣鋅復(fù)合穩(wěn)定劑。
[0026] 所述潤滑劑優(yōu)選硬脂酸及其鹽類、單硬脂酸甘油酯、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟中的 一種或幾種；
[0027] 所述硬脂酸及其鹽類優(yōu)選硬脂酸、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或幾種；
[0028] 所述填料優(yōu)選碳酸鈣、滑石粉、鈦白粉中的一種或幾種；
[0029] 所述抗氧劑包括抗熱氧化劑和抗光氧化劑，其中抗熱氧化劑優(yōu)選抗氧劑1010、抗 氧劑1076、抗氧劑168中的兩種，抗光氧化劑優(yōu)選UV-327、UV-326、炭黑中的一種或幾種；
[0030] 所述抗靜電劑優(yōu)選炭黑、聚氧乙烯月桂酸基醚、聚氧乙烯中的一種或幾種。
[0031] 一種采用上述配料的隔音材料制備工藝，包括原料混配、擠出造粒、擠出壓延步 驟，具體步驟如下：
[0032] (1)將PVC樹脂、穩(wěn)定劑放入攪拌機混合均勻后，加入增塑劑混合均勻，再加入隔 音功能體、填料和助劑繼續(xù)混合直至溫度達到120-150°C，出料；
[0033] (2)將步驟⑴中混配好的原料加入雙螺桿擠出機，擠出造粒；
[0034] (3)將步驟（2)得到的粒料加入單螺桿擠出機熔融塑化后喂料到三輥壓延機中壓 延成型。
[0035] 所述步驟（1)中攪拌機轉(zhuǎn)速為800-2000rpm，PVC樹脂、穩(wěn)定劑的混合時間為 l-2min，加入增塑劑混合的時間為l-2min ;步驟（2)中雙螺桿擠出機各段溫度：120-140°C、 130-160°C、135-165°C、135-165°C，口模：140-175°C，螺桿轉(zhuǎn)速：20-60rpm ;步驟（3)中單螺 桿擠出機各段溫度：120-140°C、130-160°C、135-165°C、135-165°C，口模 140-175°C，螺桿 轉(zhuǎn)速：20-65rpm ;三輥壓延機三輥溫度均為30-80°C，片材厚度0. 8-3mm，寬度60-200mm，牽 引速度 l_l〇m/min。
[0036] 優(yōu)選的，當(dāng)使用阻燃抑煙劑時，為了提高阻燃抑煙效率和降低對制品物理性能的 影響，阻燃抑煙劑在使用之前球磨10_80min備用。
[0037] 本發(fā)明的隔音功能顆粒體系：碳酸鹽、硫酸鹽、氫氧化物、氧化物或金屬粉中的兩 種或幾種，均采用正交設(shè)計實驗對粒徑大小、粒徑分布、表面狀態(tài)以及各個粒徑級分的用量 對材料隔音性能及力學(xué)性能的影響進行了系統(tǒng)研宄。篩選與優(yōu)化出粒徑大小及分布的比 例為：0? 1-0. 7um、0. 8-1. 5um和1. 6-2. 5um的顆粒之間的重量百分比為5-15% :70-90% : 5-15%。該比例可使隔音功能體顆粒在基體中實現(xiàn)互補填充，導(dǎo)致聲波在材料中傳播時發(fā) 生多次反射、散射、折射和繞射實現(xiàn)能量耗散，賦予材料突出的高隔音性。顆粒均為非表面 光滑圓形顆粒，其表面狀態(tài)有利于提高與基體樹脂間的物理粘結(jié)強度，提高材料力學(xué)性能 和對聲波震動的阻尼性能。
[0038] 本發(fā)明采用的基體樹脂：SG-1型、SG-3型和SG-5型PVC樹脂以其重量百分比為 10-40% :45-80% :5-15%混配。該比例是運用黏彈理論與能量耗散原理，系統(tǒng)研宄樹脂分 子量及分子量分布與材料黏彈與阻尼性能、力學(xué)性能、加工性能間的關(guān)系后得出。該比