专利名称：多孔铝与橡胶复合的声子材料板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种隔音材料板及其制备方法，特别是一种多孔铝与 橡胶复合的声子材料板及其制备方法。
背景技术：
目前的隔音材料板大多是常规阻尼材料板，其结构一般为单层、 中空结构，或者在两层板中通过填充高性能纤维、高阻尼聚合物，并 进行特殊混合而形成的夹层结构，也或者在两层板内增设空心板压合 而成，其理论依据是遵循质量定律和材料的内阻尼理论。这种传统的 隔声材料板，其隔音效果不够理想，而且制作工艺也比较复杂、生产成本也相对较高。在80年代后期，人们在光子晶体方面的研究取得 了重大进展，鉴于声子晶体与光子晶体的类比性，近十年来，声子晶 体逐渐成为目前的研究热点。声子晶体的基本结构特征是两种或两种 以上的弹性介质按周期性结构排列组成，通常为刚性柱体在一定的介 质内按二维晶体周期性排列组成，刚性柱体的横截面可为圆形、椭圆 形、正方形、矩形等多种形状，刚性柱体可为中空结构，刚性柱体间 通过连接物相互固定，如粘合剂，这种声子晶体的一个重要的特征是 其声波带隙，即在该带隙频率范围内弹性波(如声波)不能通过声子 晶体，这一特性使得声子晶体在消声、隔声、减震、吸能缓冲等一些 高技术领域获得了广泛的应用。但目前的声子晶体多用于中高频段声 波进行隔音，且受到材料厚度的限制。在声子晶体材料的研究基础上，金属泡沫或金属多孔材料也成为国际上迅速发展起来的一种物理功 能与结构一体化的新型工程材料，它所具备的多种优异物理性能，特 别是阻尼性能已引起了广泛的关注，并在消音、隔音、减震、吸能缓 冲等一些高技术领域得到了广泛的应用，制取金属发泡的工艺也日益 成熟和完善，如在制取泡沫铝中，其制取出的泡沫铝外直径可达到均 一，其内部圆形孔洞的直径也达到均一，这为泡沫铝定向应用创造了条件。目前，利用泡沫铝橡胶复合声子材料定向用于60dB以上的隔 音材料板及其制备方法尚未见报导。发明内容本发明的目的在于提供一种仅能使60dB以下的声音通过，超过 60dB以上的声音则会产生带隙，使其不能通过，且无污染、重量轻、 成本低的多孔铝与橡胶复合的声子材料板。本发明的另一个目的在于提供一种如上所述的多孔铝与橡胶复 合的声子材料板的制备方法。为达到以上目的，本发明所采用的技术方案是该多孔铝与橡胶 复合的声子材料板，其特征在于它是由泡沫铝粒、橡胶板层构成，泡 沫铝粒为成层、成行、成列排列，泡沫铝粒埋于橡胶板层内，泡沫铝 粒为球形，外直径为1.5-8.0mm，橡胶板层的厚度为2. 5-50. 0mm。本 发明还通过如下措施实施所述的泡沫铝粒的内部含有1-3个孔洞， 孔洞的直径为0. 5-3. 0mm。如上所述的多孔铝与橡胶复合的声子材料板的制备方法，它是通 过如下步骤完成(1) 、制取泡沫铝粒以铝粉为基材，按发泡剂的重量占铝粉重量的1.40-3. 20%的比 例加入发泡剂，在发泡缸体内进行加热发泡，发泡温度为680-780 °C ， 边发泡边搅拌，搅拌3-10分钟，在发泡温度范围内保温3-15分钟，发 泡后经破碎筛选后，则制得泡沫铝粒，泡沫铝粒的外形为球形，外直 径为1.5-8.0mm，泡沫铝粒的内部含有1-3个孔洞，孔洞的直径为 0.5-3.0mm;所述的发泡剂为TiH2,由北京浩运工贸有限公司生产， 通过控制发泡剂的加入量和发泡温度，以控制泡沫铝粒内所含孔洞的 个数，当发泡温度控制在740°C±5°C，发泡剂加入量占铝粉重量的 1.40-2. 10%的范围内时，搅拌时间为4分钟，保温发泡时间在6分钟 的条件下，经破碎筛选后所制备的泡沫铝粒内含一个孔洞，孔洞的直 径为0. 5-3. Omm，孔洞的体积为泡沫铝粒体积的10-80%;当发泡温度 控制在760°C±5°C，发泡剂的加入量占铝粉重量的2. 10-3. 20%范围 内时，搅拌时间为4分钟，保温发泡时间在3分钟的条件下，经破碎 筛选后所制备的泡沫铝粒内含三个孔洞，每个孔洞的直径为 0.5-3.0mm，孔洞的总体积为泡沫铝粒体积的10-80%;(2) 、制取橡胶粉末将橡胶粉碎制成颗粒，过50-100目筛，则制得50-100目的橡 胶粉末；(3) 、制取包覆橡胶的泡沫铝粒材料在泡沫铝粒材料内按占泡沫铝粒材料体积比为40-70%的比例加 入橡胶粉末，置于混合缸体内，并进行加热，在50-15(TC下搅拌混合，使橡胶粉末粘结在泡沫铝粒表面，橡胶粉末在泡沫铝粒外壁上粘结的厚度为0. 5—5. 0mm,则制得包覆橡胶的泡沫铝粒材料； (4)、压制成板材将包覆橡胶的泡沫铝粒材料置于定型模具内，通过振动使包覆 橡胶的泡沫铝粒成层、成行、成列排列，再在定型模具内加热，加 热到150-250°C，使包覆的橡胶层软化，进行热压，在100Mpa的压 力下，压制成厚度为2.5-50.0mm的板材，再冷却至常温定型；所用 的定型模具的宽度和长度均为包覆橡胶的泡沫铝粒外直径的整倍 数，在此种情况下，通过振动，当包覆橡胶的泡沫铝粒成层铺设后， 则成行、成列排列。通过该方法制备的多孔铝与橡胶复合的声子材料板，在试验室 内进行隔音试验，实验证明在泡沫铝粒内为一个孔洞的情况下， 对于60dB以下的声音可顺利通过，80-100dB的声音产生带隙，不能 通过，抽样100块板材进行试验，合格率为95%;在泡沫铝粒内含三 个孔洞时，对于60dB以下的声音可顺利通过，60-90dB之间的声音 产生带隙，不能通过，抽样100块板材进行试验，合格率为92%。本发明的有益效果在于在这种声子材料板材里，由于采用了 橡胶层、铝泡与气体循环分布，且排布间距为等距，故能使60dB以 下的声音通过，超过60dB以上的声音就会产生带隙，不能通过，从 而使人听不到60dB以上的声音，特别适用于汽车、居室、列车等领 域，并且环保、生产成本低。
图1为本发明的实施例1仅限60dB以下声音通过，80—100dB之间的声音不能通过的声子材料板的结构剖视放大示意图。图2为本发明的实施例2仅限60dB以下声音通过，60—90dB之 间的声音不能通过的声子材料板的结构剖视放大示意图。
具体实施方式
参照附图1、 2制备本发明，该多孔铝与橡胶复合的声子材料板， 其特征在于它是由泡沫铝粒l、橡胶板层2构成，泡沫铝粒l成层、 成行、成列排列，泡沫铝粒1埋于橡胶板层2内，泡沫铝粒1为球形， 外直径为1. 5-8. Orran，橡胶板层2的厚度为2. 5-50. Omm。所述的泡沫 铝粒1的内部含有1-3个孔洞3，孔洞3的直径为0. 5-3. Omm。实施例1(1) 、制取泡沫铝粒以铝粉为基材，按发泡剂的重量占铝粉重量的1.407。加入TiH2 发泡剂，在发泡缸体内进行加热发泡，发泡温度为740 °C，边发泡 边搅拌，搅拌时间为4分钟，在740 'C下保温6分钟，当发泡缸体 中的无泡层消失后，经破碎筛选后，则制得泡沫铝粒，泡沫铝粒的外 形为球形，外直径平均为2.0mm，泡沫铝粒内部含有一个孔洞，孔洞 的直径平均为1. 5mm，孔洞的体积占泡沫铝粒体积的50%。(2) 、制取橡胶粉末将橡胶粉碎制成颗粒，过60目筛，则制得60目的橡胶粉末；(3) 、制取包覆橡胶的泡沫铝粒材料在泡沫铝粒材料内按占泡沫铝粒材料体积比为60%的比加入橡 胶粉末，置于混合缸体内，并进行加热，在80'C下搅拌混合，使橡胶粉末粘结在泡沫铝粒表面，橡胶粉末在泡沫铝粒外壁上粘结的厚度为3mm，则制得包覆橡胶的泡沫铝粒材料； (4)、压制成板材将包覆橡胶的泡沫铝粒材料置于定型模具内，定型模具的宽度 为100cm,长度为400cm，通过振动，使包覆橡胶的泡膜铝粒成层、 成行、成列排列，然后，加热到180'C，进行热压，在100Mpa的压 力下，压制成厚度为36咖的板材，再冷却至常温定形。用此方法制 备的板材，在试验室里进行隔音测试，结果为60dB的声音可测到， 80-100dB的声音产生带隙，不能测到。实施例2(1) 、制取泡沫铝粒以铝粉为基材，按发泡剂的重量占铝粉重量的2.207。加入TiH2 发泡剂，在发泡缸体内进行加热发泡，发泡温度为76(TC，边发泡边 搅拌，搅拌时间4分钟，在76(TC下保温3分钟，当发泡缸体中的无 泡层消失后，经破碎筛选后，则制得泡沫铝粒，泡沫铝粒的外形为球 形，外直径平均为6.0mm,泡沫铝粒内部含有三个孔洞，孔洞的直径 均为1. 8mm，孔洞的总体积占泡沫铝粒体积的20%。(2) 、制取橡胶粉末将橡胶粉碎制成颗粒，过IOO目筛，则制得IOO目的橡胶粉末；(3) 、制取包覆橡胶的泡沫铝粒材料-在泡沫铝粒材料内按占泡沫铝粒材料体积比为70%的比例加入 橡胶粉末，置于混合缸体内，并进行加热，在9(TC下搅拌混合，使橡胶粉末粘结在泡沫铝粒表面，橡胶粉末在泡沫铝粒外壁上粘结的厚度为4. 0mm,则制得包覆橡胶的泡沫铝粒材料； (4)、压制成板材将包覆橡胶的泡沫铝粒材料置于定型模具内，定型模具的宽度 为140cm，长度为420cm，通过振动，使包覆橡胶泡沫铝粒成层、成 排、成列排列后，加热到22(TC，进行热压，压力为lOOMpa，压制 成厚度为40mm的板材，再冷却至常温定形。按此方法生产的隔音板 材，在实验室里进行隔音测试，结果为60dB以下的声音可测到， 60-90dB的声音产生带隙，不能通过。
权利要求
1、一种多孔铝与橡胶复合的声子材料板，其特征在于它是由泡沫铝粒(1)、橡胶板层(2)构成，泡沫铝粒(1)为成层、成行、成列排列，泡沫铝粒(1)埋于橡胶板层(2)内，泡沫铝粒(1)为球形，外直径为1.5-8.0mm，橡胶板层(2)的厚度为2.5-50.0mm。
全文摘要
本发明公开了一种多孔铝与橡胶复合的声子材料板及其制备方法，其特征在于它是由泡沫铝粒(1)、橡胶板层(2)构成，泡沫铝粒(1)为成层、成行、成列排列，泡沫铝粒(1)埋于橡胶板层(2)内，泡沫铝粒(1)为球形，外直径为1.5-8.0mm，橡胶板层(2)的厚度为2.5-50.0mm。其制备方法包括制备泡沫铝粒、包覆橡胶、热压成型。该多孔铝与橡胶复合的声子材料板，由于采用了橡胶层、铝泡与气体循环分布，且排布间距为等距，故能使60dB以下的声音通过，超过60dB以上的声音就会产生带隙，不能通过，从而使人听不到60dB以上的声音，特别适用于汽车、居室、列车等领域，并且环保、生产成本低。
文档编号G10K11/00GK101221755SQ20081001420
公开日2008年7月16日 申请日期2008年1月28日 优先权日2008年1月28日
发明者吕有祥, 吴翠花, 李俊海, 李坤淑 申请人:李坤淑