基于石墨烯增强PET塑料的扬声器声学振膜和制备方法与流程

本发明涉及高品质电–声换能器件之声学振膜及其制备方法，尤其涉及将石墨烯和/或其化合物掺入原料级高分子聚合物pet内，制成增强pet塑料，再经挤塑工艺制成膜后切割或裁制、并模压成型为高品质声学振膜的方法。

背景技术：

扬声器是把电信号转换为声音的电–声换能器件，其性能优劣对获得声音的音质影响很大。扬声器在音响设备中是音质最薄弱的一个环节，但对于音响效果而言，它又是最重要的一个部件。扬声器种类繁多，而且价格差异很大。音频电流流经动圈，使之受到电磁力作用、或者由于音频电能作用于晶体或介质而导致的压电、静电效应，连接于其上的纸盆或膜片随之振动．与周围空气发生谐振，或称共鸣而复原原来的声音。振膜是扬声器的核心部件，它的设计、制造和所用材料直接影响音效的好坏，进而影响相关电子产品的总体性能和市场竞争力。

对扬声器振膜材料的基本要求是：①密度尽量低，以保证扬声器具有较高的灵敏度；②比弹性率e/p尽可能地高，其中e是材料的弹性模量，p是材料密度。换言之，是要求振膜材料不仅要轻，还要有较高的物理强度，这样可以使振膜在较宽的频率范围内做活塞运动，能有效地抑制分割振动，减少频率响应的不均匀度，减少还原声音时失真；③要有适当大的内部损耗，即阻尼因子要大，可使频率响应曲线比较平滑，降低谐振品质因数q值并改善音质。

为提高音效，数十年来，人们在声学领域，一直致力寻求性能优异的振膜材料，并研制相应的信号调理电路。从早期的，用某些天然纤维如桑皮、杉树等木浆制成的振膜，到现今常用的人造纤维、聚酯、改性塑料以及聚丙烯、加强聚丙烯等振膜材料，都不是很理想的。但是振膜的强度、电–声转换效率和频率响应等一些性能，也常常难于调和、兼顾。人们希望获得既有高的物理强度、又有高的电–声转换效率，且拥有良好频率响应特性的振膜。现有技术振膜材料种类繁多，包括天然纤维的、塑料膜材料的、纸质的、金属的，如镁铝合金及钛合金等，以及丝绢的、合成纤维的等等。但是用上述各种材料制成的振膜，都是强度偏低，无法满足扬声器工作的高品质需求，因此所述振膜通常要采用相同材料或者不同材料的、多片单层振膜，借助胶粘剂固定结合成型的结构，但这种多层结构的振膜通常牢固性较差，结合时容易出现膜折、起泡等现象，影响振膜的稳定性。

随着社会的发展与前进，人们对扬声器的要求越来越高，现有技术电子产品对声学振膜性能的要求也越来越高，因此有必要寻找更能够满足这种高品质电–声性能需求的振膜材料。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种

基于石墨烯增强pet塑料的高品质扬声器声学振膜及其制备方法。

如所周知，石墨烯是现有技术已知的世界上最薄、最坚硬的纳米材料，具有极高的强度，是钢铁的100倍，石墨烯材料在用于电–声转换、制做高品质声学振膜这方面拥有巨大优势。本发明在原料级高分子聚合物pet中掺入纳米级石墨烯和/或其化合物碎片，获得石墨烯增强pet塑料，进而将其制成用于高品质扬声器的声学振膜，已取得良好的实验室效果。

本发明解决所述现有技术问题采用的技术方案是，一种基于石墨烯增强pet塑料的扬声器声学振膜，系使用石墨烯和/或其化合物碎片增强pet的塑料膜，经激光切割或机械冲裁、再压制成型，并制成扬声器声学振膜；所述声学振膜的基本组份，按重量百分比计，其中石墨烯和/或其化合物碎片为5%～25%，其余是高分子聚合物pet，即，“聚对苯二甲酸乙二酯”塑料。

所述石墨烯化合物包括氧化石墨烯和氟化石墨烯，并且所述石墨烯和/或其化合物，都是纳米级的碎片。

本发明解决所述现有技术问题采用的技术方案还可以是，一种基于石墨烯增强pet塑料的扬声器声学振膜之制备方法，是将粉状或颗粒状高分子聚合物pet，即，“聚对苯二甲酸乙二酯”塑料作为基材，借助有机溶剂对所述pet聚合物掺杂石墨烯和/或其化合物碎片，获得轻质、高强度和足够刚度，以及高韧性的石墨烯增强pet塑料膜，再借助激光切割或机械冲裁，并将其压制成型，制成扬声器声学振膜。

当采用原位掺合方法制备，用于压制成型所述声学振膜的石墨烯增强pet塑料膜时，该方法包括如下步骤：

4a.将石墨烯或其化合物碎片在温度150℃～250℃范围内进行膨胀化处理2~5min，然后用超声波震荡方法在室温下将该石墨烯和/或其化合物碎片分散于极性溶剂中，制成石墨烯和/或其化合物碎片混合极性溶剂的悬浊液；

4b.在粉状或颗粒状高分子聚合物pet中，注入实施上一步骤a获得的石墨烯和/或其化合物碎片混合极性溶剂的悬浊液,借助机械装置快速搅拌，使之形成浆液，并通过酯化反应，获得混合了石墨烯和/或其化合物碎片的pet高分子聚合物浆液，该浆液中石墨烯和/或其化合物碎片与高分子聚合物pet的配合，按重量百分比计，石墨烯和/或其化合物碎片为5%～25%，其余是高分子聚合物pet；

4c.遂后将所述浆液冷却、固化成为石墨烯和/或其化合物碎片增强pet塑料。

在上述步骤4a中，所述极性溶剂为四氢呋喃，所述超声波震荡的频率为25~50khz，处理时间为15~45min。

若采用溶液混合方法制备，用于压制成型所述声学振膜的石墨烯增强pet塑料膜时，该方法则包括如下步骤：

6a.将石墨烯和/或其化合物碎片在室温下，用超声波震荡方法令石墨烯和/或其化合物碎片分散于第一有机溶剂中，制成石墨烯和/或其化合物碎片混合第一有机溶剂的悬浊液；

6b.用超声波震荡方法将粉状或颗粒状高分子聚合物pet分散于第二有机溶液中，制成pet聚合物-第二有机溶剂混合溶液；

6c.在借助机械装置快速搅拌的条件下，将从实施上述步骤6a获得的石墨烯和/或其化合物碎片混合第一有机溶剂的悬浊液，注入从实施上述步骤6b获得的pet聚合物–第二有机溶剂混合溶液中，使得石墨烯和/或其化合物碎片充分均匀地分散于所述pet聚合物–第二有机溶剂混合溶液中，并通过酯化反应，获得混合了石墨烯和/或其化合物碎片的pet高分子聚合物浆液；所述浆液中石墨烯和/或其化合物碎片与高分子聚合物pet的配合，按重量百分比计，石墨烯和/或其化合物碎片为5%～25%，其余是高分子聚合物pet；

6d.俟所述混合了石墨烯和/或其化合物碎片的pet高分子聚合物浆液中的有机溶剂都挥发殆尽，该浆液遂固化成为石墨烯和/或其化合物碎片增强pet塑料。

在上述步骤6a中，用于分散石墨烯和/或其化合物于其内的第一有机溶剂是乙醇；在上述步骤6b中，用于分散高分子聚合物pet于其内的第二有机溶剂是甲苯；在所述步骤6a和6b中，所述超声波震荡的频率均为25～50khz，处理时间为15~45min。

上述所有石墨烯化合物都包括氧化石墨烯和氟化石墨烯，并且所述石墨烯及其化合物，都是纳米级的碎片。

同现有技术相比较，本发明的有益效果在于：使用本发明方法制成的石墨烯增强pet塑料膜，将其用于高品质扬声器做声学振膜材料，是结合了石墨烯和pet各自的优良特质性能，从而使制成的高品质扬声器声学振膜具有刚强性、坚韧性、抗冲击性、耐磨性，而且厚度小、质量轻等优异特质。

附图说明

图1为本发明基于石墨烯增强pet塑料的扬声器声学振膜之制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合俩优选实施例，进一步地阐述本发明的内容。如图1所示，为本发明基于石墨烯增强pet塑料的扬声器声学振膜制备方法之工艺流程图，俩实施例分别采用两种不同工艺方法制成功效基本相同的、用于制作高品质扬声器声学振膜的石墨烯增强pet塑料。所述两种不同制备方法，它们的后阶段工艺步骤是完全一样的，即，采用挤塑工艺将原料级的石墨烯增强pet塑料制成膜，再借助激光切割或机械冲裁，并将切割或冲裁出来的所述增强pet塑料膜压制成型，制成单层和/或多层粘合的扬声器声学振膜。

优选实施例一，系采用原位掺合方法制做，具体操作包括如下步骤：

4a.将石墨烯或其化合物碎片在温度150℃～250℃范围内进行膨胀化处理2~5min，然后在室温下用超声波震荡方法将该石墨烯和/或其化合物碎片分散于极性溶剂中，制成石墨烯和/或其化合物碎片混合极性溶剂的悬浊液；

4b.在粉状或颗粒状高分子聚合物pet中，注入实施上一步骤4a获得的石墨烯和/或其化合物碎片混合极性溶剂的悬浊液,借助机械装置快速搅拌，使之形成浆液，并通过酯化反应，获得混合了石墨烯和/或其化合物碎片的pet高分子聚合物浆液，该浆液中石墨烯和/或其化合物碎片与高分子聚合物pet的配合，按重量百分比计，石墨烯和/或其化合物碎片为5%～25%，其余是高分子聚合物pet；

4c.遂后将所述浆液冷却、固化成为石墨烯和/或其化合物碎片增强pet塑料。

在所述步骤4a中，所述极性溶剂为四氢呋喃，所述超声波震荡的频率为25~50khz，处理时间为15~45min。

优选实施例二，系采用溶液混合方法制作，具体操作包括如下步骤：

6a.将石墨烯和/或其化合物碎片在室温下，用超声波震荡方法令石墨烯和/或其化合物碎片分散于乙醇溶剂中，制成石墨烯和/或其化合物碎片混合乙醇溶剂的悬浊液；

6b.用超声波震荡方法将粉状或颗粒状高分子聚合物pet分散于甲苯溶剂中，制成pet聚合物–甲苯溶剂混合溶液；

6c.在借助机械快速搅拌的条件下，将从实施上述步骤6a获得的石墨烯和/或其化合物碎片混合乙醇溶剂的悬浊液，注入从实施上述步骤6b获得的pet聚合物–甲苯溶剂混合溶液中，使得石墨烯和/或其化合物碎片充分均匀地分散于所述pet聚合物–甲苯溶剂混合溶液中，并通过酯化反应，获得混合了石墨烯和/或其化合物碎片的pet高分子聚合物浆液；所述浆液中石墨烯和/或其化合物碎片与高分子聚合物pet的配合，按重量百分比计，石墨烯和/或其化合物碎片为5%～25%，其余是高分子聚合物pet；

6d.俟所述混合了石墨烯和/或其化合物碎片的pet高分子聚合物浆液中的有机溶剂都挥发殆尽，该浆液即固化成为石墨烯和/或其化合物碎片增强pet塑料。

在所述步骤6a和6b中，所述超声波震荡的频率均为25~50khz，处理时间为15~45min。而所述石墨烯化合物则包括氧化石墨烯和氟化石墨烯，并且所述石墨烯及其化合物，都是纳米级的碎片。

以上的阐述和说明仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明要求保护的内容，但凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。