本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种吸音材料及制备方法。
背景技术：
近年来，我国精炼铜(电解铜)产量快速增长，2012年为605.76万吨，同比增长17.0％，2013年产量为683.88万吨，同比增长12.9％，2014年为795.86万吨，同比增长16.4％。精炼铜主要以火法冶炼工艺为主，火法冶炼过程会大量的水淬铜渣，其堆存量大，不仅占用大片土地，也对周边环境造成了严重污染，又导致了资源的巨大浪费。
猪蹄加工厂在清洗、卤煮等环节中容易产生高COD、高BOD、高含盐量的废水，处理改废水为企业增加了较大成本。猪蹄加工厂废水含有较高含量的胶原蛋白，胶原蛋白经水解之后，可制备成具有生物活性的水泥发泡剂，表现出优异的性能。
随着工业、城市建筑业、交通运输业迅猛发展，以及家庭设施(音响、空调、电视机等)的普及，噪声污染日益严重，噪声污染与水污染、大气污染、废物污染并称全球四大污染。噪声不仅会影响听力，而且诱发高血压、动脉硬化和冠心病等，也可导致消化系统功能紊乱。由此，吸音材料的运用随之发展起来。传统的吸音材料如隔音棉、吸音棉、隔声毡、隔音毡、吸音板、矿渣棉、毯子等，一般是疏松多孔的纤维材料，其制造成本较高，不具有防水、阻燃、防腐的功能，运用场所受限，施工操作也比较麻烦。
中国发明专利CN 101471070 B公开了一种高性能吸音材料及其制备方法，该吸音材料由丙纶纺粘布和夹在丙纶纺粘布之间的立体网状混合短纤维层构成，不具有防水、阻燃和耐腐蚀的功能，使用大量的涤纶纤维、丙纶纺粘布无法降解，不能回收在利用，不符合环保理念；其制备方法包括原料准备、短纤维开松、混合梳理、混合铺网、加热成型、冷压定型、收卷存放，流程长，操作复杂，工业推广有一定难度。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的不足，本发明所要解决的问题在于提供一种吸音材料及制备方法，该吸音材料以水淬铜渣和水泥作为主要原料，通过添加猪蹄加工厂废水制备成的动物蛋白水泥发泡剂制备而成，具有低成本、高强度、防水、阻燃和耐腐蚀的特点，可广泛用于解决工业、城市交通、城市建筑等污染问题。
吸音材料大多为疏松多孔的材料，其吸音机理是声波深入材料的孔隙，且孔隙多为内部互相贯通的开口孔，受到空气分子摩擦和粘滞阻力，以及使细小纤维作机械振动，从而使声能转变为热能。这类多孔性吸音材料的吸音系数，一般从低频到高频逐渐增大，故对高频和中频的声音吸收效果较好。水泥基多孔吸音混凝土是近年来的研究热点，以普通硅酸盐水泥为凝聚材料，掺加陶粒、膨胀珍珠岩等多孔集料以及纤维、发泡剂等其它外加剂而制成的。其中，发泡剂是水泥基多孔吸音混凝土材料制备不可缺少的重要组分之一。在拌合物中掺入适量的发泡剂，可以产生细小、分布均匀且相互连通的微气泡。根据吸音机理，制品的孔隙率越高，相对应的材料吸音性能就越好。
本发明的另一个要点是利用废弃的水淬铜渣，水淬铜渣具有质地坚硬、耐腐蚀性强、性质稳定等特点，可作为水泥添加剂，提高水泥制品的性能。在本发明中，添加水淬铜渣不仅解决了其本身遭弃置而引发的污染和浪费问题，同时又可以作为水泥固化过程中的骨架，保证一定的孔隙率的同时，增强混凝土的强度，从而提升隔音材料的综合性能。
本发明利用含有胶原蛋白的加工厂废水，如猪蹄加工厂废水，和十二烷基硫酸钠、椰油酸二乙酸酰胺制成复合发泡剂，充分利用了废水中的有用组分——胶原蛋白，其在废水中的含量为0.3％-1.2％，若用于直接提取胶原蛋白则因浓度偏低，成本较高，但低浓度的胶原蛋白含量恰恰很合适用于发泡剂的复配，在与十二烷基硫酸钠、椰油酸二乙酸酰胺混合后，表现出优异的发泡性能，其添加量仅为混料总重的0.35％-1.3％。
具体方案如下：
一种吸音材料，按照以下步骤制备而成：
(1)向含有胶原蛋白的工厂废水中加入氢氧化钙，调节pH值，搅拌形成粘稠的糊状物；
(2)向所述的糊状物中加入十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙酸酰胺，得到发泡剂；
(3)将水淬铜渣、水泥与粉煤灰混合，得到混料；
(4)往混料中加入水和发泡剂，搅拌得到发泡水泥浆；
(5)将发泡水泥浆注入模具中，烘干后自然养护72h得到吸音材料。
进一步的，所述含有胶原蛋白的工厂废水为猪蹄加工厂废水，其中胶原蛋白含量为0.3％-1.2％。
进一步的，所述的步骤(1)中，调节pH值为10-12。
进一步的，所述的步骤(2)中，糊状物：十二烷基硫酸钠：椰油酸二乙酸酰胺的质量比＝1:1.5:1.5。
进一步的，所述的步骤(3)中，水淬铜渣为火法炼铜过程中，熔融态的炉渣在水淬池中经高压水冲击，急冷粒化成的铁橄榄石晶体，粒径为0.16-10mm。
进一步的，所述的步骤(3)中，水泥为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、磷酸盐水泥中一种或多种。
进一步的，所述的步骤(3)中，水淬铜渣：水泥：粉煤灰的质量比＝(0.05-0.3):2:1。
进一步的，所述的步骤(4)中，水：发泡剂：混料的质量比＝(0.4-0.6):(0.0035-0.013)：1。
进一步的，所述的步骤(4)中，搅拌的时间为5-10min，搅拌的速度为1000-1500r/min。
进一步的，所述的步骤(5)烘干的温度为80-110℃，时间为0.5-2h。
有益效果：
(1)本发明提供的吸音材料，吸音系数高、密度低、耐久性强，同时具有低成本、高强度、防水、阻燃和耐腐蚀的特点，非常适用于各种噪音的治理。
(2)本发明吸音材料采用来源广泛的水淬铜渣和含有胶原蛋白的工厂废水为主要原料，大幅降低生产成本，提高了经济效益。
(3)通过回收水淬铜渣、含有胶原蛋白的工厂废水等二次资源，实现变废为宝，对环境保护、资源再生和再利用具有十分重要意义。
(4)水淬铜渣作为水泥的矿物掺合料，提高了吸音材料的耐久性能、耐腐蚀性能。
(5)含有胶原蛋白的工厂废水制备成动物蛋白水泥发泡剂，并添加到水泥中，制备成多孔的吸音材料，提高了吸音材料的吸音效果。
(6)本发明提供的吸音材料的制备方法工艺流程短，操作简单，设备投资低，加工难度小。
(7)本发明提供的吸音材料可用于工业厂房、KTV、地铁、公路、铁路、机场的吸音处理，应用前景十分广泛。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例中含有胶原蛋白的工厂废水以猪蹄加工厂废水为例，但不应作为理解本发明方案的限制，含有胶原蛋白的工厂废水还可以是其他动物蹄脚加工厂废水，如羊蹄、牛蹄等。
实施例1
实施例1提供的一种吸音材料，按照以下步骤制备而成：
(1)向猪蹄加工厂废水中加入氢氧化钙，调节pH值为12，搅拌形成粘稠的糊状物；
(2)向步骤(1)中所述的糊状物中加入十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙酸酰胺，比例为糊状物：十二烷基硫酸钠：椰油酸二乙酸酰胺的质量比＝1:1.5:1.5，得到发泡剂；
(3)将水淬铜渣、水泥与粉煤灰混合，比例为水淬铜渣：水泥：粉煤灰的质量比＝0.3:2:1，得到混料；
(4)往混料中加入水和发泡剂，比例为水：发泡剂：混料的质量比＝0.6:0.013：1，搅拌10min，转速为1000r/min得到发泡水泥浆；
(5)将发泡水泥浆注入模具中，110℃烘干0.5h后，自然养护72h得到吸音材料。
其中，猪蹄加工厂废水中胶原蛋白含量为1.2％，水淬铜渣为火法炼铜过程中，熔融态的炉渣在水淬池中经高压水冲击，急冷粒化成的铁橄榄石晶体，平均粒径为10mm，水泥为硅酸盐水泥和铝酸盐水泥按照质量比1:1复配。
实施例2
实施例2提供的一种吸音材料，按照以下步骤制备而成：
(1)向猪蹄加工厂废水中加入氢氧化钙，调节pH值为10，搅拌形成粘稠的糊状物；
(2)向步骤(1)中所述的糊状物中加入十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙酸酰胺，比例为糊状物：十二烷基硫酸钠：椰油酸二乙酸酰胺的质量比＝1:1.5:1.5，得到发泡剂；
(3)将水淬铜渣、水泥与粉煤灰混合，比例为水淬铜渣：水泥：粉煤灰的质量比＝0.05:2:1，得到混料；
(4)往混料中加入水和发泡剂，比例为水：发泡剂：混料的质量比＝0.4:0.0035：1，搅拌5min，转速为1500r/min得到发泡水泥浆；
(5)将发泡水泥浆注入模具中，80℃烘干2h后，自然养护72h得到吸音材料。
其中，猪蹄加工厂废水中胶原蛋白含量为0.3％，水淬铜渣为火法炼铜过程中，熔融态的炉渣在水淬池中经高压水冲击，急冷粒化成的铁橄榄石晶体，平均粒径为0.16mm，水泥为普通硅酸盐水泥。
实施例3
实施例3提供的一种吸音材料，按照以下步骤制备而成：
(1)向猪蹄加工厂废水中加入氢氧化钙，调节pH值为11，搅拌形成粘稠的糊状物；
(2)向步骤(1)中所述的糊状物中加入十二烷基硫酸钠和椰油酸二乙酸酰胺，比例为糊状物：十二烷基硫酸钠：椰油酸二乙酸酰胺的质量比＝1:1.5:1.5，得到发泡剂；
(3)将水淬铜渣、水泥与粉煤灰混合，比例为水淬铜渣：水泥：粉煤灰的质量比＝0.15:2:1，得到混料；
(4)往混料中加入水和发泡剂，比例为水：发泡剂：混料的质量比＝0.5:0.01：1，搅拌7min，转速为1200r/min得到发泡水泥浆；
(5)将发泡水泥浆注入模具中，105℃烘干1h后，自然养护72h得到吸音材料。
其中，猪蹄加工厂废水中胶原蛋白含量为0.8％，水淬铜渣为火法炼铜过程中，熔融态的炉渣在水淬池中经高压水冲击，急冷粒化成的铁橄榄石晶体，平均粒径为5mm，水泥为铝酸盐水泥和磷酸盐水泥按照质量比1:1复配。
实施例4
对实施例1-3中所制备的吸音材料进行性能检测，并以专利CN1169739C公开的方案作为对比，其结果见表1。其中，吸音材料的力学性能检测按照标准JG T 266-2011执行；吸音系数的测量：采用驻波管法测量材料的吸音系数，仪器为北京声望声电有限公司生产的SW260驻波管测量材料的吸音系数。
表1 吸音材料性能检测结果表
从表1可以看出，本发明所制备的吸音材料，其湿容重小，质量轻，抗压强度和抗折强度高，吸音系数高，同时具有制造低成本、加工简单的优势，该材料相比于一般的纤维类吸音材料还具有防水、阻燃、耐腐蚀的特点，其耐久性强，非常适用于各种噪音的治理，如：工业厂房、KTV、地铁、公路、铁路、机场等，应用前景十分广泛。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。