本发明涉及吸声材料技术领域，具体是一种多孔吸声新材料及其制备方法。
背景技术：
多孔吸声材料可分为纤维类和块体类。无机纤维材料如玻璃棉和岩棉的吸声性能优良，且容重小，可压缩等优点使其成为多孔吸声材料的主流产品。但无机纤维材料存在易脱落、损害人体健康等问题，上述问题阻碍这些吸声材料的广泛应用和发展。
多孔陶瓷是一种含有较多孔隙，利用材料中的孔隙结构结合材料本身性质来达到所需要的物理化学性能的无机非金属材料。吸声性能优良的多孔陶瓷必须具备合适的显气孔率和孔径分布。多孔陶瓷吸声材料具有耐高低温、耐腐蚀、中高频吸声系数大等优点，具有良好的发展前景。目前，多孔吸声陶瓷材料常采用的制备方法有颗粒堆积法、添加造孔剂法、气体发泡发等，上述制备方法制得的多孔陶瓷吸声材料要么具有较高的抗压强度，但孔隙率低，吸声性能较差，要么吸声性能优良，但抗压强度不高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种多孔吸声新材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多孔吸声新材料，包括以下按照重量份的原料：钢渣粉22-42份、凹土16-24份、改性粉煤灰14-22份、云母粉12-18份、白云石6-10份、纤维2-6份、发泡剂a1.5-3.5份、发泡剂b1.2-2.4份、胶凝剂0.2-1.2份、脱硫石膏13-23份、碳酸钙8-16份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：钢渣粉27-37份、凹土18-22份、改性粉煤灰16-20份、云母粉14-16份、白云石7-9份、纤维3-5份、发泡剂a2-3份、发泡剂b1.5-2.1份、胶凝剂0.4-1.2份、脱硫石膏16-23份、碳酸钙10-14份。
作为本发明进一步的方案：包括以下按照重量份的原料：钢渣粉32份、凹土20份、改性粉煤灰18份、云母粉15份、白云石8份、纤维4份、发泡剂a2.5份、发泡剂b1.8份、胶凝剂0.7份、脱硫石膏18份、碳酸钙12份。
作为本发明进一步的方案：改性粉煤灰的制备方法，步骤如下：将脱硫石膏和粉煤灰经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌20-30min，搅拌完成后制成坯，置于50-60°c的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
作为本发明进一步的方案：所述发泡剂a为十二烷基硫酸钠。
作为本发明进一步的方案：所述发泡剂b为碳酸氢钠。
作为本发明进一步的方案：所述胶凝剂为海藻酸钠。
作为本发明进一步的方案：所述多孔吸声新材料的制备方法，步骤如下：
1）制备浆料：按配比称取钢渣粉、凹土、改性粉煤灰、云母粉、白云石、纤维、胶凝剂、脱硫石膏、碳酸钙，球磨后制得浆料。
2）浆料发泡：在步骤1）制得的浆料中添加发泡剂a、发泡剂b份，加热至70-100°c，保温15-25min，然后进行机械搅拌，搅拌速度1100-1200r/min，搅拌时间为5-15min。
3）注模、脱模干燥：将机械搅拌发泡后的浆料注入模具中，经过40min-60min后脱模，再自然阴干15-20h进行干燥处理，干燥温度为40°c-50°c；得到干燥的坯件；
4）烧成：将干燥后的粗坯入窑烧成，烧成温度为1150-1190°c，保温1-4h，所述烧成温度具体操作为：低于300°c时升温速率为1.5°c/min，300-700°c时升温速率为1.0°c/min，700°c之后为3°c/min，并保温1.5-4.5h，即得到所述的多孔吸声新材料。
作为本发明进一步的方案：所述球磨过程中料球比为1：1.4-2，球磨时间为2.5-3.5h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的多孔吸声新材料吸声性能优良且强度高，平均吸声系数≥0.8，抗压强度≥7mpa，容重≤760kg/m³。选择海藻酸钠作为胶凝剂，在70°c左右的温度下能完全溶解，冷却后能在短时间内完全胶凝，具有足够的强度承受湿坯的重量，同时采用两种不同类型的发泡剂，并通过配方工艺的优化，使得吸声材料内部具有不同的孔结构，不仅扩大了吸声频率范围，而且有效提高了期望频率以及低频吸音率，改善了低温吸声效率，同时，碳酸钙和石膏的复合改性有效的提高了浆体的强度，本发明的高强度多孔吸声材料制备工艺简单，容易实现工业化生产，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种多孔吸声新材料，包括以下按照重量份的原料：钢渣粉22份、凹土16份、改性粉煤灰14份、云母粉12份、白云石6份、纤维2份、发泡剂a1.5份、发泡剂b1.2份、胶凝剂0.2份、脱硫石膏13份、碳酸钙8份。
其中，改性粉煤灰的制备方法，步骤如下：将脱硫石膏和粉煤灰经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌20min，搅拌完成后制成坯，置于50°c的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述发泡剂a为十二烷基硫酸钠。
所述发泡剂b为碳酸氢钠。
所述胶凝剂为海藻酸钠。
本实施例中，所述多孔吸声新材料的制备方法，步骤如下：
1）制备浆料：按配比称取钢渣粉22份、凹土16份、改性粉煤灰14份、云母粉12份、白云石6份、纤维2份、胶凝剂0.2份、脱硫石膏13份、碳酸钙86份，球磨后制得浆料。
2）浆料发泡：在步骤1）制得的浆料中添加发泡剂a1.5份、发泡剂b1.2份，加热至70°c，保温15min，然后进行机械搅拌，搅拌速度1100r/min，搅拌时间为5min。
3）注模、脱模干燥：将机械搅拌发泡后的浆料注入模具中，经过40min后脱模，再自然阴干15h进行干燥处理，干燥温度为40°c；得到干燥的坯件；
4）烧成：将干燥后的粗坯入窑烧成，烧成温度为1150°c，保温1h，所述烧成温度具体操作为：低于300°c时升温速率为1.5°c/min，300-700°c时升温速率为1.0°c/min，700°c之后为3°c/min，并保温1.5-4.5h，即得到所述的多孔吸声新材料。
作为本发明进一步的方案：所述球磨过程中料球比为1：1.4，球磨时间为2.5h。
按照本实施例的组分及重量份数比生产的多孔陶瓷吸声材料性能如下：
容重：760g/cm3；
开口孔隙率：70%；
抗压强度：7.1mpa；
平均吸声系数：0.8。
实施例2
一种多孔吸声新材料，包括以下按照重量份的原料：钢渣粉27份、凹土18份、改性粉煤灰16份、云母粉14份、白云石7份、纤维3份、发泡剂a2份、发泡剂b1.5份、胶凝剂0.4份、脱硫石膏16份、碳酸钙10份。
其中，改性粉煤灰的制备方法，步骤如下：将脱硫石膏和粉煤灰经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌22min，搅拌完成后制成坯，置于53°c的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述发泡剂a为十二烷基硫酸钠。
所述发泡剂b为碳酸氢钠。
所述胶凝剂为海藻酸钠。
本实施例中，所述多孔吸声新材料的制备方法，步骤如下：
1）制备浆料：按配比称取钢渣粉27份、凹土18份、改性粉煤灰16份、云母粉14份、白云石7份、纤维3份、胶凝剂0.4份、脱硫石膏16份、碳酸钙10份，球磨后制得浆料。
2）浆料发泡：在步骤1）制得的浆料中添加发泡剂发泡剂a2份、发泡剂b1.5份，加热至80°c，保温17min，然后进行机械搅拌，搅拌速度1125r/min，搅拌时间为8min。
3）注模、脱模干燥：将机械搅拌发泡后的浆料注入模具中，经过45min后脱模，再自然阴干16h进行干燥处理，干燥温度为43°c；得到干燥的坯件；
4）烧成：将干燥后的粗坯入窑烧成，烧成温度为1160°c，保温2h，所述烧成温度具体操作为：低于300°c时升温速率为1.5°c/min，300-700°c时升温速率为1.0°c/min，700°c之后为3°c/min，并保温1.5-4.5h，即得到所述的多孔吸声新材料。
作为本发明进一步的方案：所述球磨过程中料球比为1：1.6，球磨时间为2.8h。
按照本实施例的组分及重量份数比生产的多孔陶瓷吸声材料性能如下：
容重：750g/cm3；
开口孔隙率：70%；
抗压强度：7.5mpa；
平均吸声系数：0.8。
实施例3
一种多孔吸声新材料，包括以下按照重量份的原料：钢渣粉32份、凹土20份、改性粉煤灰18份、云母粉15份、白云石8份、纤维4份、发泡剂a2.5份、发泡剂b1.8份、胶凝剂0.7份、脱硫石膏18份、碳酸钙12份。
其中，改性粉煤灰的制备方法，步骤如下：将脱硫石膏和粉煤灰经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌25min，搅拌完成后制成坯，置于55°c的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述发泡剂a为十二烷基硫酸钠。
所述发泡剂b为碳酸氢钠。
所述胶凝剂为海藻酸钠。
本实施例中，所述多孔吸声新材料的制备方法，步骤如下：
1）制备浆料：按配比称取钢渣粉32份、凹土20份、改性粉煤灰18份、云母粉15份、白云石8份、纤维4份、胶凝剂0.7份、脱硫石膏18份、碳酸钙12份，球磨后制得浆料。
2）浆料发泡：在步骤1）制得的浆料中添加发泡剂a2.5份、发泡剂b1.8份，加热至85°c，保温20min，然后进行机械搅拌，搅拌速度1150r/min，搅拌时间为10min。
3）注模、脱模干燥：将机械搅拌发泡后的浆料注入模具中，经过50min后脱模，再自然阴干17h进行干燥处理，干燥温度为45°c；得到干燥的坯件；
4）烧成：将干燥后的粗坯入窑烧成，烧成温度为1170°c，保温2h，所述烧成温度具体操作为：低于300°c时升温速率为1.5°c/min，300-700°c时升温速率为1.0°c/min，700°c之后为3°c/min，并保温1.5-4.5h，即得到所述的多孔吸声新材料。
作为本发明进一步的方案：所述球磨过程中料球比为1：1.7，球磨时间为3h。
按照本实施例的组分及重量份数比生产的多孔陶瓷吸声材料性能如下：
容重：750g/cm3；
开口孔隙率：70%；
抗压强度：7.6mpa；
平均吸声系数：0.8。
实施例4
一种多孔吸声新材料，包括以下按照重量份的原料：钢渣粉37份、凹土22份、改性粉煤灰20份、云母粉16份、白云石9份、纤维5份、发泡剂a3份、发泡剂b2.1份、胶凝剂1.2份、脱硫石膏23份、碳酸钙14份。
其中，改性粉煤灰的制备方法，步骤如下：将脱硫石膏和粉煤灰经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌28min，搅拌完成后制成坯，置于57°c的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述发泡剂a为十二烷基硫酸钠。
所述发泡剂b为碳酸氢钠。
所述胶凝剂为海藻酸钠。
本实施例中，所述多孔吸声新材料的制备方法，步骤如下：
1）制备浆料：按配比称取钢渣粉37份、凹土22份、改性粉煤灰20份、云母粉16份、白云石9份、纤维5份、胶凝剂1.2份、脱硫石膏23份、碳酸钙14份，球磨后制得浆料。
2）浆料发泡：在步骤1）制得的浆料中添加发泡剂a3份、发泡剂b2.1份，加热至90°c，保温22min，然后进行机械搅拌，搅拌速度1175r/min，搅拌时间为13min。
3）注模、脱模干燥：将机械搅拌发泡后的浆料注入模具中，经过55min后脱模，再自然阴干19h进行干燥处理，干燥温度为48°c；得到干燥的坯件；
4）烧成：将干燥后的粗坯入窑烧成，烧成温度为1180°c，保温3h，所述烧成温度具体操作为：低于300°c时升温速率为1.5°c/min，300-700°c时升温速率为1.0°c/min，700°c之后为3°c/min，并保温1.5-4.5h，即得到所述的多孔吸声新材料。
作为本发明进一步的方案：所述球磨过程中料球比为1：1.8，球磨时间为3.3h。
按照本实施例的组分及重量份数比生产的多孔陶瓷吸声材料性能如下：
容重：750g/cm3；
开口孔隙率：70%；
抗压强度：7.5mpa；
平均吸声系数：0.8。
实施例5
一种多孔吸声新材料，包括以下按照重量份的原料：钢渣粉42份、凹土24份、改性粉煤灰22份、云母粉18份、白云石10份、纤维6份、发泡剂a3.5份、发泡剂b2.4份、胶凝剂1.2份、脱硫石膏23份、碳酸钙16份。
其中，改性粉煤灰的制备方法，步骤如下：将脱硫石膏和粉煤灰经球磨机磨碎得到混料，将混料加入改性剂，后加水制成浆体，加入水泥净浆搅拌机中自动搅拌，搅拌30min，搅拌完成后制成坯，置于60°c的烘箱内烘干，得改性粉煤灰。
所述发泡剂a为十二烷基硫酸钠。
所述发泡剂b为碳酸氢钠。
所述胶凝剂为海藻酸钠。
本实施例中，所述多孔吸声新材料的制备方法，步骤如下：
1）制备浆料：按配比称取钢渣粉42份、凹土24份、改性粉煤灰22份、云母粉18份、白云石10份、纤维6份、胶凝剂1.2份、脱硫石膏23份、碳酸钙16份，球磨后制得浆料。
2）浆料发泡：在步骤1）制得的浆料中添加发泡剂a3.5份、发泡剂b2.4份，加热至100°c，保温25min，然后进行机械搅拌，搅拌速度1200r/min，搅拌时间为15min。
3）注模、脱模干燥：将机械搅拌发泡后的浆料注入模具中，经过60min后脱模，再自然阴干20h进行干燥处理，干燥温度为50°c；得到干燥的坯件；
4）烧成：将干燥后的粗坯入窑烧成，烧成温度为1190°c，保温4h，所述烧成温度具体操作为：低于300°c时升温速率为1.5°c/min，300-700°c时升温速率为1.0°c/min，700°c之后为3°c/min，并保温4.5h，即得到所述的多孔吸声新材料。
作为本发明进一步的方案：所述球磨过程中料球比为1：2，球磨时间为3.5h。
按照本实施例的组分及重量份数比生产的多孔陶瓷吸声材料性能如下：
容重：750g/cm3；
开口孔隙率：70%；
抗压强度：7.3mpa；
平均吸声系数：0.8。
本发明制得的多孔吸声新材料吸声性能优良且强度高，平均吸声系数≥0.8，抗压强度≥7mpa，容重≤760kg/m³。选择海藻酸钠作为胶凝剂，在70°c左右的温度下能完全溶解，冷却后能在短时间内完全胶凝，具有足够的强度承受湿坯的重量，同时采用两种不同类型的发泡剂，并通过配方工艺的优化，使得吸声材料内部具有不同的孔结构，不仅扩大了吸声频率范围，而且有效提高了期望频率以及低频吸音率，改善了低温吸声效率，同时，碳酸钙和石膏的复合改性有效的提高了浆体的强度，本发明的高强度多孔吸声材料制备工艺简单，容易实现工业化生产，具有广泛的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。