一种耐低温的吸音材料及其制备方法与应用与流程

文档序号：25721591发布日期：2021-07-02 21:05阅读：278来源：国知局

本发明涉及一种耐低温的吸音材料及其制备方法与应用，属于电声产品技术领域。

背景技术：

智能手机、tws耳机、头戴式耳机等移动终端设备对音频质量要求越来越高，为提高其音频质量，目前本领域普遍采用的做法之一是在扬声器后腔中填入吸音材料(如吸音颗粒等)，以虚拟增大后腔的容积，从而提高音频质量。

移动终端设备使用场景不同，在低温寒冷地区，后腔填充吸音材料的移动终端设备，其扬声器音频性能降低比较明显，分析发现，移动终端设备的后腔出现很多碎粉，表明低温会导致粘结剂柔性大大降低，吸音材料的脆性特性增强，粘结强度降低，扬声器在低温寒冷地区正常工作时，后腔气流高速流动，会使吸音颗粒发生高速碰撞，当应力传导至粘结剂薄弱部位时，容易导致发脆的粘结剂破碎，进而导致因低温而脆性增强的颗粒更加容易出现破裂、粉碎等问题，以至于达不到虚拟增大后腔的目的，更严重地，碎粉可能会穿过隔绝网布，进入扬声器单元音圈磁间隙，导致扬声器严重失真，影响扬声器性能。

针对以上问题，目前本领域通常采用增加粘剂结用量或使用玻璃化温度较低的聚合物粘结剂制备吸音材料，以使所得吸音材料具有较好的低温可靠性，但是该种方法会出现堵孔、材料孔容降低、吸音颗粒高温抗粘性变差等问题，进而降低了所制得的吸音材料的整体吸声性能。

因此，提供一种新型的耐低温的吸音材料及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种耐低温的吸音材料。本发明以具有特定结构的粘结剂固体组分及耐寒性增塑剂、耐冻助剂为原料制备吸音材料，制得的吸音材料具有良好的低温脆性，在低温(-40℃至0℃)工作环境中具有较高的可靠性。

本发明的另一个目的还在于提供以上所述耐低温的吸音材料的制备方法。

本发明的又一个目的还在于提供以上所述耐低温的吸音材料在电子设备扬声器谐振腔中的应用。

本发明的再一个目的还在于提供一种电子设备，其扬声器谐振腔中填充有以上所述的耐低温的吸音材料。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种耐低温的吸音材料，其中，所述耐低温的吸音材料的原料包括多孔材料微粒、粘结剂以及溶剂，所述原料还包括耐寒性增塑剂和/或耐冻助剂；

以所述原料混合后所得浆液的总重量为100％计，所述多孔材料微粒的用量为40-60％，所述溶剂的用量为30-60％；

以所述多孔材料微粒的重量为100％计，所述粘结剂的用量为4-12％，其中，粘结剂的用量以粘结剂中的固体组分的用量计；

当所述原料还包括耐寒性增塑剂和/或耐冻助剂时，以所述原料混合后所得浆液的总重量为100％计，所述耐冻助剂的用量为0.5-3.0％；

以所述粘结剂中的固体组分的总重量为100％计，所述耐寒性增塑剂的用量为5-30％；

所述粘结剂包括具有核壳结构的粘结剂以及其他粘结剂中的一种或多种，其中所述其他粘结剂的固体组分包括主链段具有非共轭双键、醚键、si-o-si中的一种或多种结构的聚合物、具有交替结构或嵌段结构的聚合物中的一种或多种。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述具有交替结构或嵌段结构的聚合物为具有交替结构或嵌段结构的软硬链段聚合物。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，以主链段具有非共轭双键、醚键、si-o-si中的一种或多种结构的聚合物的总重量为100％计，非共轭双键、醚键、si-o-si中的一种或多种结构的重量含量在5％以上。

本领域中，通常采用玻璃化温度和耐寒系数来衡量高聚物(即本发明所用的粘结剂固体组分)的低温弹性，此外，高聚物的低温弹性取决于大分子链和链段的柔顺性，即取决于主干链的内旋转，分子间力以及大分子本身的立体效应等。本发明所使用的粘结剂包括具有核壳结构的粘结剂以及其他粘结剂中的一种或多种，其中所述其他粘结剂的固体组分包括主链段具有非共轭双键、醚键、si-o-si中的一种或多种结构的聚合物、具有交替结构或嵌段结构的聚合物中的一种或多种，即所述粘结剂选自固体组分中具有交替结构或嵌段结构和/或固体组分的主链段具有非共轭双键、醚键、si-o-si中一种或多种结构的粘结剂，以及具有核壳结构的粘结剂所形成的群组，使得聚合物链段柔顺性增强，脆性温度降低，即使在较低温度下，聚合物也可以保持良好的韧性。

另外，削弱聚合物分子间的范德华力，增加聚合物链段的移动性，降低聚合物分子链的结晶性，可以提高聚合物的伸长率、曲绕性及柔韧性，降低聚合物的脆化温度，使得所述聚合物在较低温度下，也可保持良好的韧性，同时增加聚合物的粘性，提高聚合物对粉体的附着力。

嵌段共聚物中存在着不同的分子链段，有的分子链段由芳香烃组成，刚性较大，称为硬链段；有的分子链段由脂肪烃等组成，柔性较大，称为软链段。如苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(聚苯乙烯丁二烯)中，苯乙烯分子链段是硬链段，丁二烯分子链段是软链段，苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物兼具刚性与柔性，使热塑性与橡胶性能相结合。

本发明中，所述具有嵌段结构的聚合物的分子结构可以表示为aaaabbbb、aaaabbbbaaaa、bbbbaaaabbbb等等；所述具有交替结构的聚合物的分子结构可以表示为abababab等；当然，本发明所使用的具有交替结构的聚合物或者具有嵌段结构的聚合物并不局限于上述结构及链段数目，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理选择具有相应链段结构及链段数目的聚合物，只要保证可以实现本发明的目的即可；

另，当所述聚合物分子结构中的a为硬链段、b为软链段或者a为软链段、b为硬链段时，所述聚合物即为具有软硬链段结构的聚合物。如本发明实施例中所用的聚苯乙烯-丁二烯即为典型的具有软硬链段结构的聚合物。

本发明中，具有核壳结构的粘结剂为常规物质，本发明所使用的具有核壳结构的粘结剂例如可以为具有核壳结构的聚丙烯酸酯悬浮液等。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述溶剂包括水。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述多孔材料微粒具有微孔和介孔。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述多孔材料微粒包括活性炭、沸石分子筛、二氧化硅、球壳状碳分子和碳纳米管中的一种或几种的组合。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述耐寒性增塑剂包括脂肪族二元酸酯类增塑剂中的一种或几种的组合。

在本发明一具体实施例中，所述脂肪族二元酸酯类增塑剂例如可为葵二酸二辛酯等。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述耐冻助剂包括乙二醇、丙二醇、甘油、聚丙二醇及聚乙二醇中的一种或几种的组合。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述粘结剂中的固体组分的玻璃化温度为-40℃至50℃，优选为-20℃至30℃。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述粘结剂中的固体组分包括聚丙烯酸酯、聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚苯乙烯丁二烯苯乙烯(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、聚苯乙烯丁二烯(苯乙烯丁二烯共聚物)、有机硅树脂、聚有机氟(有机氟聚合物)中的一种或多种。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述粘结剂包括阴离子悬浮液或中性悬浮液。即本领域技术人员可以根据所选用的粘结剂固体组分的性质，将其配制为对应的阴离子悬浮液或中性悬浮液。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，悬浮液中，粘结剂固体组分的质量含量(即固含量)为30％-55％。

作为本发明以上所述耐低温的吸音材料的一具体实施方式，其中，所述耐低温的吸音材料包括耐低温的吸音颗粒或吸音块。

另一方面，本发明还提供了以上所述耐低温的吸音材料的制备方法，其中，当所述耐低温的吸音材料的原料包括多孔材料微粒、粘结剂、耐寒性增塑剂、耐冻助剂以及溶剂时，所述制备方法包括：

(1)将多孔材料微粒加入一部分溶剂中，再加入耐冻助剂后混合均匀，得到多孔材料混合液；

(2)将粘结剂和耐寒性增塑剂加入另一部分溶剂中混合均匀，得到粘结剂混合液；

(3)将粘结剂混合液加入到多孔材料混合液中混合均匀；

(4)对步骤(3)中所得混合液进行成型处理，得到耐低温的吸音材料；

当所述耐低温的吸音材料的原料包括多孔材料微粒、粘结剂、耐冻助剂以及溶剂时，所述制备方法包括：

(1)将多孔材料微粒加入一部分溶剂中，再加入耐冻助剂后混合均匀，得到多孔材料混合液；

(2)将粘结剂加入另一部分溶剂中混合均匀，得到粘结剂混合液；

(3)将粘结剂混合液加入到多孔材料混合液中混合均匀；

(4)对步骤(3)中所得混合液进行成型处理，得到耐低温的吸音材料；

当所述耐低温的吸音材料的原料包括多孔材料微粒、粘结剂、耐寒性增塑剂以及溶剂时，所述制备方法包括：

(1)将多孔材料微粒加入一部分溶剂中混合均匀，得到多孔材料混合液；

(2)将粘结剂和耐寒性增塑剂加入另一部分溶剂中混合均匀，得到粘结剂混合液；

(3)将粘结剂混合液加入到多孔材料混合液中混合均匀；

(4)对步骤(3)中所得混合液进行成型处理，得到耐低温的吸音材料。

其中，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理选择相应的成型处理手段以对步骤(3)中所得混合液进行处理，以得到目标形状的耐低温的吸音材料。如欲获得耐低温的吸音颗粒，则可以对步骤(3)中所得混合液进行喷雾干燥造粒，如欲获得耐低温的吸音块，则可以将步骤(3)中所得混合液置于特定造块模具(本领域常规模具)中经造块制得，或通过平板热压法制成平块后切割而成。

又一方面，本发明还提供了以上所述耐低温的吸音材料在电子设备扬声器谐振腔中的应用。

再一方面，本发明还提供了一种电子设备，其中，所述电子设备的扬声器谐振腔中填充有以上所述的耐低温的吸音材料。

作为本发明以上所述电子设备的一具体实施方式，其中，所述电子设备包括智能手机、tws耳机、头戴式耳机。

本发明主要通过调整粘结剂固体组分的分子结构或者粘结剂的结构(如使粘结剂固体组分具有交替结构、嵌段结构，粘结剂固体组分的主链段具有非共轭双键、醚键、si-o-si中的一种或多种结构以及使粘结剂具有核壳结构等)来降低其脆性温度，从而改善吸音材料在低温中碰撞引起的掉粉及破碎现象；同时辅以耐寒性增塑剂和耐冻助剂作为吸音材料的原料，以进一步提高粘结剂固体组分(聚合物)的柔韧性并降低其结晶性，进而降低聚合物的脆性温度，从而赋予吸音材料耐低温性能。

本发明所提供的耐低温的吸音材料具有良好的低温脆性，可在低温(-40℃至0℃)环境下长期使用，即在低温工作环境中具有较高的可靠性，可避免本领域现有常规吸音材料在低温工作环境中因碰撞而出现的材料破裂、掉粉及粉碎等问题。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种耐低温的吸音颗粒，其是通过包括以下步骤的方法制得的：

(1)将45g的沸石分子筛微粒加入到35.37g的水中，再加入1.2g的聚乙二醇200搅拌混合均匀，得到多孔材料混合液；

(2)将9.0g的聚丙烯酸酯悬浮液(其中，聚丙烯酸酯悬浮液的固含为45％，聚丙烯酸酯的玻璃化温度为15℃，且所述聚丙烯酸酯悬浮液具有核壳结构)及1g的葵二酸二辛酯加入到8.43g水中，混合搅拌均匀，得到粘结剂混合液；其中，本实施例中所用具有核壳结构的聚丙烯酸酯悬浮液为常规物质，其可以通过商购获得也可以采用本领域常规工艺制得；