聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法与流程

本发明属于吸声材料设计领域的声学包装材料，具体的说是一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法。

背景技术：

随着现代工业、建筑业和交通运输行业等各部门的大力发展，噪声污染已经严重影响了人们的健康、工作和生活。加之随着人们生活水平的不断提高，对汽车的需求也从最初的代步工具逐渐上升为舒适的移动空间，所以汽车自身机械性能和舒适性能就成了衡量汽车品质的重要标准，其中汽车噪声就是一个重要标准。

汽车声学包装，狭义上是指和汽车nvh性能有关的各类吸声隔声密封部件的总和，主要指用于降低空气声声压的声学部件和解决其控制传播路径上的噪声问题，在密封性及吸隔声性能等方面进行噪声控制。汽车声学包装对车内噪声控制及车内声学特征具有重要的影响，汽车声学包装在满足消费者对车内乘坐舒适性要求的同时，可以调节车内的声压级、声品质。因此，采用声学包装在噪声传播途径上来控制噪声，已经成为一种经济、简便、易于实施的车内降噪方法。

聚氨酯泡沫是一种新型的声学包装材料。当声波入射到多孔吸声材料的表面时，部分声波反射，部分声波透入材料内部微孔内，激发孔内空气与筋络发生振动，空气与筋络之间的摩擦阻力使声能不断转化为热能而消耗；空气与筋络之间的热交换也消耗部分声能，从而达到吸声的目的。聚氨酯泡沫具有产品质量轻、隔热隔音、舒适性好、回弹性好、加工成型方便、安全性和吸声性能好、成本低等优点，并且可通过调节聚氨酯材料的原料、配方等来适应产品的具体性能要求和应用特点。多孔材料吸声性能的影响因素主要与材料的孔隙率、比流阻、结构因子、厚度、空腔、护面层、使用环境等有关，且高频声吸收效果好，低频声吸收效果差。增加材料厚度可以提高多孔材料对低频声的吸收性能，但简单的增加材料厚度会导致材料重量、成本的增加，无法满足汽车轻量化的要求。因此，在不改变材料厚度的同时，增加材料低频吸声特性显得尤为重要。

技术实现要素：

本发明提供了一种能够提高聚氨酯复合声学包装材料在低频范围内的吸声特性的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法，解决了现有吸声材料对低频声的吸收差的问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料，该材料由下述质量分数配比的组分组成：

所述的聚乙烯醇纤维为5～10mm。

一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将60份聚醚多元醇330n、40份聚醚多元醇3630、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、0.05份催化剂a1、1份催化剂a33与1.8份泡沫稳定剂硅油混合于塑料杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm的速度进行搅拌，搅拌5～8分钟得到混合物ⅰ；

步骤二、将0.1～0.6份的聚乙烯醇纤维加入步骤一中得到的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度充分搅拌5～8分钟得到混合物ⅱ；

步骤三、将35份4,4二苯基甲烷二异氰酸酯加入步骤二中所得的混合物ⅱ中；

步骤四、将步骤三中得到的混合物ⅲ快速倒入长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法得到的复合吸声材料平均吸声系数最高达0.564；

2、本发明所述的一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法通过添加聚乙烯醇纤维来提高聚氨酯低频吸声特性，制备成本低，轻质，适用于汽车轻量化的发展方向。

3、本发明选用长度为5～10mm的聚乙烯醇纤维,可使纤维在聚醚多元醇组分中均匀分散,不发生团聚现象,进而使纤维在最终形成的固结体当中也能均匀分散,不影响材料的发泡反应。

附图说明

图1为本发明所述的一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料的制备方法的流程框图；

图2是本发明所述的一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法中实施实例的吸声系数与频率关系曲线图。

具体实施方式

一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料，该材料由下述质量分数配比的组分组成：

所述的泡沫稳定剂为硅油。

所述的聚乙烯醇纤维为5～10mm。

所述的一个质量份数为一个质量单位，即克、千克。

参阅图1，一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将60份聚醚多元醇330n、40份聚醚多元醇3630、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、0.05份催化剂a1、1份催化剂a33与1.8份泡沫稳定剂硅油混合于塑料杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm的速度进行搅拌，搅拌5～8分钟得到混合物ⅰ；

步骤二、将0.1～0.6份的聚乙烯醇纤维加入步骤一中得到的混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度充分搅拌5～8分钟得到混合物ⅱ；

步骤三、将35份4,4二苯基甲烷二异氰酸酯加入步骤二中所得的混合物ⅱ中；

步骤四、将步骤三中得到的混合物ⅲ快速倒入长方体模具中，可以在5秒内，然后在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。

所述的室温可以为20℃。

实施例

一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料，该材料由下述质量分数配比的组分组成：

所述的聚乙烯醇纤维为5～10mm。

一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、将6份组分与含量完全相同的配方：60g聚醚多元醇330n，40g聚醚多元醇3630，3g发泡剂去离子水，3g发泡剂三乙醇胺，0.05g催化剂a1，1g催化剂a33与1.8g泡沫稳定剂硅油分别混合于6个相同的塑料杯中，在室温下采用电动搅拌机以1200rpm的速度进行搅拌，搅拌5～8分钟得到混合物ⅰ；

步骤二、将0.1g，0.2g，0.3g，0.4g，0.5g与0.6g的聚乙烯醇纤维分别加入步骤一中得到的6个混合物ⅰ中，再次采用电动搅拌机以1200rpm速度充分搅拌5～8分钟得到六种不同的混合物ⅱ；

步骤三、将6份g克4,4二苯基甲烷二异氰酸酯加入步骤二中所得的6个混合物ⅱ中，采用电动搅拌机以3000rpm速度充分搅拌直至均匀，得到混合物ⅲ；

步骤四、将步骤三中得到的混合物ⅲ分别快速倒入6个150*150*60mm²的长方体模具中，在室温下进行闭模发泡，待该过程持续3～5分钟后，将模具放入50℃恒温箱中固化2小时，再于室温继续固化24小时。

参阅图2，图中所示为实施例中符合声学包装材料的吸声系数与频率关系曲线图。

如图中所示，聚乙烯醇纤维的加入对低频的吸声系数有明星的提高，随着聚乙烯醇纤维添加量的增加，吸声系数呈先上升后下降的趋势，当聚乙烯醇纤维添加量为0.2g时，低频的吸声系数提高最多，平均吸声系数达到0.564。

实验证明一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料的组分和含量分别为60份聚醚多元醇330n、40份聚醚多元醇3630、35份4,4二苯基甲烷二异氰酸酯、3份发泡剂去离子水、3份发泡剂三乙醇胺、0.05份催化剂a1、1份催化剂a33、1.8份泡沫稳定剂硅油和0.1～0.6份的聚乙烯醇纤维时为最佳组合物配方，采用上述的制造方法就可以得到吸声效果更好的声学材料。

由上可知，本发明所述的一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料是将聚氨酯与聚乙烯醇纤维相复合制备而成。此种吸声材料具有优良的低频吸声性能。本发明所述的一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯复合声学材料及其制备方法旨在不增加材料厚度的同时，改善其低频吸声效果。