一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法與流程
2023-05-05 21:01:51 3
本發明屬於降噪材料技術領域，更具體地說，尤其涉及一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法。
背景技術：
隨著社會生產力的發展，生產方式的演變和工藝技術的提高，人類所賴以生存的環境汙染問題越來越嚴重，人類和環境之間的矛盾越來越顯著。機動車數量的大幅度增加和各地快速增加的建築工程，使噪聲汙染現象越來越嚴重，己經成為環境汙染中的一個突出問題。噪聲汙染、大氣汙染和水汙染被稱作環境方面的三大公害。因此，控制噪聲汙染己經成為環境保護的重要內容之一。
噪聲是聲音的一種，具有聲波的一切特性。從心理學角度來講，凡是人們不願意聽的聲音都是噪聲；從環境保護的角度來看，凡是妨礙人們正常學習、工作和休息，並對人們要聽的聲音起幹擾作用的聲音，都屬於噪聲；從物理學的角度看，噪聲是指發聲體做無規則的振動時發出的聲音。噪聲影響人們的生活和工作，損害人的聽覺、神經系統、心血管系統、消化系統以及內分泌系統。噪聲還對通信和儀器設備造成幹擾和損壞。隨著工礦企業和交通運輸業的發展，以及城市人口的不斷密集化，噪聲的危害口益嚴重。噪聲遍布在人們的四周，尤其在城市和工業區裡，它是一種損傷人類健康的慢性毒素。它是一種感覺性公害，具有多發性、暫時性和局部性的特點。
噪聲汙染影響人的心理和生理健康，已成為公認的環境問題之一。噪聲對人的危害，不僅與聲壓級有關，也與頻率特性密切相關。與高頻噪聲相比，低頻噪聲的危害長期被低估。低頻噪聲是指頻率在20~500 Hz的噪音，具有穿透能力強，傳輸距離遠的特點。低頻噪聲主要來自電梯、變壓器、高樓中的水泵、中央空調（包括冷卻塔）發出的噪聲及交通噪聲等，其中，電廠、輸變電站是低頻噪聲汙染的重點區域。低頻噪聲可導致注意力難以集中，思維能力下降，對聽力及心血管系統造成損傷，影響內分泌調節。研究表明，長時間暴露在低頻噪聲環境中，誤操作率及事故率明顯升高。因此，如何做好噪聲控制，尤其是低頻噪聲防護是近年來學術研究的熱點和難點。
目前，控制噪聲的基本方式有隔聲、吸聲、阻尼和隔振。傳統隔聲工程一般採用密度高、厚度大的材料以提高隔聲效果，但其成本高、施工困難。聚合物具有種類多、質量輕、易加工等特點，但其密度較小，隔音效果不佳。為充分發揮聚合物的優勢，增強其隔聲效果，近年來開發了以聚合物為基體的複合隔音材料，該類材料採用多相複合材料體系，在材料內部形成密度不同的多界面結構。它既具有高效的隔聲、吸聲性能，又具有質量輕、加工性能好、耐腐蝕等諸多優點；但與大多數高分子材料類似，採用多相複合技術製備的隔聲材料的隔聲頻段依然集中在中高頻區（500~5 000 Hz），對低頻噪音的阻隔效果不佳。
從聲音傳播機理分析，如果材料的固有振動頻率與聲波震動頻率相近，則聲音的傳遞效果好、隔音效果差。因此，要提高材料隔音效果，除提高材料對聲音的反射外，還必須提高材料在使用溫度範圍內的損耗因子，增加對振動能量的消耗。因此，選擇高損耗因子的材料用於防護用品是解決低頻噪音阻隔的關鍵。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、在XK-160型雙輥開煉機中加入80-160g高阻尼矽橡膠和40-100g天然埃洛石納米管，混煉2-3 min；
S2、然後再加入1.5-3g的過氧化苯甲醯，繼續混煉6min，薄通3次，下片，備用；
S3、將XK-160型雙輥開煉機溫度設定為前輥150-180℃，後輥150-180℃，將乾燥後的100gABS粒料加入兩輥間，塑化包輥；
S4、將混煉好的高阻尼矽橡膠和過氧化苯甲醯混合物，分成小塊，逐步加入到ABS熔體中；
S5、然後加入製成好的聚氨醋發泡預聚體到CTE-20型同向雙螺杆中，採用CTE-20型同向雙螺杆配混擠出機繼續混煉5min，下片，冷卻，粉碎，得到高阻尼矽橡膠質量分數為35-65%的ABS隔音材料。
優選的，在S5中，所述聚氨醋發泡預聚體包括A組份和B組份。
優選的，所述A組份：將33%三亞乙基二胺的二丙二醇溶液0.25-0.45g、雙二甲氨基乙基醚0.25-0.45g、二甲基乙醇胺0.35-0.55g、慢回彈矽油0.5-0.8g、發泡劑0.25-0.45g、乙二醇2.5-3.5g和聚醚多元醇35-55g按質量份數混合，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪勻，製成A組份。
優選的，所述B組份為碳化二亞胺改性MDI。
優選的，所述A組份、B組份按照10：2.5-3.5的質量份數比計算出實際所需要的A組份、B組份質量數。
優選的，在S5中，所述聚氨醋發泡預聚體的製備方法如下：將A組份先倒入燒杯中，再迅速的加入B組份，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪拌，攪拌時間6-8s，製成聚氨醋發泡預聚體。
（1）高阻尼矽橡膠的主鏈是Si—O—Si，化學鍵能高，因此具有優異的耐熱性、耐候性；Si—O—Si分子主鏈成螺旋狀，賦予了高阻尼矽橡膠良好的壓縮回彈性；側基是甲基和苯基兩種基團，沿主鏈交替排布，賦予了高阻尼矽橡膠耐電壓、高阻尼的特性。
改性ABS的共振中心頻率為700 Hz，低頻隔聲效果明顯。這主要與隔音材料內部微觀結構有關，一方面，高阻尼矽橡膠的鏈段運動能力與低頻噪聲振動頻率相適應，聲波在其中傳播時，增大了內部損耗，消耗了噪聲振動能；另一方面，橡膠相與ABS相的模量差別大，兩相之間具有一定的結合力，形成微約束阻尼結構，聲波在界面處傳播行為發生變化的同時還經歷了多次反射，提高了隔聲效果。
（2）天然埃洛石納米管(HNTs)是由高嶺石的片層在天然條件下捲曲而成的微管狀結構，其化學組成與高嶺石相同，是天然的多壁納米管在我國儲藏量較豐富，成本低廉，來源較容易，是優質陶瓷的原料，除此之外，在聚合物阻尼阻燃方面展示出良好的研究開發和應用前景。埃洛石納米管具有與碳納米管相似的幾何形狀，但是化學結構和表面性質不同，埃洛石納米管表面存在較單純的矽輕基基團，但矽輕基密度較低、管間作用力較低，而且其管徑處於納米級尺寸，分散比較容易；同時管的化學成分是單純的矽酸鹽結構，具有很高的強度，因此在對高聚物改性上具有獨特的優勢。
天然埃洛石納米管的主要作用一是為了增加材料的內摩擦以損耗能量，限制分子長鏈相互轉換過程中的運動，從而增加了能量的轉換；二是增加了材料的應變及損耗能量能力，限制大分子的運動，增加了應變、應力之間的相對滯後，擴大阻尼溫度範圍所需要的玻璃態轉變溫度，從而達到隔音的效果。
因此，本發明選用埃洛石納米管對ABS材料進行改性，在提高材料的力學性能的同時，改善材料的隔音性能。
本發明的技術效果和優點：本發明提供的一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法，與傳統技術相比，本發明以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（ABS）作為主體材料，在該ABS主體材料中加入自製的聚氨醋發泡預聚體，聚氨醋發泡預聚體與ABS混合後製成的隔音材料具有明顯隔音蜂窩，對聲音的來回摩擦起到很好的作用，具有蜂窩網狀結構密集的特點，選用在室溫條件下對低頻噪聲有良好耗散作用的高阻尼矽橡膠和天然埃洛石納米管為改性材料，製備了高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、在XK-160型雙輥開煉機中加入160g高阻尼矽橡膠和100g天然埃洛石納米管，混煉3 min；
S2、然後再加入1.5g的過氧化苯甲醯，繼續混煉6min，薄通3次，下片，備用；
S3、將XK-160型雙輥開煉機溫度設定為前輥150℃，後輥150℃，將乾燥後的100gABS粒料加入兩輥間，塑化包輥；
S4、將混煉好的高阻尼矽橡膠和過氧化苯甲醯混合物，分成小塊，逐步加入到ABS熔體中；
S5、然後加入製成好的聚氨醋發泡預聚體到CTE-20型同向雙螺杆中，採用CTE-20型同向雙螺杆配混擠出機繼續混煉5min，下片，冷卻，粉碎，得到高阻尼矽橡膠質量分數為35%的ABS隔音材料。
在S5中，所述聚氨醋發泡預聚體包括A組份和B組份，將33%三亞乙基二胺的二丙二醇溶液0.25g、雙二甲氨基乙基醚0.25g、二甲基乙醇胺0.35g、慢回彈矽油0.5g、發泡劑0.25g、乙二醇2.5g和聚醚多元醇35g按質量份數混合，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪勻，製成A組份，所述B組份為碳化二亞胺改性MDI，A組份、B組份按照10：2.5的質量份數比計算出實際所需要的A組份、B組份質量數，將A組份先倒入燒杯中，再迅速的加入B組份，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪拌，攪拌時間6s，製成聚氨醋發泡預聚體。
實施例2
一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、在XK-160型雙輥開煉機中加入100g高阻尼矽橡膠和80g天然埃洛石納米管，混煉2min；
S2、然後再加入2.5g的過氧化苯甲醯，繼續混煉6min，薄通3次，下片，備用；
S3、將XK-160型雙輥開煉機溫度設定為前輥165℃，後輥165℃，將乾燥後的100gABS粒料加入兩輥間，塑化包輥；
S4、將混煉好的高阻尼矽橡膠和過氧化苯甲醯混合物，分成小塊，逐步加入到ABS熔體中；
S5、然後加入製成好的聚氨醋發泡預聚體到CTE-20型同向雙螺杆中，採用CTE-20型同向雙螺杆配混擠出機繼續混煉5min，下片，冷卻，粉碎，得到高阻尼矽橡膠質量分數為50%的ABS隔音材料。
在S5中，所述聚氨醋發泡預聚體包括A組份和B組份，將33%三亞乙基二胺的二丙二醇溶液0.35g、雙二甲氨基乙基醚0.35g、二甲基乙醇胺0.45g、慢回彈矽油0.65g、發泡劑0.35g、乙二醇3.0g和聚醚多元醇40g按質量份數混合，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪勻，製成A組份，所述B組份為碳化二亞胺改性MDI，A組份、B組份按照10：3的質量份數比計算出實際所需要的A組份、B組份質量數，將A組份先倒入燒杯中，再迅速的加入B組份，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪拌，攪拌時間7s，製成聚氨醋發泡預聚體。
實施例3
一種基於低頻噪聲防護的高阻尼矽橡膠改性ABS隔音材料的製備方法，包括如下步驟：
S1、在XK-160型雙輥開煉機中加入160g高阻尼矽橡膠和40g天然埃洛石納米管，混煉2min；
S2、然後再加入1.5g的過氧化苯甲醯，繼續混煉6min，薄通3次，下片，備用；
S3、將XK-160型雙輥開煉機溫度設定為前輥180℃，後輥180℃，將乾燥後的100gABS粒料加入兩輥間，塑化包輥；
S4、將混煉好的高阻尼矽橡膠和過氧化苯甲醯混合物，分成小塊，逐步加入到ABS熔體中；
S5、然後加入製成好的聚氨醋發泡預聚體到CTE-20型同向雙螺杆中，採用CTE-20型同向雙螺杆配混擠出機繼續混煉5min，下片，冷卻，粉碎，得到高阻尼矽橡膠質量分數為35-65%的ABS隔音材料。
在S5中，所述聚氨醋發泡預聚體包括A組份和B組份，將33%三亞乙基二胺的二丙二醇溶液0.45g、雙二甲氨基乙基醚0.45g、二甲基乙醇胺0.55g、慢回彈矽油0.8g、發泡劑0.45g、乙二醇3.5g和聚醚多元醇55g按質量份數混合，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪勻，製成A組份，所述B組份為碳化二亞胺改性MDI，A組份、B組份按照10：3.5的質量份數比計算出實際所需要的A組份、B組份質量數，將A組份先倒入燒杯中，再迅速的加入B組份，用轉速為3OOOr/min電動攪拌器攪拌，攪拌時間8s，製成聚氨醋發泡預聚體。
綜上所述：本發明具有以下優點：
a）ABS中添加高阻尼矽橡膠和天然埃洛石納米管後，可有效提高其對低頻噪聲的阻隔性能；
b）具有很好的彎曲強度、拉伸強度、洛氏硬度等，耐高溫性能和隔音性能比現有隔音材料更強；
c）高阻尼矽橡膠和天然埃洛石納米管改性ABS樹脂，適用於不同噪聲源的低頻噪聲防護用品的製備。
最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換,凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。