權(quán)利要求

1.減振隔音材料，其特征在于，該減振隔音材料包括基材和貼敷在基材表面的膜，聚丙烯酸酯橡膠100-200份、聚異丁烯70-100份、聚丙烯酰胺20-100份、抗氧劑50-200份、中空石英纖維30-100份，膨脹蛭石50-150份、無機填料150-400份、增粘樹脂70-160份、阻燃劑100-250份； 所述的膜層為鍍鋁膜、鋁塑膜、無紡布或熱熔膠膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減振隔音材料，其特征在于，所述的無機填料為硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、納米碳酸鈣、納米二氧化硅、硅藻土、云母、四氧化三鐵、玄武巖、氮化硼、硅酸鋁、鱗片石墨、石墨烯、膨脹石墨、碳納米管、氧化鋁粉、陶瓷微球、高嶺土、云母、珍珠巖、海泡石中一種或幾種以上以任意比例混合，所述的無機填料的粒度為40-2000目。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振隔音材料，其特征在于，所述的中空石英纖維的空腔直徑為10-100μm，纖維空心度為0-0.5，短切長度為5-20mm。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減振隔音材料，其特征在于，所述的增粘樹脂為石蠟油、聚異丁烯、松香、石油樹脂、萜烯樹脂中一種或幾種以上以任意比例混合。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減振隔音材料，其特征在于，所述的阻燃劑為環(huán)保型阻燃劑。 6.權(quán)利要求1所述的減振隔音材料的制備方法，其特征在于，該方法包括混料、成型和覆膜工序。 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的減振隔音材料的制備方法，其特征在于，所述的混料的具體操作過程為： 將所有原料在捏合機或密煉機中進(jìn)行初步混合，然后在擠出機或開煉機中進(jìn)一步混合，獲得預(yù)混料； 或者將所有原料在捏合機或密煉機中進(jìn)行初步混合，并在140℃混煉30min，獲得預(yù)混料； 或者將聚丙烯酸酯橡膠、聚丙烯酰胺和石油樹脂在捏合機或密煉機中進(jìn)行初步混合，在140℃混煉20min，然后加入其余原料，在140℃條件下繼續(xù)混煉10min，獲得預(yù)混料。 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減振隔音材料的制備方法，其特征在于，所述的成型的具體操作過程為： 使用開煉機或擠出機將預(yù)混料制成片，然后使用壓延機進(jìn)行壓延，獲得厚度均勻的片材，并進(jìn)行切割，得到厚度為0.5～8mm形狀規(guī)整片狀材料； 或者使用平板擠壓機將預(yù)混料制成厚度均勻的規(guī)整薄片，經(jīng)過壓延機進(jìn)行整形和拼接，并進(jìn)行切割，得到厚度為0.5～8mm形狀規(guī)整片狀材料； 或者使用并列放置的多臺擠出機并排將預(yù)混料擠出，經(jīng)過壓延機壓成薄片，在經(jīng)過二次壓延處理拼接成連續(xù)的片材，在經(jīng)三次壓延處理進(jìn)行整形和拼接，并進(jìn)行切割，得到厚度為0.5～8mm形狀規(guī)整片狀材料。 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的減振隔音材料的制備方法，其特征在于，所述的覆膜的具體操作過程為： 使用覆膜機通過真空覆膜、熱覆膜或涂膠覆膜的方式在片狀材料的兩個表面分別貼敷鍍鋁膜、鋁塑膜、無紡布或熱熔膠膜，得到到減振隔音材料。 10.權(quán)利要求1所述的減振隔音材料用于軌道交通車體的方法，其特征在于，將減振隔音材料裁減為長條狀，穿入到軌道交通車體型材的空腔內(nèi)使用。

說明書

減振隔音材料及其制備方法和應(yīng)用

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種減振隔音材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于隔音材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，車身重量越來越輕，軌道車輛的時速也越來越高，使得出行更為便捷的同時，軌道車輛尤其是地鐵和高速列車所發(fā)出的機械振動噪音污染也越來越嚴(yán)重，且高速列車運行過程中往往需要從高寒地帶到高溫地帶，這是要求減振隔聲材料具有高性能、低密度、寬溫域(-40℃～60℃)、阻燃、環(huán)保、占用空間小、施工便捷等多方面要求。

因此，提供一種具有低密度，高性能，同時在阻燃、環(huán)保諸多方面具有適應(yīng)性的減振隔音材料是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有上述技術(shù)問題，提供一種減振隔音材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種減振隔音材料，該減振隔音材料包括基材和貼敷在基材表面的膜層，基材包括以下重量份的成分：聚丙烯酸酯橡膠100-200份、聚異丁烯70-100份、聚丙烯酰胺20-100份、抗氧劑50-200份、中空石英纖維30-100份，膨脹蛭石50-150份、無機填料150-400份、增粘樹脂70-160份、阻燃劑100-250份；膜層為鍍鋁膜、鋁塑膜、無紡布或熱熔膠膜。

進(jìn)一步限定，聚丙烯酸酯橡膠和聚丙酰胺為熱塑性樹脂或反應(yīng)性樹脂。

進(jìn)一步限定，無機填料為硫酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋁、納米碳酸鈣、納米二氧化硅、硅藻土、云母、四氧化三鐵、玄武巖、氮化硼、硅酸鋁、鱗片石墨、石墨烯、膨脹石墨、碳納米管、氧化鋁粉、陶瓷微球、高嶺土、云母、珍珠巖、海泡石中一種或幾種以上以任意比例混合。

進(jìn)一步限定，無機填料的粒度為40-2000目。

進(jìn)一步限定，中空石英纖維的空腔直徑為10-100μm，纖維空心度為0-0.5，短切長度為5-20mm。

進(jìn)一步限定，增粘樹脂為石蠟油、聚異丁烯、松香、石油樹脂、萜烯樹脂中一種或幾種以上以任意比例混合。

進(jìn)一步限定，阻燃劑為環(huán)保型阻燃劑。

更進(jìn)一步限定，基材包括以下重量份的成分：聚丙烯酸酯橡膠100-200份、聚丙烯酰胺20-100份、抗氧劑50-200、膨脹蛭石50-150份、中空石英纖維30-100份、硫酸鋇50-150份、聚異丁烯50-100份、云母50-100份、松香10-30份、石油樹脂10-30份、阻燃劑100-250份，增塑劑50-100份。

更進(jìn)一步限定，基材包括以下重量份的成分：聚丙烯酸酯橡膠100-200份、聚丙烯酰胺20-100份、抗氧劑50-200、膨脹蛭石50-150份、石英砂30-100份、聚異丁烯50-100份、氫氧化鎂50-100份、云母100-200份、松香10-30份、石油樹脂10-30份、阻燃劑100-250份，增塑劑50-100份。

更進(jìn)一步限定，基材包括以下重量份的成分：聚丙烯酸酯橡膠100-200份、聚丙烯酰胺20-100份、抗氧劑50-200、膨脹蛭石50-100份、云母50-100份、氫氧化鎂50-100份、氫氧化鋁50-100份、聚異丁烯50-100份、阻燃劑100-250份，石油樹脂10-30份、松香10-30份、增塑劑50-100份。

一種減振隔音材料的制備方法，包括混料、成型和覆膜工序。

進(jìn)一步限定，混料的具體操作過程為：將所有原料在捏合機或密煉機中進(jìn)行初步混合，然后在擠出機或開煉機中進(jìn)一步混合，獲得預(yù)混料。

進(jìn)一步限定，混料的具體操作過程為：將所有原料在捏合機或密煉機中進(jìn)行初步混合，并在140℃混煉30min，獲得預(yù)混料。

進(jìn)一步限定，混料的具體操作過程為：將聚丙烯酸酯橡膠、聚丙烯酰胺和石油樹脂在捏合機或密煉機中進(jìn)行初步混合，在140℃混煉20min，然后加入其余原料，在140℃條件下繼續(xù)混煉10min，獲得預(yù)混料。

進(jìn)一步限定，成型的具體操作過程為：使用開煉機或擠出機將預(yù)混料制成片，然后使用壓延機進(jìn)行壓延，獲得厚度均勻的片材，并進(jìn)行切割，得到厚度為0.5～8mm形狀規(guī)整片狀材料。

進(jìn)一步限定，成型的具體操作過程為：使用平板擠壓機將預(yù)混料制成厚度均勻的規(guī)整薄片，經(jīng)過壓延機進(jìn)行整形和拼接，并進(jìn)行切割，得到厚度為0.5～8mm形狀規(guī)整片狀材料。

進(jìn)一步限定，成型的具體操作過程為：使用并列放置的多臺擠出機并排將預(yù)混料擠出，經(jīng)過壓延機壓成薄片，在經(jīng)過二次壓延處理拼接成連續(xù)的片材，在經(jīng)三次壓延處理進(jìn)行整形和拼接，并進(jìn)行切割，得到厚度為0.5～8mm形狀規(guī)整片狀材料。

進(jìn)一步限定，覆膜的具體操作過程為：使用覆膜機通過真空覆膜、熱覆膜或涂膠覆膜的方式在片狀材料的兩個表面分別貼敷鍍鋁膜、鋁塑膜、無紡布或熱熔膠膜，得到到減振隔音材料。

一種減振隔音材料用于軌道交通車體的方法為將減振隔音材料裁減為長條狀，穿入到軌道交通車體型材的空腔內(nèi)使用。

本發(fā)明有益效果：

(1)本發(fā)明的減振隔音材料基于聚丙烯酰胺改性聚丙烯酸酯橡膠，限定比例為1：1至8：1。確定添加聚丙烯酰胺為多次試驗結(jié)果，其中實驗過三聚氰胺等可提供氫鍵的小分子物質(zhì)，也實驗過POE、PE等高聚物，聚丙烯酰胺是提升效果比較明顯的物質(zhì)。聚丙烯酸酯橡膠和聚丙烯酰胺為熱熔性樹脂或反應(yīng)性樹脂，在高溫或水溶狀態(tài)可以組成互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯橡膠之間有氫鍵的橋接，可以增強兩種高分子之間的相互作用，相當(dāng)于輕度交聯(lián)，形成體型力學(xué)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，降低復(fù)合材料的蠕變，但是氫鍵又不同于交聯(lián)，斷裂能量遠(yuǎn)低于交聯(lián)鍵，氫鍵可以在能量的振動沖擊過程可以不斷的斷裂與形成，斷裂后分子鏈會產(chǎn)生相對位移與摩擦，有效的消耗振動能量，同時由于氫鍵的形成更為緊密的分子穿插網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滑動的分子段移動時需要克服遠(yuǎn)端氫鍵對分子鏈的拉力，增加了分子之間的摩擦強度，消耗更多的振動能量，使其與添加有效的各種功能填料及助劑作用得到的減振隔音材料的損耗因子高達(dá)2.9。

(2)制備基材所使用的聚丙烯酸酯橡膠玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-50℃，將基材使用溫域向低溫拉動，即使在寒冷的北方也可以保持良好的減振性能，并防止低溫導(dǎo)致的減振隔音材料脆斷、脆裂的等結(jié)構(gòu)損壞。

(3)制備基材所使用的聚丙烯酸酯橡膠選用高分量產(chǎn)品，使得聚丙烯酸酯橡膠和聚丙烯酰胺在溶液或熔融狀態(tài)能有效形成分子交纏，因為分子量越大，能糾纏的其他分子越多，形成的互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越密實，分子振動時可以帶動更多的其它分子，消耗更多的能量。

(4)膨脹蛭石和云母本身為多層片狀平面結(jié)構(gòu)，在材料內(nèi)部提供可移動點(不可恢復(fù)形變)并產(chǎn)生摩擦，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能消耗掉，且加熱后會膨脹，在高溫時，與高分子材料形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，溫度下降并受到擠壓力作用后，收束高分子網(wǎng)絡(luò)，使得分子交纏網(wǎng)絡(luò)更加緊密，振動時消耗更多能量。

(5)本發(fā)明得到的減振隔音材料產(chǎn)品，具有很高的減振降噪性能。以1.3mm厚度為例，按照GB/T 19889.3-2005《聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第3部分建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實驗室測量》的檢測方法，在100Hz～5000Hz范圍內(nèi)，貼減振材的鋁型材與沒有貼減振材的鋁型材相比，其計權(quán)隔聲量提高達(dá)到3dB以上，減振降噪效果百分比達(dá)到65％。

(6)本發(fā)明得到的減振隔音材料可穿裝在車體鋁型材型腔內(nèi)使用，既滿足隔聲要求又不占用客室內(nèi)空間，為了實現(xiàn)方便施工，減振隔音材料與型材接觸的一面涂抹或合成一層熱熔膜，經(jīng)高溫爐加熱，使減振隔音材料和鋁型材粘到一起，可實現(xiàn)快速施工且粘貼牢固，且在貼敷后可以與基材一起進(jìn)行切割、安裝，不會開裂和脫落，具有適應(yīng)性強，適用范圍廣的特點，可以大量用于高鐵車輛和地鐵車輛的車體、地板等諸多場所，具有較好的經(jīng)濟價值。

(7)本發(fā)明得到的減振隔音材料具有高性能、低密度、寬溫域(-40℃～60℃)、阻燃(已通過EN45545 R1-HL2等級)、環(huán)保(通過鐵道部標(biāo)準(zhǔn)CRRC J 26-2018《軌道交通裝備產(chǎn)品禁用及限用物質(zhì)》及TB/T 3139-2021《機車車輛有害物質(zhì)限量》)等優(yōu)點，在生產(chǎn)及施工過程中產(chǎn)生零污染，同時，本發(fā)明得到的減振隔音材料可以回收重新再生產(chǎn)，環(huán)境友好性高。

(8)本發(fā)明可以再很寬的溫度范圍內(nèi)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以保證在-50℃至140℃溫度下不開裂、不流淌、不變形、不脫落；在-40℃溫度下耐低溫沖擊性實驗(TB/T 3247-2001附錄B)經(jīng)落球沖擊無脫落、破碎和龜裂等現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為實施例1獲得的減振隔音材料的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實施例1獲得的減振隔音材料的實物圖；

圖3為減振隔音材料穿入到軌道交通車體型材空腔內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實施例1獲得的減振隔音材料的DMA測試曲線圖；

圖5為實施例1獲得的減振隔音材料低溫斷裂后的SEM照片。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明均為常規(guī)方法。所用材料、試劑、方法和儀器，未經(jīng)特殊說明，均為本領(lǐng)域常規(guī)材料、試劑、方法和儀器，本領(lǐng)域技術(shù)人員均可通過商業(yè)渠道獲得。

實施例1：

本實施例減振隔音材料中基材包括以下重量份的成分：100份聚丙烯酸酯橡膠、50份膨脹蛭石、30份中空石英纖維、30份增塑劑、50份聚異丁烯、50份硫酸鋇、100份碳酸鈣、30份石油樹脂、30份松香、250份阻燃劑。

其制備工藝為：

(1)將上述所有材料稱重后，加入密煉機中，在溫度140℃條件下混合30min；

(2)出料，在開放式煉膠機上開煉，包輥后將材料取下，在壓延機上整型，得到1.5mm厚的片材；

(3)切割后，在真空覆膜機上覆膜，片材兩面分別貼敷0.05mm厚鋁塑膜及熱熔膠，得到減振隔音材料產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示，實物圖如圖2所示。

實施例2：

本實施例減振隔音材料中基材包括以下重量份的成分：100份聚丙烯酸酯橡膠、50份膨脹蛭石、30份中空石英纖維、30份增塑劑、50份聚異丁烯、100份云母、50份硫酸鋇、30份松香、30份石油樹脂、250份阻燃劑。

其制備工藝為：

(1)將上述所有材料稱重后，加入密煉機中，在溫度140℃條件下混合30min；

(2)出料，在開放式煉膠機上開煉，包輥后將材料取下，在壓延機上整型，得到1.5mm厚的片材；

(3)切割后，在真空覆膜機上覆膜，片材兩面分別貼敷0.05mm厚鋁塑膜及熱熔膠，得到減振隔音材料產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示，實物圖如圖2所示。

實施例3：

本實施例減振隔音材料中基材包括以下重量份的成分：100份聚丙烯酸酯橡膠、50份聚丙烯酰胺、50份膨脹蛭石、30份中空石英纖維、30份增塑劑、50份聚異丁烯、100份云母、50份硫酸鋇、30份松香、30份石油樹脂、250份阻燃劑。

其制備工藝為：

(1)將上述所有材料稱重后，加入密煉機中，在溫度140℃條件下混合30min；

(2)出料，在開放式煉膠機上開煉，包輥后將材料取下，在壓延機上整型，得到1.5mm厚的片材；

(3)切割后，在真空覆膜機上覆膜，片材兩面分別貼敷0.05mm厚鋁塑膜及熱熔膠，得到減振隔音材料產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示，實物圖如圖2所示。

對得到的減振隔音材料的損耗因子進(jìn)行測試，結(jié)果如圖4所示。

對得到的1.3mm厚的減振隔音材料貼敷在鋁型材上，按照GB/T 19889.3-2005《聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第3部分建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實驗室測量》的檢測方法，在100Hz～5000Hz范圍內(nèi)，檢測計權(quán)聲壓級與聲壓，結(jié)果如下表1所示：

表1

對鋁型材(作為空白樣)，按照GB/T 19889.3-2005《聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第3部分建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實驗室測量》的檢測方法，在100Hz～5000Hz范圍內(nèi)，檢測計權(quán)聲壓級與聲壓，結(jié)果如下表2所示：

表2

對比表1和表2可知，在100Hz～5000Hz范圍內(nèi)，貼減振材的鋁型材同沒有貼減振材的鋁型材相比，其計權(quán)隔聲量提高達(dá)到3dB以上，減振降噪效果百分比達(dá)到65％。其中減振降噪效果百分比計算方法為：(鋁型材聲壓-貼敷減振隔音材料的鋁型材聲壓)/鋁型材聲壓×100％。

實施例4：

本發(fā)明減振隔音材料的使用方法，如圖3所示，為了節(jié)省車體客室內(nèi)空間尺寸，把減振隔音材料裁剪成長條，穿入到型材的空腔內(nèi)使用，為了實現(xiàn)方便施工，減振隔音材料與型材接觸的一面涂抹或合成一層熱熔膠，經(jīng)高溫爐加熱，使減振隔音材料和鋁型材粘到一起，可實現(xiàn)快速施工且粘貼牢固。

實例1與實例2的區(qū)別在于填料類型的不同，實例2中采用片狀填料，損耗因子比實例1高20％。

實例2與實例3的區(qū)別在于增加了聚丙烯酰胺樹脂，實例3中加入聚丙烯酰胺，損耗因子比實例2高90％。

對比實例3得到的減振隔音材料的損耗因子進(jìn)行測試，結(jié)果如圖5所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，鑒于本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述實施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?，因此，本發(fā)明并不局限于上面所述的具體實施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。

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