聚氨酯泡沫塑料隔音吸声性能的研究

聚氨酯泡沫塑料隔音吸声性能的研究
聚氨酯泡沫塑料作为良好的吸声、隔音和隔热材料等被广泛地应用于运输、建筑、包装以及冷藏等行业领域，聚氨酯泡沫塑料一般可分为硬质、半硬质以及软质泡沫塑料等。

洛阳天江化工新材料有限公司将它们的隔音性能总结如下：硬质聚氨酯泡沫塑料以闭孔为主，具有优异的隔音以及隔热性能；半硬质聚氨酯泡沫塑料为半开孔、半闭孔结构，具有一定的隔音和吸声性能；软质聚氨酯泡沫塑料则以开孔为主，其隔音性能较差，但具有优异的吸声性能。

下面，洛阳天江化工的专家主要就制备工艺以及隔音吸声性能两方面对聚氨酯隔音泡沫塑料做出了介绍。

一、聚氨酯隔音泡沫塑料的制备工艺
1、直接成型法
直接成型法的具体操作工序为：通过高压发泡机或高速搅拌机将多元醇、多异氰酸酯以及发泡剂和催化剂直接注入封闭的模具中（反应注射成型）或搅拌5-10s后注入模具中（浇注成型）反应发泡，然后采用冷固化或者逐步加热固化的方式在1000r/min的转速下搅拌5s后注入模具中，静置3min后取出，最后在湿度为25.5%的环境中放置24h，从而制得吸声性能优良的聚氨酯隔音泡沫塑料，这种方法所制得的聚氨酯泡沫塑料具备良好的低频吸声性能。

2、复合法
复合法是通过将聚氨酯泡沫塑料与穿孔板、纤维、吸声棉、混凝土以及沙浆等进行复合来制备吸声夹芯复合材料的一种方法。

这种方法的具体操作步骤为：在两层混凝土轻质墙板（或穿孔板、纤维、吸声棉以及沙浆）之间浇注一层聚氨酯硬泡夹芯层，以此来获得吸声性能良好的复合结构材料。

采用这种方法所制得的复合隔音材料具有减振隔音、保温防水、质量轻以及比强度高等特点。

此外，相关文献报道了一种新型的墙体保温层结构，这种结构的创新之处在于将聚氨酯硬质泡沫作为芯层，然后在底部涂上一层防潮底漆，顶部依次为砂浆层、胶粉聚苯颗粒层、抗裂砂浆复合耐碱网布、腻子和外墙涂料，这种新型结构具有保温、防水、隔音、吸振等多种功能。

3、回收重塑法
回收重塑法是将废旧的聚氨酯泡沫粉碎成颗粒状，然后再与短纤维以及新的
聚氨酯胶粘剂按照一定的比例混合，之后将混合料液倒入模具中，用蒸汽热压成型，最后再经过熟化处理，以此来获得吸声材料的一种方法。

通常，这种方法所用到的短纤维为麻纤维、棉纤维、动物纤维或合成纤维，胶粘剂为改性异氰酸酯胶粘剂。

二、聚氨酯隔音泡沫塑料的隔音吸声性能
聚氨酯隔音泡沫塑料的吸声性能与其密度、厚度、开孔率和泡孔的大小及均匀性等有关，例如，开孔型聚氨酯泡沫塑料之所以具备良好的吸声性能，就是由其独特的微孔结构所决定的。

开孔型聚氨酯泡沫材料内部具有大量孔径细小且分布均匀的微孔结构，这些微孔结构在材料内部互相连通、彼此贯穿，且微孔均向外敞开，与外界相通，从而使得声波易于进入微孔内而被材料所吸收，正是由于这类微孔结构的存在，使得开孔型聚氨酯泡沫塑料具有了良好的吸声性能。

洛阳天江化工的专家对此做出的解释为能量的转化（即从声能到热能的转化）：当声波入射到开孔型聚氨酯泡沫塑料的表面时，首先，由于声波产生的振动而引起了材料表面的微孔或间隙内的空气发生运动，导致空气与微孔的孔壁之间产生摩擦，同时产生了粘滞力，从而使得相当一部分的声能转化为热能，导致声能衰减、反射声减弱以达到吸声的目的；其次，由于空气在绝热收缩中升温，在绝热膨胀中降温这一特性导致其发生了热传导作用而使声能衰减，且微孔中的空气和孔壁与纤维之间不断发生热交换所引起的热损失，也使得声能进一步衰减。

此外，由于聚氨酯泡沫塑料属于高分子材料，其分子链段较长，从而极易发生卷曲和相互缠结，当受到声波振动时，这些互相缠结的分子链段通过主链中单键的内旋转而不断改变自身的分子构象，并进行运动滑移以解开缠结而产生了内摩擦（即由于“筋络”的振动和变形产生了能量的附加损耗），从而将外加的能量转变为热能并散逸，这一过程也损耗了一部分能量，从而使得材料具有了更好的吸声性能。

此外，洛阳天江化工的专家还给出了增强聚氨酯材料隔音吸声性能的方法，即根据共振吸声原理，将复合吸声结构中的聚氨酯泡沫芯材制成狭缝尖劈的形状，这一方法有效地调节了复合材料的吸声频率特性，从而提高了材料的平均吸声系数，使得材料具备了更好的隔音吸声性能。

在当前国内外的聚氨酯市场在，聚氨酯隔音吸声泡沫塑料仍旧处于应用研究的初始阶段，尚未形成较为系统的方法和理论，除此之外，对其吸声机理以及吸声结构设计的研究也才刚刚起步。

但不可否认的一点是，随着理论研究的不断深入以及吸声结构设计方法的逐步完善，聚氨酯隔音泡沫塑料的应用范围必将不断拓宽。