多孔泡沫吸声材料的研究
多孔泡沫吸声材料的研究
多孔泡沫吸声材料除了按泡沫孔的形式分为开孔型和闭孔型两种之外,还可以依据材料的物理和化学性质的不同分为:泡沫金属、泡沫塑料、泡沫玻璃、聚合物基复合泡沫等吸声材料[17～19 ] 。
3. 1 泡沫金属吸声材料
泡沫金属是一种新型多孔材料,经过发泡处理在其内部形成大量的气泡,这些气泡分布在连续的金属相中构成孔隙结构,使泡沫金属把连续相金属的特性如强度大、导热性好、耐高温等与分散相气孔的特性如阻尼性、隔离性、绝缘性、消声减震性等有机结合在一起;同时,泡沫金属还具有良好的电磁屏蔽性和抗腐蚀性能。泡沫金属的研究最早始于上个世纪40 年代末期,起初由于制作工艺的限制,制约了它的发展。我国对泡沫金属的研制始于80 年代。目前泡沫金属研究得到很大发展,已经涉及到的金属包括Al 、Ni 、Cu、Mg 等,其中研究最多的是泡沫铝及其合金。
3. 1. 1 泡沫金属的制备工艺
泡沫金属的制备方法有多种,大体上可分为直接法(发泡法) 和间接法两种。所谓直接法,就是利用发泡剂直接在熔融金属中发泡,或者利用化学反应产生大量气体在制品凝固时减压发泡。间接法是以高分子发泡材料为基材,采用沉积法或喷溅法使之金属化,然后加热脱出基材并烧结。除以上方法外,制备泡沫金属的方法还有渗流铸造法、粉末冶金法、电沉积法等。下面以泡沫铝为例,介绍三种典型的制备工艺:加拿大Cymat 铝业公司用Alcan 工艺制备泡沫铝,如图2 所示。
把空气通入熔融金属中,搅拌使气泡均匀化,气泡的大小可以通过改变气流速度、喷嘴的数量和尺寸、叶轮的旋转速度来控制。金属发泡后被输送到传送带上冷却固化,经切割得到所需要的产品。熔融金属中需要加入细小的陶瓷颗粒增加其粘度,以保证空气在金属内部发泡而不逃逸。Alcan 泡沫铝的气孔直径为3～25mm ,孔隙率为80 %～98 %。(a) 空气, (b) 回转炉, (c) 叶轮, (d) 气泡,(e) 熔融铝, (f) 隔板, (g) 固化的泡沫铝, (h) 传送带
图2 制备泡沫铝的Alcan 工艺示意图
日本ShinkoWire 公司生产Alporas 泡沫铝的过程大体为:首先把Ca( ω= 1. 5 %) 加入680 ℃下的熔融铝中,在此温度下Ca 被氧化成颗粒状的CaO 和CaAl2O4 ,它们分散到熔融金属中,可以增加金属的粘度和气泡的稳定性。然后把TiH2 (ω= 1. 6 %) 粉末加入熔融金属中,TiH2 分解后产生氢气使金属发泡,经过冷却、固化、脱模,得到尺寸为2050mm×50mm ×650mm的泡沫体,最后切成所需要的形状。该方法采用固体粉末发泡剂,它在放出气体前就与金属充分混合可以更有效地控制气孔的位置和大小,所以Alporas 泡沫铝比Alcan
泡沫铝孔径小,结构更均匀。通过改变TiH2 的含量和发泡冷却条件,所得到的Alporas 泡沫铝孔径为0. 5～5mm ,孔隙率为84 %～93 %。
图3 真空渗流铸造法工艺原理
图4 铸型结构 国内余欢等人研究开发了采用真空渗流法制备多孔泡沫铝合金的技术,其制造工艺如图3 所示。首先,将工业用盐破碎、筛分、烘烤,然后将所需颗粒装入铸型(铸型结构见图4) 中,铸型在540 ℃下预热2 小时左右;对真空室预抽真空,达到规定的真空度后,将铸型从保温炉内取出,置于浇注室,浇注金属液(ZL102 合金,浇注温度720 ℃) 并迅速打开连接预真空室和浇注室的阀门,铸型上端的金属液在一定的压力差下完成渗流充型。由于盐颗粒为多角形,故该法得到多角形多孔铝合金。对于直径在0. 8～1. 2mm 的颗粒材料,真空度达到0. 07MPa 时,即可铸出Φ100mm ×100mm的试件;真空度达到0. 09MPa 时,铸出了Φ100mm ×300mm的试件;对于直径在0. 5～0. 7mm
的颗粒材料,真空度达到0. 095MPa 时,铸出Φ100mm ×100mm的试件。真空渗流法有利于细孔(孔径0. 4～0. 7mm) 多孔泡沫铝的成形,解决了目前渗流法难以制备细孔多孔泡沫铝合金的难题。
3. 1. 2 泡沫金属的吸声性能及其影响因素
泡沫金属中气泡的不规则性及其立体均布性产生了优良的吸声特性,与玻璃棉、石棉相比有很多优点。它是由金属骨架和气泡构成的泡沫体,为刚性结构,且加工性能好,能制成各种形式的吸声板;不吸湿且容易清洗,吸声性能不会下降;不会因受振动或风压而发生折损或尘化;能承受高温,不会着火和释放毒气。泡沫金属不仅在高频区,而且在中、低频区也具有较好的吸声性能。
泡沫金属的吸声性能受很多方面因素的影响,如气孔分布的均匀程度,孔径和孔隙率的大小,泡沫材料的厚度等。以泡沫铝为例,对于不同结构尺寸的泡沫铝样品来说,在同一频段的吸声系数的变化是不规则的,有的频段是大孔径高,有的频段是小孔径高,空隙率变化之后,吸声系数在同一频段的变化也不规则。但从综合的效果来看,泡沫铝的吸声性能仍具有较强的结构敏感性,随着孔的分布均匀、孔径的减小、空隙率的增加,试样各频段的综合吸声系数均有升高的趋势,并且随着试样厚度的增加, 其吸声较好的频率范围向低频方向扩展。国内还有人对泡沫铝的水下声吸收特性及影响因素进行了研究,发现泡沫铝同时具有较好的水声吸声性能,并且分析了孔径、孔隙率、厚度对吸声性能的影响。泡沫铝已经成功应用于空压机房、列车发动机房、声频室、施工现场等吸声领域,并取得了很好的效果。
3. 2 泡沫塑料吸声材料
与其它的多孔吸声材料相比,泡沫塑料产品拥有良好的韧性、延展性及耐热性能,同时其吸声性能也很突出,是一种理想的隔热吸声材料。
3. 2. 1 聚氨酯泡沫塑料
聚氨酯泡沫塑料(PUF) 是一种新型系列化吸声材料,按照气孔形式不同,也分为闭孔型和开孔型两类。闭孔聚氨酯泡沫主要用于隔热保温,开孔的则用于吸声。PUF 无臭、透气、气泡均匀、耐老化、抗有机溶剂侵蚀,对金属、木材、玻璃、砖石、纤维等有很强的粘合性。特别是硬质聚氨酯泡沫塑料还具有很高的结构强度和绝缘性。目前我国已开发研制并生产了阻燃聚氨酯泡沫塑料板。该产品正面有一层不影响吸声的阻燃薄膜覆盖,防止灰尘和油水浸入堵塞泡孔。反面涂有不干胶,安装时可直接粘贴。聚氨酯泡沫塑料板是一种性能良好的强吸声体,具有阻燃性好、容重轻、耐潮、易于切割和安装方便等特点,适用于机电产品的隔声罩,吸声屏障,空调消声器,工厂吸声降噪,以及在影剧院、会堂、广播室、电影录音室、电视演播室等音质设计工程中控制混响时间。
3. 2. 2 其它泡沫塑料
用EPR 橡胶改性后的聚丙烯泡沫材料具有良好的吸声性能,当交联剂用量为0. 67 时,所得泡沫材料最大吸声系数达0. 94。在此基础上,借鉴微穿孔吸声理论而研制的泡沫材料微穿孔吸声体在中低频区的最大吸声系数达0. 98 以上。另外还有人在研究聚偏二氟乙烯(Poly
VinyliDene Fluoride) 泡沫,这种被称作第二代智能泡沫的材料具有很好的吸声性能。毛东兴等人对一种无纤维的聚氰胺酯泡沫的吸声性能进行了研究, 提出用Delany 模型对其声学性能进行分析,其理论计算结果与实验结果随着材料厚度的增加而越加符合,说明该泡沫材料的声学性能更接近于纤维类材料;该文还提出了一种提高低频段吸声性能的方法,即在材料表面涂敷一层薄膜,使材料的第一共振频率由原来的2000Hz 向低频偏移到1000Hz , 吸声性能向低频拓展了一个倍频程。
3. 3 泡沫玻璃吸声材料 泡沫玻璃是以玻璃粉为原料,加入发泡剂及其它外掺剂经高温焙烧而成的轻质块状材料, 其孔隙率可达85 %以上。按照材料内部气孔的形态可分为开孔和闭孔两种,闭孔泡沫玻璃作为隔热保温材料,开孔的作为吸声材料。表1为用驻波管法测量的不同厚度泡沫玻璃板的吸声系数。可以看出,泡沫玻璃板厚度的增加对吸声系数影响不明显,因此一般选用20～30mm 厚的板材,可以获得比较高的性价比。开孔型泡沫玻璃耐水性能好,所吸的水能自动流出,烘干后吸声性能变化不大。
表1 泡沫玻璃板的吸声系数
Frequency/Hz Frequency/Hz
30 60 80 120
100 0.07 0.16 0.24 0.40
200 0.16 0.58 0.57 0.54
250 0.22 0.58 0.52 0.46
400 0.50 0.50 0.50 0.48
500 0.58 0.46 0.51 0.50
800 0.59 0.48 0.42 0.52
1000 0.66 0.50 0.51 0.60
1600 0.55 0.60 0.56 0.57
泡沫玻璃具有质轻、不燃、不腐、不易老化、无气味、受潮甚至吸水后不变形、易于切割加工、施工方便和不会产生纤维粉尘污染环境等优点,非常适合于要求洁净环境的通风和空调系统的消声。由于泡沫玻璃板强度较低,背后不宜留空腔,否则容易损坏,所以靠增加空腔来提高材料低频吸声性能的方法,其效果不佳。
3. 4 复合泡沫吸声材料
席莺等人将发泡聚合物同无机吸声材料的吸声特性相结合,通过化学发泡的方法使聚合物2无机物复合体系发泡,形成了一种新型的多孔性吸声材料———PVC (聚氯乙烯)2无机物复合泡沫材料。他们将原料PVC、增塑剂、防老剂、无机物(岩棉) 、发泡剂等组分按一定的配比混合(发泡剂应事先用丙酮分散) ,将其放入模具,并在190～200 °C的温度下进行发泡,待泡沫稳定后,取出模具,冷却脱模,即得到所需的产品。
聚氯乙烯/ 岩棉复合泡沫吸声性能优良(厚度为20mm时,平均吸声系数最大可达0. 63) ,较好地改善了纯聚氯乙烯泡沫塑料在低频处的吸声性能,且易加工成型。另外,它还可以通过改变配方和控制无机物粒径的方法来满足特定频率吸声的要求,可以适合不同建筑施工以及不同吸声降噪场合的要求。
进一步研究发现,在聚氯乙烯/ 岩棉复合泡沫吸声材料中加入丁腈橡胶(NBR) 后,吸声性能将发生一定的变化。随着NBR 用量的增加,高频吸声系数显著下降,而低频吸声系数有所上升。这是因为PVC 发泡材料高频吸声系数高,低频吸声系数低,而NBR 材料高频吸声系数低,低频吸声系数高,当两种材料共混时,吸声性能介于二者之间。PVC /NBR/ 岩棉复合吸声材料综合了多孔吸声材料和共振吸声材料的优点,具有低频吸声系数高、适用频率范围宽、可加工性能好、工艺简单、成本低等优点,广泛适用于工业和民用建筑等领域。其缺点是制备过程中用到岩棉,会产生纤维粉尘污染。
钱军民等人对EPR 改性PVC 泡沫材料进行了研究,分析了EPR(乙丙橡胶) 用量、发泡剂AC(偶氮二甲酰胺) 用量、泡沫材料厚度和发泡温度等因素对材料吸声性能的影响。体系中的EPR 是一种粘弹材料,具有柔性和长链大分子,性能介于固体的弹性和流体的弹性之间。当声波作用在它上时,材料的分子链段产生运动,重新构象有弛豫时间,其形变跟不上应力变化,产生滞后效应,损耗一部分能量。同
非织造多孔吸声材料的发展与研究现状
择 技
Ｃｏ￣ｏｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 第４１卷第ｌＯ期 ２０１３年１０月
非织造多孔吸声材料的发展与研究现状
刘永胜 张恒钱晓明
（天津工业大学） 胡保安范文雪
（中交天津港航勘察设计研究院有限公司）
摘要： 介绍非织造多孔吸声材料的特点及影响因素。阐述了多孔吸声材料的吸声机理和评价指标，介
绍了非织造多孔吸声材料的特点和种类划分。结合前人的研究，分析了影响非织造多孔材料吸声性能的因素， 并介绍了当前非织造多孔吸声材料的研究现状和发展趋势。
关键词： 噪声污染；吸声材料；吸声机理；吸声系数；非织造多孔吸声材料；吸声频率
中图分类号：ＴＳ１０６．６ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１－７４１５（２０１３）１０－００６６￣３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ
Ｎｏｎｗｏｖｅｎ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ
Ｌｉｕ Ｙｏｎｇｓｈｅｎｇ Ｚｈａｎｇ Ｈｅｎｇ Ｑｉａｎ Ｘｉａｏｍｉｎｇ
（Ｔｉａｎｊｉｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）
ＨＨ Ｂａｏａｎ Ｆｎｎ Ｗｅ－ｎｘｕｅ （ＣＣＣＣ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ Ｐｒｏｓｐｅｅｔｉｏｎ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．．Ｌｔｄ．）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｎｏｎｗｏｖｅｎ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂ— ｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｃａｔｅｇｏｒｙ ｏｆ
ｎｏｎｗｏｖｅｎ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｓｔｕｄｉｅｓ，ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｅｆｌｅｅｔｉｎｇ ｎｏｎｗｏｖｅｎ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｃｕｒｒｅｎｔ ｎｏｎｗｏｖｅｎ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ Ｎｏｉｓｅ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｃｏｅｆｆｉ— ｅｉｅｎｔ，Ｎｏｎｗｏｖｅｎ Ｐｏｒｏｕｓ Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｓｏｕｎｄ—ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
吸声材料的结构及其发展
吸声材料的结构及其发展
随着工业和城市化的发展，城市噪音问题愈加突出，吸声材料的需求量也随之增多。在各种噪音环境中，如机房、电力设备房、音乐会厅、广播室、录音室、办公室等，吸声材料都起着重要的作用。吸声材料不仅要有较高的吸音性能，还要在多方面满足使用者的需求，因此对吸声材料的结构和性能也越来越高。
吸声材料的结构
开孔式
开孔式吸声材料在材料表面或材料深处形成了一定形状和尺寸的孔洞，材料的吸声作用是通过声波作用于孔洞内部来实现的。孔的尺寸和孔的形状对吸声性能有很大的影响。
柔性多孔吸声材料
此种材料结构通常都具有柔性，即能够在吸声作用的同时具备减小机械振动的效果。常见的材料有海绵、泡沫合成材料等，这些材料常常用于各类隔音、隔热、隔震、减震等方面。
薄膜式
薄膜式吸声材料是一种功能性薄膜材料，它通过在多孔介质、金属或晶体结构表面覆盖或加工出一定规则的几何图形，在某种声波频率下使声波发生反射或干涉相消而导致吸声的效果。
吸声材料的发展
纳米吸声材料
纳米技术的发展，为吸声材料提供了更好的性能和更多的选择。纳米材料由于其材料尺寸小，表面积大，对声波的散射和吸收作用显著，使之成为吸声材料领域的一种重要发展方向。
生物基材料
传统吸声材料多为人造材料，但随着对生态环境的关注和生物技术的进步，利用生物材料代替传统吸声材料逐渐成为趋势。生物基材料具有良好的生物相容性、自我修复等特性，在城市生活噪音治理、生态建筑等方面具有广泛的应用前景。
吸声材料的结构和发展都需要不断创新和突破。吸声材料从传统的开孔式、泡沫型、布贴型演变到更为复杂的薄膜型，从纳米技术的应用到生物基材料的开发都为吸声材料的近期和远期发展带来了更多的新机遇。
声环境学院多孔吸声材料
声环境学院多孔吸声材料
1、 多孔吸声材料的类型包括：有机纤维材料、麻棉毛毡、无机纤维材料、玻璃棉、岩棉、矿棉，脲醛泡沫塑料，氨基甲酸脂泡沫塑料等。聚氯乙烯和聚苯乙烯泡沫塑料不属于多孔材料，用于防震，隔热材料较适宜。
2、 吸声机理：是材料内部有大量微小的连通的孔隙，声波沿着这些孔隙可以深入材料内部，与材料发生摩擦作用将声能转化为热能。
3、构造特征：材料内部应有大量的微孔和间隙，而且这些微孔应尽可能细小并在材料内部是均匀分布的。材料内部的微孔应该是互相贯通的，而不是密闭的，单独的气泡和 密闭间隙不起吸声作用。微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内。
4、吸声特性主要是高频，影响吸声性能的因素主要是材料的流阻，孔隙，结构因素、厚度、容重、背后条件的影响。
（1）材料厚度的影响
任何一种多孔材料的吸声系数，一般随着厚度的增加而提高其 低频的吸声效果，而对高频影响不大。但材料厚度增加到一定程度后，吸声效果的提高就不明显了，所以为了提高材料的吸声性能而无限制地增加厚度是不适宜的。
常用的多孔材料的厚度为:
玻璃棉，矿棉 50—150mm 毛毡 4---5mm 泡沫塑料 25—50mm
（2）材料容重的影响
改变材料的容重可以间接控制材料内部微空尺寸。一般来讲，多孔材料容重的适当增加，意味着微孔的减少，能使低频吸声效果有所提高，但高频吸声性能却可能下降。合理选择吸声材料的容重对求得最佳的吸声效果是十分重要的，容重过大或过小都会对多孔材料的吸声性能产生不利的影响。
（3）背后空气层的影响
多空材料背后有无空气层，对于吸声特性有重要影响。大部分纤维板状多孔材料都是周边固定在龙骨上，离墙50—150mm距离安装。材料空气层的作用相当于增加了材料的厚度，所以它的吸声特性随着空气层厚度增加而提高，当材料离墙面安装的距离(既空气层的厚度)等于1/4波长的奇数倍时，可获得最大的吸声系数；当空气层的厚度等于1/2波长的整数倍时，吸声系数最小。 （4）材料表面装饰处理的影响
开孔泡沫铝水下吸声性能实验
第３４卷第４期
２０１２年４月 舰船科学技术
ＳＨＩＰ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＶＯ１．３４．Ｎｏ．４ Ａｐｒ．，２０１２
开孔泡沫铝水下吸声性能实验
叶珍霞
（海军驻武汉地区军事代表局，湖北武汉４３００６０）
摘 要： 对水饱和与空气饱和开孔泡沫铝进行水下吸声性能实验研究，比较了厚度和３种不同背衬（空气背
衬、水背衬和钢背衬）对其吸声性能的影响。实验发现，在５００～４ ０００ Ｈｚ范围内，空气饱和开孔泡沫铝水下吸声性能 相对较好，水饱和开孔泡沫铝的水下吸声性能很弱。厚度和背衬对空气饱和开孑Ｌ泡沫铝的吸声性能影响明显，对水 饱和开孔泡沫铝的吸声性能影响很小。水饱和开孔泡沫铝不宜用作水下低频吸声材料，而将空气饱和开孔泡沫铝用 作水下吸声材料时，应采取有效的防护措施，避免水渗入内部。否则，开孔泡沫铝吸声性能将严重降低。
关键词： 开孔泡沫铝；水下吸声；空气饱和；水饱和；背衬
中图分类号：ＴＢ３４；ＴＢ５３５；０４２７ 文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２—７６４９（２０１２）０４—００２２—０４ ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—７６４９．２０１２．０４．００５
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｓｏｕｎｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｏｐｅｎ－ｃｅｌｌｅｄ ＡＩ ｆｏａｍ
ＹＥ Ｚｈｅｎ—ｘｉａ
（Ｗｕｈａｎ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｎａｖｙ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｗｕｈａｎ ４３００６０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ＳＯＤｎｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ ｏｆ ａｉｒ—ｓａｔｕｒａｔｅｄ ａｎｄ ｗａｔｅｒ—
ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｏｐｅｎ－ｃｅｌｌｅｄ Ａ１ ｆｏａｍ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｂａｃｋｉｎｇｓ（ａｉｒ
聚氨酯泡沫体吸声材料的双层复合效应研究
#研究报告#
聚氨酯泡沫体吸声材料的双层复合效应研究*
翟彤周成飞郭建梅曹巍曾心苗
(北京市射线应用研究中心100012)
摘要:采用二次发泡工艺制备了聚氨酯双层复合泡沫吸声材料,对其吸声性能进行了理论预测与实验验证,并探讨了复合方式对泡沫材料吸声性能的影响。结果表明,用传递矩阵法来计算聚氨
酯双层复合泡沫板材的吸声系数与实验测量结果基本吻合;双层复合聚氨酯板材较单层聚氨酯泡
沫的吸声性能有所提高。关键词:聚氨酯泡沫;双层复合;吸声材料;吸声性能
中图分类号:TQ323.8文献标识码:A文章编号:1005-1902(2009)05-0011-04
聚氨酯泡沫具有吸声系数高、密度小、富有弹性、易于加工、施工简便等特点,是一类重要的吸声
材料,在军事和民用方面都有广泛的用途。
有关聚氨酯吸声材料的多层复合效应,近年来已引起人们的关注。王源升,等[1,2]在水声用聚氨
酯弹性体的多层复合方面进行了理论和实验研究。
研究结果表明,从理论上来优化设计聚氨酯多层复
合吸声结构,可以克服依靠大量反复试验测量来优化设计中存在的既费时又费力的缺点。在理论优化
设计中,采用传递矩阵法计算多层复合结构吸声系
数是一种比较行之有效的方法,但其工作主要是针
对弹性体等非多孔材料。在实际应用中,经常需要对不同泡孔结构的泡沫进行复合,发挥吸声效果。
因此,本研究主要依据传递矩阵法来建立适合聚氨
酯泡沫双层复合结构优化设计的计算方法,并从理论计算和实验两方面考察其双层复合结构对吸声性
能的影响。
1实验部分
1.1原材料
聚醚多元醇,TEP23033,天津市石化三厂;聚醚
多元醇,H4110,南京红宝丽股份有限公司;聚合物多元醇,YB3,江阴友邦聚氨酯有限公司;聚碳
酸酯二醇,ST6L,北京盛唐优威化工有限公司;端羟基聚硅氧烷(107胶),10725000,上海树脂厂;苯酐聚酯多元醇,PS21752,南京金陵斯泰潘化学有
限公司;1,42丁二醇(BD),国药集团化学试剂有限
公司;异氰酸酯(PAPI,PM2200)、4,4c2双仲丁氨基二苯基甲烷(WanaLink6200),烟台万华聚氨酯股份
分层多孔材料吸声结构的性能分析
第３ｌ卷第５期 振动与冲击 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ
分层多孔材料吸声结构的性能分析
刘新金，刘建立，徐伯俊，高卫东
（江南大学纺织服装学院，无锡２１４１２２）
摘 要：利用声波在分层介质中的传播方程，给出了由不同种吸声材料复合而成的多层吸声结构吸声系数的递推 计算公式。继而以由多孔吸声材料复合而成的双层吸声结构为基础，通过数值仿真，深入分析了内外层材料的厚度、孔隙 率、和微孔半径变化对吸声系数的影响。以导出的递推计算公式为基础，通过仿真实验研究了分层吸声结构的参数优化 设计。结果表明：由多孔材料复合而成的分层吸声结构具有良好的吸声效果，通过合理配置各层材料结构参数，可以在较 宽的频段上达到较为满意的吸声效果，从而为相应产品的开发提供了理论依据。 关键词：多孔吸声材料；吸声系数；分层吸声结构 中图分类号：ＴＨ１１３ 文献标识码：Ａ
Ａｃｏｕｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ａ ｓｏｕｎｄ－ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ、ｖｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌ
ＬＩＵ Ｘｉｎ￣ｉｎ，ＬＩＵ Ｊｉａｎ—ｌｉ，ＸＵ Ｂｏ－ｊｕｎ，ＧＡＯ Ｗｅｉ一
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＴｅｘｔｉｌｅｓ ａｎｄ Ｃｌｏｔｈｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ ２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｏｕｓｔｉｃ ｗａｖｅ ｉｎ ａ ｌａｙｅｒｅｄ ｍｅｄｉａ，ｔｈｅ ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ａ ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｄｅｒｉｖｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｆｏｒ ａ ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍａｄｅ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｓｏｕｎｄ—
泡沫玻璃的研究进展
科学之友 Ｆｒｉｅｎｄ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｍａｔｅｕｒｓ ２００８￣１１，ＥＪ（３３）国
泡沫玻璃的研究进展
张红梅
（山西省高分子材料研究及检测重点实验室，山西太原０３００２４）
摘要：文章介绍了泡＂；ｔＬｑｔ璃的发展和应用，概述制备及性能，对其研究现状和存在的问题
进行了综述，并对泡沫玻璃的发展前景进行了展望。
关键词：泡沫玻璃；废玻璃；新型环保材料
中图分类号：ＴＭ２５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０ｏ０—８１３６（２ｏＯ８）３３～ｏ０１７一Ｏ２
泡沫玻璃（Ｆｏａｍ ｇｌａｓｓ）也称为多孔玻璃，是一种气孔率在
９０％以上的无机隔热材料，是以废玻璃或云母、珍珠岩等富玻璃
相物质的基料，混入适当的发泡剂、促进剂、改性剂并粉碎混匀，
放在特定的模具中经预热、熔融、发泡、冷却、退火而制成的一种
内部充满无数均匀气孔的多孔材料。泡沫玻璃的出现使长期以
来一直无法有效处理的破碎玻璃制品、废玻璃粉煤灰等生活垃
圾及工业废渣得到了合理的利用，不仅节约了大量的可再生资
源，为建筑工程行业提供了一种性能优异的轻质材料，此外，与
其他隔热材料相比（一１６０￣Ｃ～４００￣Ｃ）等特点，并且易于加工成各
种形状，是一种优良的低温、超低温隔热保冷材料。主要用于石
油化工、冷库、冷藏船舶、发酵酿造行业，也可以用作建筑物的内
外墙面隔热材料，同时也是一种绿色环保节能材料。
１ 泡沫玻璃的发展与分类
第一例泡沫玻璃是１９３５年由法国Ｓｔ Ｇｏｂａｉｎ公司研制成功
的。主要以玻璃为原料，碳酸钙为发泡剂，在耐火模具中加热发 泡而制成的轻石状的材料。西方主要以软化点较低的钙、钠作基
料，利用发泡剂氧化或分解生成气体，在玻璃中形成气泡。研究
主要以发泡剂种类为侧重点，生产工艺相对简单，有低温和高温
两种。各国厂家无论在工艺上还是在配方上都有自己的独到之
处，并在不断优化创新。东方主要以废材料或天然材料为主要原
料（如废玻璃、火山灰、浮石等），采用粉末法烧成技术与助剂加
密胺棉介绍
密胺棉介绍资料
三聚氰胺泡沫塑料（又名密胺棉）是一种以三聚氰胺为原料制造的可弯曲的柔性的开放式泡沫，是氨基塑料族中的一种热固树脂塑料。其特点体现在其精细的三维丝网结构。属于一种多孔吸声材料。
一、吸声机理
密胺棉的具有高达99%的穿孔率。其三维丝网结构，使声能方便有效地进入泡沫体内，声波在网络中穿梭，使材料和内部空气产生振动和摩擦，大部分的声能转换成热能而消耗掉。
二、材料特点
1、 吸声性能优：产品经中科院声学所、清华大学建筑物理实验室、同济大学声学所、南京大学声学所等权威机构检测，吸声性能优良。
2、 高阻燃性：无需添加阻燃剂即可达到德国DIN4102 B1级、美国UL94-96 V-O级、BS 6853 1级、GB8624 B级等高阻燃材料标准，接触明火后在燃烧体得表面形成致密得焦炭层从而阻滞燃烧，无流滴，烟密度小，离火自熄。
3、 热稳定性佳：三聚氰胺泡沫属于热固性塑料，具有高度的三维网状交联结构体系，具有较高的热稳定性和耐老化性。三聚氰胺泡沫塑料可以长期在-80～200℃工况条件下工作。
4、 隔热性好：三维网格结构使空气的对流传热得到有效的阻滞，加之独具特色的热稳定性，使其成为难以替代的轻质保温隔热材料。 5、 绿色环保、无毒无味、无粉尘纤维污染：主原料三聚氰胺可以用来生产餐具，完全采用环保发泡剂，有效保护自然环境和人类健康。
6、 良好的后加工性：泡沫体可通过机加工手段方便地将其加工成片材、异形材，以及为满足吸声要求而将表面加工成锥形、契形的吸声制品。片材可通过热压制成具有浮雕花纹的吸声天花板和卷材，同时表面强度有所提高。易染色制造成彩色鲜艳的悬挂式的吸声材料。可方便地与金属、纺织品、无纺布等材料复合，生产出系列化的吸音、保温隔热产品，满足不同场所和工况的需求。
7、 重量轻：是目前世界上最轻的泡沫塑料，5～10kg/m3。
8、 安装方便、性价比高：主要的安装方法有内壁黏贴、墙壁软包填充与内墙装饰、顶部悬吊等。安装辅材用量少，可有效节约成本。
基于VA One的泡沫塑料吸声性能的仿真研究
总第２３９期 ２ｏｌＯ年第２期 交 通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳｅｒｉａＩ Ｎｏ．２３９ ＮＯ．２ ＡＤｒ．２（）１０
基于ＶＡ Ｏｎｅ的泡沫塑料吸声性能的仿真研究
刘 恺 吴卫国 。 邱 斌
（１．武汉理工大学交通学院 武汉４３００６３；２．高速船舶工程教育部重点实验室 武汉４３００６３）
摘 要 在ＶＡ Ｏｎｅ软件平台下。分析了三聚氰胺泡沫塑料的密度、孔隙率及厚度对其吸声性能
的影响。并针对某３Ｏ ｍ级内河巡逻船具体部位铺设所选吸声材料，进行仿真比较，得到了较好的
吸声降噪效果。
关键词 毕奥理论 吸声 泡沫塑料 三聚氰胺
噪声污染和大气污染、水污染一起被认为是 体填充材料。这种材料具有良好的吸声和控制振
当代世界范围内的三大污染Ｌ１］。船艇柴油机的振 动属性。在Ｆｏａｍ ｍｏｄｕｌｅ的帮助下，用户可以用
动和强噪声不仅给船员的正常工作带来困难，而 ＶＡ Ｏｎｅ软件预测复杂的多层能量吸收噪声控制
且对装备性能及保障产生了严重影响。为了控制 处理。
噪声，除了控制噪声源之外，安装隔声、隔振设施、 Ｆｏａｍ模块是基于Ａｌｌａｒｄ提交的多孔介质毕
吸声饰面等都是有效的噪声控制措施。控制声场 奥（Ｂｌｏｔ）理论并对其进行延伸，采用平面波传播
环境质量最根本的物质手段是吸声材料。吸声材 模型，在固体材料或泡沫结构框架中考虑纵波和
料按吸声机理分为多孔吸声材料和共振吸声结构 横波ｌ２。ｊ。毕奥理论用３组参数描述多孔材料：弹
材料两大类。吸声性能好的材料多为轻质、疏松、 性参数、声学参数和毛孔参数。刚性多孔材料由
多孔结构，一般的泡沫塑料具有高频吸声系数大、 于忽略了骨架变形，只有声学、毛孔２组参数。弹
密度小等优点，但低频吸声系数低。虽然泡沫塑 性参数有：弹性模量、泊松比、固体密度；声学参数
料存在一些不足，但由于其取材范围广，加工制造 有：流体密度、比定压热容、比定容热容、流体动力
吸声材料和隔声材料的原理
吸声材料和隔声材料的原理
吸声材料和隔声材料都是一种用于改善声学环境的材料。吸声材料主要用于减少声音的反射和吸收噪音，而隔声材料则主要用于阻挡声音的传播和减少噪音的传递。下面将详细介绍吸声材料和隔声材料的原理。
吸声材料原理：
吸声材料主要通过两种机制来减少声音的反射和吸收噪音，即质量阻尼与结构阻尼。
一、质量阻尼
质量阻尼是指声音传播时材料本身的质量吸收能力。吸声材料的质量阻尼主要来源于两个方面：
1. 材料的本身质量。材料的质量越大，声音传播时引起的振动就越小，从而吸收更多的声能。
2. 材料的表面特性。吸声材料通常有许多孔洞或泡沫结构，这些孔洞和泡沫可以通过摩擦和空气的滞留来增加材料表面与声波之间的能量转化，从而达到吸声的效果。
二、结构阻尼
结构阻尼是指通过材料的内部结构或纤维进行声能转换和声波的散射，使声波能够在材料内部传播并最终吸收。吸声材料的结构阻尼主要通过以下几种方式实现：
1. 多孔结构：多孔吸声材料具有很多细小的孔洞，这些孔洞可以使声波通过多次反射和散射，从而达到能量消耗和吸收的效果。
2. 纤维结构：纤维吸声材料通常由很多纤维束组成，这些纤维束之间构成了复杂的空间结构，可以使声波在其中传播时发生多次反射和散射，最终被吸收。
3. 复合材料：吸声材料通常由多种材料组成，这些材料相互作用可以增加材料的吸声效果。
隔声材料原理：
隔声材料主要通过障碍物的阻挡和吸收来减少声音的传播和噪音的传递，其原理主要有以下三个方面：
一、质量阻抗
隔声材料的质量阻抗是指声波在材料传播时，由于材料的密度和声阻抗的差异引起的反射、散射和吸收。质量阻抗差异越大，声波在两个材料之间的反射和散射就越多，从而减少声波的传播。
二、空气层阻抗
隔声材料通常包括一个或多个空气层，空气层之间的空隙可以减少声波的传播。声波在通过空气层时会发生反射和散射，从而减少声波的能量传播，达到隔音的效果。
三、结构障碍
隔声材料通常由多层结构组成，各层材料之间形成了阻碍声波传播的结构障碍。障碍的结构可以通过反射、吸收和散射来减少声波的传播，并将声能转化为其他形式的能量。