[發明專利]三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿及其制備方法

有效

• 申請號: 202010158229.3
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111376553B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 谷曉博;宗鼎鼎;廖亞龍;劉曉艷;斯陽;丁彬
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B32B27/02
• 分類號: B32B27/02;B32B27/06;B32B27/30;B32B27/28;B32B3/24;B32B27/40;B32B27/34;B32B23/02;B32B23/04;B32B5/18;B32B7/12;B32B33/00;B32B37/02;B32B37/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：將粘結劑溶解或分散于溶劑中，超聲振動10～30min，形成均勻的分散液或溶液，再將聚合物加入到分散液或溶液中，先加熱攪拌6～8h，然后在20～25℃下攪拌6～8h，形成聚合物/互穿網絡型粘結劑復合紡絲溶液；

第二步：將第一步得到的聚合物/互穿網絡型粘結劑復合紡絲溶液進行三段式靜電紡絲，紡絲過程中先將環境濕度調控至80％±1％，紡絲1～3h后，在接收基材上得到蓬松層；隨后，以蓬松層為基材，將環境濕度調控至20％±1％，紡絲2～5h后，得到致密層；隨后，再以此為基材，將環境濕度調控至80％±1％，紡絲1～3h后，得到三明治結構聚合物/互穿網絡型粘結劑復合纖維吸音海綿；

第三步：將第二步得到的三明治結構聚合物/互穿網絡型粘結劑復合纖維吸音海綿進行原位交聯穩定化處理：

首先進行逐級定向微曲收縮永久熱定型，先調控熱氣流溫度至高于聚合物玻璃化溫度20～50℃，自下而上通過纖維海綿，時間設定為5～10s，使納米纖維海綿中的纖維無定型區內松散無序的分子間作用力快速減弱，發生內應力松弛；再將熱氣流溫度調控至高于玻璃化溫度且低于聚合物熔點35～45℃，時間設定為50～80min；使纖維海綿中的大分子鏈進行調整與重組，形成微曲結構；然后將熱氣流溫度降低至聚合物玻璃化溫度以下5～10℃，時間設定為5～10s，固定產生的微曲結構，得到定型后的三明治結構納米纖維海綿；

采用超聲交聯方法對三明治結構纖維海綿進行交聯預處理，超聲振動頻率為10～40kHz，超聲溫度為50～90℃，超聲時間為6～40min；采用紫外線輻照交聯方法進行交聯處理，輻照功率為10～30kW，輻照時間6～40min；重復前述步驟4～6次，得到具有穩定回彈性的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿；

所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿，由聚合物納米纖維相互貫穿交錯排列的纖維層平行排列形成三維網絡狀，纖維和纖維之間由互穿網絡結構的粘結劑牢固粘結，其中間為致密層，兩側為蓬松層。

2.如權利要求1所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，任意一層所述蓬松層為多孔材料，用于吸收高頻聲波；所述致密層和另一層蓬松層組合形成類赫姆霍茲共振腔結構，用于吸收低頻聲波。

3.如權利要求1所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，所述聚合物納米纖維的原料為聚苯乙烯、聚砜、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚氨酯、聚苯胺、聚酰胺和醋酸纖維素中的任意一種或幾種的組合；所述粘結劑為雙酚A型苯并噁嗪、異氰酸酯、海藻酸鈉、丙烯酸、環氧樹脂、二甲基丙烯酸四甘醇酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯和氮丙啶中的任意一種或幾種。

4.如權利要求1所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，所述吸音海綿的形狀為圓柱體、棱錐體、正方體、正六面體或正八面體。

5.如權利要求1所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，所述致密層的厚度為0.2～3mm，每層蓬松層的厚度為2～5mm；致密層中致密纖維的直徑為0.02～3μm，蓬松層中蓬松纖維的直徑為1～20μm；致密層的孔隙為0.3～10μm，蓬松層的孔徑為1～200μm；致密層的孔隙率為50～80％，蓬松層的的孔隙率為80～99.99％；致密層的蓬松度為100～500cm³/g，蓬松層的蓬松度為500～3000cm³/g。

6.如權利要求1所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，所述吸音海綿經1000次壓縮循環后塑性形變為5％。

7.如權利要求1所述的三明治結構互穿網絡型彈性纖維吸音海綿的制備方法，其特征在于，所述吸音海綿的平均吸聲系數為0.45～0.6。