[發明專利]一種聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210945823.6
• 申請日: 2022-08-08
• 公開（公告）號: CN115353698A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 王斌;姜珊珊;王佩江
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司;國科廣化精細化工孵化器（南雄）有限公司;國科廣化（南雄）新材料研究院有限公司;國科廣化韶關新材料研究院
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08L1/02;C08K3/04;C08K7/14;C08J9/26
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 張燕玲

本發明屬于先進復合材料領域，公開了一種聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料及制備方法和應用。本發明所述的聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料的制備方法為：以PVDF為基體，纖維材料(碳納米管、納米纖維素、玻璃纖維)為填料，市售白砂糖為浸出顆粒模板，采用非溶劑致相分離(NIPS)法和顆粒浸出法相結合，制備出了厚度輕薄、孔徑大小均勻、填料分散均一、泡孔相互連通且泡沫孔壁有洞的聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料。本發明所制備的吸聲材料在1000?6400Hz頻率范圍內吸聲系數α均大于0.2，1800?6400Hz頻率范圍內吸聲系數α均大于0.5，整體吸聲性能表現優異，在寬頻帶吸聲材料領域具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于先進復合材料領域，特別涉及一種聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料及制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著信息技術與制造業的深度融合，越來越多的智能化設備走進人們的生活，而這些智能機械設備在方便人們生活的同時，也產生了更多種類的噪聲，比如空調噪聲，汽車行駛噪聲和掃地機器人噪聲等；不僅如此，隨著人們生活質量的不斷提高，對文化和藝術的需求也在不斷增大，越來越多的人們在休閑時會選擇去圖書館、話劇院、音樂廳等。在這些場景中，為了提高人們的聽覺體驗，改善聲學環境，人們對聲學材料的吸聲性能提出了更高的要求。吸聲材料指的是一種在聲音傳播過程中進行噪聲阻斷的材料，旨在吸收聲音，減少聲音在空間內部的反射以及在空間外部的傳播。所以吸聲材料一般用于空間內部，控制聲音的混響，消除回聲、吸收噪聲。

目前，針對城市生活噪聲，市面上的涌現出很多多孔吸聲材料。多孔吸聲材料的吸聲機理是通過粘滯性、熱效應以及材料阻尼，從而將聲能轉化為熱能耗散掉。比較常見的多孔吸聲材料有聚氨酯泡沫，三聚氰胺泡沫，聚苯乙烯泡沫以及聚丙烯泡沫等。這些泡沫成本低廉、加工容易，但在寬頻帶吸聲方面存在缺陷，且通常為了達到預期的吸聲效果，只能選擇增加材料的厚度；不僅如此，現有的多孔吸聲材料在抗老化以及阻燃性能方面也具有一定的不足，作為建筑材料來講，存在一定的安全隱患。

聚偏氟乙烯(PVDF)是一種具有良好耐磨性、耐候性、耐腐蝕性的氟樹脂，同時PVDF還具有極好的阻燃性，滿足作為建筑材料的要求。不僅如此，由于PVDF基體具有獨特的壓電性，在傳統的聲熱轉化基礎上還可以實現聲電轉化，將聲能轉化為電能；泡沫中互相連通的泡孔使得聲波在材料內多次反射，有利于聲能轉化為熱能；纖維類的填料增加了泡沫材料內部的彎曲度，有利于低頻段吸聲性能的提升；泡沫孔壁上的小洞，還為聲能的耗散提供了有利條件。所以，應用在聲學材料領域的聚偏氟乙烯復合泡沫值得探索。然而，目前并沒有與之相關的聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料及制備方法的專利發布。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種上述制備方法制備得到的聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料；該材料厚度輕薄、孔徑大小均勻、填料分散均一、泡孔相互連通且泡沫孔壁有洞的聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料及制備方法，利用該復合材料在10mm厚度下還能實現良好的寬頻帶吸聲的特點，進而滿足人們對于復雜聲學環境的吸聲要求。

本發明的再一目的在于提供一種上述聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種聚偏氟乙烯復合泡沫吸聲材料的制備方法，包括以下操作步驟：

(1)將聚偏氟乙烯粉作為原料，溶解在有機溶劑中，在溫度50-80℃下充分攪拌0.5-2h，得到聚偏氟乙烯溶液；

(2)將纖維材料分散在有機溶劑中，超聲0.5-2h，得到分散均勻的纖維材料溶液，將纖維材料溶液加入到步驟(1)所得聚偏氟乙烯溶液中，在溫度50-80℃下充分攪拌0.5-2h，得到混合溶液；

(3)將白砂糖加入步驟(2)所得混合溶液中，在溫度50-80℃下充分攪拌0.5-2h，得到混合體系；